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飞机空调系统中控制阀上的伺服电机性能
检测原理与方法
程广(校修中心)
本文研究了在空客系列飞机空调系统中的部分控制阀门上,对伺服电机进行
通电检测和功率驱动的一种设计方法。使用外部输入的低频信号,利用 PMM8713
将输入的低频信号分配成一定相序的控制步进电机各相通断的脉冲信号,通过功
率驱动电路来驱动伺服电机工作,达到满足部件维护手册要求的全部测试内容。


一、概述
空调系统是空客 A320/321 系列飞机必不可少的系统之一,起着控制调节机
舱的温度和压力,以保证机上乘员有一个舒适的机内环境。机上温度和压力的调
节控制功能主要是由两套独立的空调组件系统来完成,其主要部件有:控制阀、
空调组件、分配管路和区域控制计算机等。
控制阀是由区域控制计算机控制,用来调节气流流量,当流量大于额定值时
减小阀门的开度,反之当流量小于额定值时增加阀门的开度。
伺服电机是控制阀中的重要组成部件,它接收区域控制计算机的控制指令,
输出转矩控制阀门的转动角度,以达到调节气流流量的目的。但是在运行使用过
程中部分控制阀经常会出现各种故障,而且故障率较高,所以找到这部分控制阀
的检测修理方法就可以提高部件的周转率,减少航材库存,保证公司航班的安全
正点。
经过研究发现在部分控制阀上使用的都是同一类型的伺服电机,如配平阀、
疏导阀和旁通阀等,由于控制阀的价值较高,使得其维修费用较多,增加了公司
的维修成本。因此研究解决这一种类型的伺服电机的工作原理和检测方法,就能
够对多个控制阀进行测试和维修,具有较好的通用性和较高的经济价值。
控制阀上的伺服电机在飞机上是直接与区域控制计算机交联,在车间内一般
是采用专用测试台对伺服电机进行测试,但是专用测试台需要从国外厂家引进,
成本太高。为了实现对伺服电机的性能进行完整的性能测试,自己设计和制造了
伺服电机的测试台,采用了电机控制专用集成电路等硬件控制电路。
本文主要介绍了伺服电机的工作原理以及对伺服电机进行检测的原理和方
法。

二、伺服电机的工作原理
1. 伺服电机是由一个三相反应式步进电机、一套减速齿轮、两个电位器和两个
微动电门组成,如图 1 所示。
当区域控制计算机输出控制步进电机旋转的脉冲信号时,三相反应式步进电
机带动减速齿轮和两个电位器旋转,输出转矩控制阀门转动,转动的角度由两个
电位器指示并反馈到区域控制计算机。
在控制阀门处于关闭或全开时,分别由两个微动电门输出信号分别输出“关”
或“开”的信号。
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图 1. 伺服电机的组成示意图

为了能对伺服电机进行检测,我们还应研究三相反应式步进电机的工作原
理。
2. 三相反应式步进电机的工作原理
步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,
步进电机就转动一个角度,因此非常适合于计算机控制。步进电机区别于其他控
制电机的最大特点是,它是通过输入脉冲信号来进行控制的,即电机的总转动角
度由输入脉冲数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。
(1). 步进电机的结构
三相反应式步进电机的平面展开结构如图 2 所示。