Стенд испытания авиационных генераторов СГС-40ПУ

На вертолётных двигателях ТВ3-117 устанавливаются генераторы СГС-40ПУ. Несмотря на компактность, эта дура весит как монумент и способна генерить 40 кВа или 111А при 208В и 400Гц.

После ремонта эти генераторы положено испытывать на нагрузке и для этого нужен был стенд, который я и разработал. Сразу же было принято решение отказаться от заводской схемы и делать стенд на современной элементной базе.

В данной статье я попробую кратко рассказать об устройстве стенда и тех решениях, что были применены.

В первую очередь встал вопрос нагрузки. 40 кВа, это большая мощность, которую надо суметь рассеять. Одновременно, нагрузка должна быть равномерной и постоянной, чтобы можно было делать замеры. Рассматривались варианты нагрузки на проточную воду, на набор ламп и даже рекуперация на вращающий генератор двигатель. Но, в итоге, победили простые ТЭНы. У ТЭНов низкий ТКС и создаваемая ими нагрузка меняется со временем мало, в отличие, например, от ламп. Проверка электродов в воде показала, что из-за пузырьков и переменного контакта проточной воды нагрузка существенно меняется по мере проведения теста, а нагрузочный ток оказывается зашумлён. Добавим сюда, что формируемые генератором 208В близки к номинальным для ТЭНов 220В, а частота тока в 400Гц ТЭНы некоим образом не пугает.  Наконец, ТЭНы просто дёшевы: набор на 40 кВа с доставкой из Китая обошёлся примерно в $250.

Для ТЭНов была сварена «красивая» рама и всё это взгромождено на крышу ангара в хорошо продуваемом месте. ТЭНы были объединены в 3 набора мощностей по бинарному ряду, что позволило всего по 4 (включая нейтраль) проводам обеспечить 9 значений нагрузок.

Нагрузочная колонна

Позже колонну затянули в мелкую сетку, т.к. в ТЭНах стремились поселиться птицы, а т.к. испытания были относительно редки, вполне могли успеть сплести гнездо. И птиц жалко, и здание, рискующее быть подожжённым остатками гнезда.

Приводился генератор в движение трёхфазным двигателем и повышающим редуктором, охлаждение обеспечивала отдельная «улитка», подключаемая к генератору шлангом.

Привод и охлаждение

Оставалось сделать «самую малость» — электронику измерения/управления. И здесь пришлось всё делать с нуля.

Измерять фазовые токи и напряжения было решено с помощью трансформаторов. Это обеспечивало хорошую точность при полной гальванической развязке. Трансформаторы тока подобрать проблемы не составило, а вот т-ры напряжения, документировано работающие на 400 Гц, пришлось поискать… В итоге, появилась такая сенсорная плата (позже она была переделана на промышленный вариант, без соплей и с наконечниками, но этих фото не сохранилось):

Данное не хитрое устройство позволило измерять фазовые токи и напряжения, а также частоту каждой фазы и связанные с ними обороты генератора. От упрощённой схемы с двумя трансформаторами и вычисления третьей фазы математически отказались ради прозрачности при сертификации.

Для управления обмоткой возбуждения был куплен мощный блок питания фирмы HONGPOE и «оцифрован» путём замены штатного потенциометра на цифровой с управлением от материнской платы стенда. Задачу измерения тока и напряжения обмотки возбуждения решала отдельная плата с датчиками, на данном фото она прикручена к правой стенке:

Схема управления возбуждением генератора

Сердцем схемы являлась «материнская плата» собственной разработки, которая осуществляла:

1. Измерение электрических параметров фаз генератора через True RMS преобразователи.
2. Измерение частоты фаз и оборотов двигателя.
3. Измерение атмосферного давления и окружающей температуры, коррекция показаний.
4. Выдача результатов измерения на цифровые дисплеи.
5. Измерение электрических параметров обмотки возбуждения и управление возбуждением с реализацией ПИД закона.
6. Управление нагрузкой генератора через реле-пускатели, отработка аварийных ситуаций.
7. Ручной и автоматический режим теста. В последнем случае считывание результатов возможно через встроенный Bluetooth модуль.
8. Режим калибровки измерительных каналов.

Таким образом, полный цикл испытания генератора, в автоматическом режиме, занимал около 5 минут, что позволяло средствами одного стенда обслуживать ремонты нескольких организаций, и снизить расходы на испытания.

Материнская плата стенда

Материнская плата с дисплеями была закреплена на дверце, а с измерительно-контрольной аппаратурой она связывалась по гибким шлейфам.

Общий вид шкафа управления

А вот так это работает:

Позже панель облагородили, изготовили бирки, а также провели калибровку.

Панель управления стендом

А так это выглядело в законченном варианте:

Общий вид стенда

Стенд был сертифицирован FAA и показал себя юзабельным и простым в управлении.

По всем вопросам обращайтесь на почту sales@dikoy.info или в пишите в комментарии.

Измеритель вибрации двигателя ТВ3-117
16.01.2019

Переносной стенд испытания двигателей ТВ3-117
16.01.2019

Стенд испытания авиационных двигателей ТВ3-117 и АИ-9В.
15.01.2019