Загрузка...
БПЛА «Беркутчи»
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:
- Измерение электрических параметров фаз генератора через True RMS преобразователи.
- Измерение частоты фаз и оборотов двигателя.
- Измерение атмосферного давления и окружающей температуры, коррекция показаний.
- Выдача результатов измерения на цифровые дисплеи.
- Измерение электрических параметров обмотки возбуждения и управление возбуждением с реализацией ПИД закона.
- Управление нагрузкой генератора через реле-пускатели, отработка аварийных ситуаций.
- Ручной и автоматический режим теста. В последнем случае считывание результатов возможно через встроенный Bluetooth модуль.
- 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.
Похожие записи
Добрый день!подскажете название редуктора?
Делали сами под заказ, но сейчас я бы делал безредукторную схему с коллекторным двигателем. На первый взгляд дороже, но если посчитать обслуживание, грохот, проблемы с обрывами шестерней (в случае резкого старта или остановки) — оно окупается.
Может тогда подскажите, кто может сделать (у кого заказать) нужно 50кВт мех. мощности передать с увеличением оборотов с 3000 до 12000 об/мин. Для нагрузочного стенда. Испытуемый двигатель высокооборотистый, а нагрузочный ДПТ всего 3000-4000.
Ничего не понял… Редуктор нужен повышающий или понижающий? У нас он был повышающий, поэтому и все проблемы. Для понижающего в 4 раза можно использовать шестерни моста от жигулей, там как раз 4,1 или около того. И мотор жигулёвский 60 кВт кмк по паспорту. А вот обратно уже не получится — поломает шестерни. Либо делать управление частотником — мягкий старт, мягкий ввод нагрузки, как это делал я программно под контролем блока управления. Там целые процедуры пуска и вывода на режим были, все переходы между нагрузками потому и делались кнопками — контроллер меееееедленно менял режимы — чтобы испытатель ничего не крутанул слишком резко. Тогда мост может и выдержать. Ну или искать грузовые мосты. Обычно, все мосты — это около 3-4 коэффициент.
В любом случае безредукторная схема выйдет дешевле. Одно отключение электричества во время теста и ваш редуктор разлетится по углам от нерасчётной нагрузки. Пара ремонтов, и вы придёте к безредукторной схеме. Или поставите UPS как на АТС, на всю комнату…
Кстати, как вариант, устроит ДПТ 50кВт с номинальной скоростью 12000об/мин.
можно использовать синхронные двигатели, например SMB/H/E, MB/H/E, HKW/SKW и т.п. https://www.vsp-co.org/electro-motors.html Или на алибабе поискать аналогичные https://russian.alibaba.com
Вставлю 5 копеек, чтобы не гремел редуктор надо добавить систему смазки и будет нормально. А ждя измерения электромощности есть прикольный прибор satec pm 130P, а так в целом круто вышло, только не совсем понял как проходил аттестация.
А остальные параметры чем мерить? Ток обмотки возбуждения чем изменять?
Очень много есть крутых приборов, которые что-то одно меряют, никак не увязываются в систему и не могут ничем управлять.
Аттестовали вызовом метрологов на базу. Они померили токи, напряжения, частоты. Выдали сертификат о соответствии измерительных каналов заявленной точности. Для стенда ничего иного не надо.
Интересно было чем, отличается аттестация в рф и в европе, получается Вам можно применять любые приборы, лишь бы они точность по эталонам обеспечивали. Это круто. В РФ все через ростест и госреестр, если нет прибора, то вносить (длительная процедура).
А аттестация это также внешние метрологи.
Не совсем. Если стенд собирается на «панельных» приборах, то там наличие сертификатов горячо приветствуется. Другой вопрос, что всякие Wika и т.п. их имеют по умолчанию. Как-то использовали китайские индикаторы, поимели проблем, но справились.
Если стенд делается с нуля, то приглашается уполномоченная организация (ЦИАМ, например, или производитель конкретного изделия) которая выписывает заключение, что этим можно мерить. Ну а далее уже тупо подтвердить метрологические параметры согласно руководству по испытаниям.
Для СГС-40 в руководстве даже схема стенда есть рекомендуемая. Если её повторить, то вообще проблем быть не должно.