劉育

作者簡介：劉育（1982-），男，漢族，廣州民航職業(yè)技術學院，實驗師，碩士，飛機維修專業(yè)。

摘要：論文從高職院校的實訓教學建設的角度，論述航空起動發(fā)電機試驗臺的設計及應用研究。論文從航空起動發(fā)電機試驗臺的設計基本原則、功能要求、構造要求和性能指標等多個方面對試驗臺的設計方案進行了論述。

關鍵詞：起動發(fā)電機；試驗臺；設計；應用

中圖分類號：F5文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）11-0174-02

一、概述

航空發(fā)動機的起動方式主要有兩種，一種采用氣源起動，另一種采用電機起動?，F(xiàn)代民航飛機大多數(shù)采用氣源起動的方式來起動發(fā)動機；而早期的航空發(fā)動機或現(xiàn)代小型航空發(fā)動機的起動方式，則通常采用電機起動的方式。起動電機一般擔負兩個任務：起動發(fā)動機和發(fā)電。航空起動發(fā)電機試驗臺以起動發(fā)電機為對象，通過測量相關的參數(shù)來了解起動發(fā)電機的工作原理。該試驗臺可以測試規(guī)定型號的起動發(fā)電機的工作性能，能滿足實訓教學的需要。

二、設計方案

該試驗臺以QF-6起動/發(fā)電機和ZF-3A發(fā)電機作為試驗對象，能夠模擬演示起動機的起動過程和發(fā)電機的發(fā)電過程，通過典型輸出參數(shù)的變化顯示來展現(xiàn)其工作過程，從而通過工作過程演示和參數(shù)測量分析來完成發(fā)電機和起動機的性能測試。

（一）設計基本原則

該起動發(fā)電機試驗臺的設計原則是：1.在功能上能夠完成兩類部件QF-6起動/發(fā)電機和ZF-3A發(fā)電機的功能演示；2.在實訓教學方面，能允許學生對試驗臺的部件進行拆裝、分解、檢測訓練，能學習到這兩類部件的工作過程和性能特點。為實現(xiàn)起動和發(fā)電演示功能，在試驗臺結構內(nèi)部安裝的電器系統(tǒng)設計方面，需采用三相異步電機、變頻調(diào)速器、傳感器、數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)等，以便完成這兩種部件的功能演示任務。試驗臺控制過程原理如圖1所示。

圖1試驗臺控制過程原理圖

（二）功能要求

該起動發(fā)電機試驗臺應具備以下三大功能：1.模擬起動發(fā)動機的工作過程；2.完成起動機和發(fā)電機性能測試；3.允許學生在實訓教學過程中拆裝部件并進行相應的檢測。

（三）構造要求

該起動發(fā)電機試驗臺主要包括電機工作臺和控制柜兩大部分。1.電機工作臺由驅(qū)動電機、增速箱、發(fā)電機、控制箱、電壓調(diào)節(jié)器、負載電機（起動機或發(fā)電機）、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器等部件組成，是該實驗臺的工作主體。電機工作臺的傳動連接通過聯(lián)軸器來完成。當驅(qū)動電機啟動后，電機帶動發(fā)電機工作，在發(fā)電狀態(tài)輸出28V直流電，通過電壓調(diào)節(jié)器穩(wěn)定電壓，再驅(qū)動待檢測的QF-6或ZF-3部件。待檢測的QF-6或ZF-3部件安裝在可拆卸的臺架上，以方便學生進行實操訓練。2.控制柜由一系列操作按鈕、指示儀表、指示燈等部件組成。控制柜的主要作用是提供運行及停止控制、ZF-3A和QF-6部件開關選擇、發(fā)電及啟動開關選擇等功能實現(xiàn)，以及交流電動機調(diào)速、激磁電流顯示、發(fā)電輸出電壓和啟動扭矩輸出等參數(shù)的顯示。控制面板上安裝有顯示起動/發(fā)電及工作狀態(tài)的四個參數(shù)顯示數(shù)碼管。起動發(fā)電機試驗臺的電器系統(tǒng)主要由以下部件組成：1.電源，采用220V交流電，為系統(tǒng)供電。2.驅(qū)動電機，為三相異步電機，采用變頻調(diào)速，用于提供發(fā)電機的動力。3.變速箱，根據(jù)QF-6部件發(fā)電的需要將驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速輸出調(diào)節(jié)到預定值。4.聯(lián)軸器，用于連接電機與增速箱。5.發(fā)電機，用于提供演示需要的電能，由QF-6部件承擔。6.電壓調(diào)節(jié)器，使發(fā)電機輸出穩(wěn)定的電壓。7.電流表、電壓表、轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)速傳感器等參數(shù)采集及顯示部件。8.可調(diào)負載，用于調(diào)節(jié)待測電機轉(zhuǎn)速。9.配電箱，用于集線和分線。10.控制面板，用于控制電源通斷、選擇待測部件等開關控制。

該試驗臺應具備過流保護、防插錯保護和急停保護等功能，以保護被測設備不受損壞。起動發(fā)電機試驗臺外觀設計效果如圖2所示。

圖2起動發(fā)電機試驗臺外觀設計效果圖

（四）技術指標要求

該試驗臺需滿足以下技術指標要求：1.QF-6部件發(fā)電功能演示的技術指標。2.QF-6部件起動功能演示的技術指標。3.ZF-3A部件功能演示的技術指標。

1.QF-6部件發(fā)電功能演示的技術指標

起動發(fā)電機QF-6的發(fā)電性能演示是通過發(fā)電機輸出的電能，驅(qū)動待檢測的QF-6或ZF-3部件，轉(zhuǎn)速傳感器捕捉變速箱的輸出轉(zhuǎn)速，由計算機數(shù)據(jù)處理后驅(qū)動儀表顯示。以下對應的動態(tài)指標分別為QF-6部件的空載特性和調(diào)節(jié)特性，轉(zhuǎn)速選定為5500RPM、6500RPM和8500RPM三種狀態(tài)。QF-6起動發(fā)電機的發(fā)電狀態(tài)空載特性參考數(shù)據(jù)如表1所示，發(fā)電狀態(tài)的外特性/調(diào)節(jié)特性參考數(shù)據(jù)如表2所示。

2.QF-6部件的起動功能演示技術指標

QF-6部件起動性能演示是通電后演示啟動功能，并顯示扭矩、轉(zhuǎn)速、電流和電壓等參數(shù)。

（1）工作電壓。工作電壓為直流電壓，該電壓應為起動發(fā)電機輸入端的電壓，其數(shù)值不大于30VDC。（3）力矩。力矩由程序控制后顯示，力矩不大于50N·m，轉(zhuǎn)速不小于1350r/min。（3）轉(zhuǎn)速。根據(jù)實測數(shù)值來顯示。（4）消耗電流。電流的測試范圍是不大于300A。

3.ZF-3A部件的功能演示技術指標

發(fā)電機ZF-3A作為負載，由28V直流電驅(qū)動運轉(zhuǎn)，通過儀表顯示對應的電流、電壓等動態(tài)參數(shù)指標。主要測試信號有：（1）輸出電壓。輸出電壓為直流電壓，其數(shù)值為28.5±0.5VDC（系統(tǒng)控制點電壓）。（2）負載電流。負載電流不大于300A。（3）激磁電流。激磁電流應不大于20A。發(fā)電機ZF-3A的發(fā)電狀態(tài)參考數(shù)據(jù)如表3所示。

三、結論

對于高職院校而言，實訓設備的設計及應用應著眼于具體的需求，根據(jù)實際情況來確定方案。實訓設備要在有限的經(jīng)費條件下達到預先設定的各項要求，就要有所取舍，根據(jù)所要實現(xiàn)的教學目標來定好方案，不能盲目追求高大上。另一方面，在進行方案設計時，要充分考慮方案的可行性，全面調(diào)動手頭擁有的資源、創(chuàng)造條件來實現(xiàn)目標。在實訓設備的研制過程中，應根據(jù)實際情況靈活變通，在滿足性能的條件下對設計方案不斷完善，最終做出滿意的設備。

（作者單位：廣州民航職業(yè)技術學院）

參考文獻：

[1]劉榮林，崔偉榮.航空直流起動發(fā)電機起動過程分析[J].中國民航學院學報，2003（6）.

[2]戴衛(wèi)力，王慧貞，嚴仰光，胡鋼.航空起動/發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與研究現(xiàn)狀[J].航空科學技術，2010（5）.

【Title】Design and Utilization of Aviation Starter-generator Test-bed.

【Author】Liu Yu；Guangzhou Civil Aviation College.