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作者：陈童 737飞机APU启动发电机是APU启动、供电方面故障的惯犯，是排故过程中的重大嫌疑人。 但波音在涉及启动发电机的内容存在信息量不足、手册描述不详、线路图指向不明显的情况。即便是部件手册中也没有足够详细的说明。 记得曾和技术科一位高工在排故时探讨过，把SSM中发电机各部分线路诠释清楚将会有助于线路排查。 尽管如此，我认为结合以往电机学资料和厂家手册，从发电机基本原理入手，深入解剖启动发电机内部线路，是能够把APU启动发电机讲清楚的。而吃透了启动发电机，进一步理解IDG相关知识也就不是什么难事了。 本文首先介绍常见同步交流发电机的基本原理、组成，在此基础上结合APU发电机进行分析，并探讨其实践价值。 01. 飞机交流电机简述 按有无电刷，交流发电机可分为有刷式和无刷式。有刷式励磁发电机因电刷、滑环可靠性不高，使用较少，在此不复赘序。但作为各型发电机的基础型，有必要自行去做一些了解以便更好地理解发电机原理及发展。 目前，大型飞机上较多采用无刷式同步发电机，如737NG所用IDG、APU启动发电机均为无刷式。不同于无刷式发电机之处，在于通过采用旋转整流器为主发电机转子励磁绕组供电形成交变磁场而无需电刷和滑环。 通常由三部分组成：
图1 图1所述类型发电机，因具有两级同步发电机，故称为两级无刷交流发电机，因采用自身剩磁起励，又称自励式无刷交流电机。 然而，正如我前面所提，其交流励磁机通常依靠励磁线圈剩磁起励，起励能力可靠性不足。为保证发电机起励更为可靠，具有更好的强激磁能力，在两级电机之外加装一个永磁式副励磁机，为旋转磁极式的永磁发电机。其电枢绕组发出的三相交流电经整流后供给调压器及交流励磁机的励磁绕组。
图2 图2所述类型发电机，因在两级无刷发电机基础上加装永磁同步发电机（PMG），故称三级无刷发电机。因采用永磁式副励磁机，故又称他励式无刷交流电机。 02. 以APU启动发电机为例浅析其原理和构成 APU启动发电机为典型的三级无刷同步交流发电机。 下图为SSM中APU启动逻辑，仅从SDS和SSM中我们所能获得的信息并不多。但是结合之前所知的交流发电机的基本原理，我们就能对号入座，还原一台典型的发电机了。如图：
图3（微信图片显示不清，可对照手册） 该启动发电机也由三部分构成：永磁发电机，交流励磁机和主发电机。 PMG为旋转磁极式交流发电机，APU旋转带动PMG转子旋转，在电枢绕组中形成三相交流电。见A。 三相交流电进入SCU中的Voltage Regulator（VR）中，经整流变压为直流电。见B。 在EPR（相当于IDG的GCR）闭合的情况下，整流后的直流电供给励磁机的励磁绕组形成励磁磁场，进而在励磁机电枢绕组中形成三相交流电，经整流后供给主发电机转子励磁绕组。见C。注意，励磁机部分在线路图中表现不完整，仅仅是抽象的用一个exciter field表示。 启动发电机轴上的角度解析器向SCU提供相位信息。见D。 主发电机电枢绕组中的电流互感器向AGCU提供信息进行差动保护。见E。 主发电机电枢绕组向电网提供三相交流电。见F。 03. 实践应用 看完这些，我们可能有一个直观的感受就是，启动发电机作为一个整体的LRU，即便是内部某个部件故障，最终也是整体更换。是否有必要做这种程度的了解？ 我个人的观点是有必要。 首先，把复杂的问题简单化，把简单的问题细致化是一种很好的思维习惯。 总书记不是说「不忘初心」吗？我们在处理技术问题时也应当「不忘初心」，即在面对飞机上复杂的系统及部件时，应能够将之与曾经学习过的基础理论知识联系起来，迅速抓住其本质。身为技术人员，应有知其然更要知其所以然的探究精神。 整体更换启动机确实能解决大部分的问题，但不应该因此养成懒汉思维，故障好了万事大吉。既要有以解决问题为目标的结果导向，也应有注重排故过程，讲究排故效率的过程导向的观念。查明问题根源并反馈也有助于部件送修，降低成本，减少流氓件。 其次，本文虽然没有针对某个具体故障进行分析，但是我们掌握了该电机的基本原理和构成。那么，在我们下次进行量线排故时应该是有更多可选择的切入点。例如：
然而在耗费大力气更换启动机后却并没有解决问题。在测量后发现发电机端P6插头5#与SCU端D11114B插头8#钉之间开路，从而无法提供主发电机励磁磁场。尽管表现为启动机故障，实际却另有原因。 因此，基本原理的掌握对我们更精准的判断故障，省时省力地找出故障源大有裨益。 完 |
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