Miksi lentokoneiden sähkövoima-analyysi?

Ilma-alusten sähkötehon analysoinnista on tullut tärkeämpää kuin koskaan:

• Jo nyt suuri monimutkaisuus klassisissa lentokoneissa, joissa on moottorikäyttöiset generaattorit, apuvoimalaite (APU), tehomuuntimet, sähkökeittiöt, tasavirtaverkko, ensisijaiset ja toissijaiset lennonohjausjärjestelmät (siivekkeet, korkeusperäsin, peräsin, laskusiivekkeet ja spoilerit) sekä matkustajien mukavuusjärjestelmät.

• Monet sähköiset suoja- ja turvajärjestelmät, kuten varavirtalähteet, katkaisijat ja jäänpoistojärjestelmät.

• Siirtyminen kohti sähköisiä toimilaitteita vähentää painoa, parantaa tehokkuutta ja parantaa huollettavuutta eri toiminnoissa (esim. ohjaimet, laskutelineet, taitetut siiven kärjet jne.).

• Sähköinen rullaus vähentää kustannuksia, hiilidioksidipäästöjä ja melua maanpinnan tasolla.

• Hybridisähköinen ja turbosähköinen käyttövoima nousussa.

• Nestemäinen vety (LH2) säiliöt ja Polttokennot (FC) virtalähteenä.

• Puhdas Sähkökäyttöiset ilma-alukset (EA) - Advance Air Mobility (AAM), Vertical Take-Off and Landing (eVTOL), Urban Air Mobility (UAM) tai Air Taxis (AT), joissa on täyssähköinen käyttövoima, suuri määrä sähkömoottoreita ja tehokkaat vetoakut.

• Sähkövoimajärjestelmät, joissa on >800 V DC ja 400 V / 400 Hz AC-mikroverkko, joka vähentää painoa.

• Sähköisten miehittämättömien ilma-alusjärjestelmien nousu (AMMATTIKORKEAKOULU) ja lennokit (eVTOL).

Maailmanlaajuisesti johtavat yritykset luottavat Dewesoftin kehittyneeseen ja tarkkaan dynaamiseen ja staattiseen sähkötehon analyysiin lentokoneteollisuudessa. Ratkaisujamme käytetään yksittäisten komponenttien, monimutkaisten sähköisten käyttövoimien ja kokonaisten sähköisten kokoonpanojen (kaikki kuparit) testaamiseen, mukaan lukien lentokoneen mikroverkon sähkönlaatu. Näillä testeillä varmistetaan luotettavuus, suorituskyky, tehokkuus, turvallisuus, häiriönsietokyky ja standardien noudattaminen, mikä on ratkaisevan tärkeää tyyppihyväksynnän onnistumisen kannalta.

Lentokoneiden sähkönjakelu ja laatu

Perinteinen lentokoneen sähköinen kokoonpano ja mikroverkkoverkko rakentuu sähköntuotannosta, tehon muuntamisesta (AC/DC, DC/DC, DC/AC), tehonjakelusta ja laitteista (toimilaitteet, elektroniikka, ilmailutekniikka) sekä sähköisestä työntövoimasta.

Sähköverkko rakentuu tyypillisesti

• DC nimellisjännite 28 V (vakio), 270 V tai jopa 800 V (EV).

• AC nimellisjännite 115 V:n, 230 V:n tai 400 V:n (verkosta nollaan) ja 400 tai 800 Hz:n nimellisajalla tai jopa VFAC-ajalla (VFAC): 360-800 Hz.

Kaikki valtiot on validoitava

• Normaali toiminta, epänormaali toiminta, hätä, käynnistys, siirto, sähkökatkos.

• Haasteita ovat epänormaalit, transientit ja vikatilanteet. tarkastellaan syöksyvirtoja, jännitteen alenemista/alenemista, keskeytyksiä, kytkentätransientteja, epänormaalia taajuutta/jännitettä.

• Harmoninen analyysi, THD, harmonisten yliaaltojen järjestysasteet (jopa 100 järjestysastetta, 5 MHz), spektrialue.

Standardien noudattaminen AC-analyysi

• Vaihtojännite RMS-arvona, vaiheen ja nollajännitteen välinen arvo jokaisella puolijaksolla.

• Tasainen vaihtojännite.

• Jännitteen epätasapaino, jännitteen modulaatioamplitudi, jännitteen vaihe-ero.

Standardien noudattaminen DC:n analysointi

• Tasavirtajännite ja -virta.

• Tasajännitteen särökerroin ja aaltoilun amplitudi.

• Tasavirran vääristymiskerroin ja modulaatioamplitudi.

Ilma-alusten sähköisen työntövoiman testaus

Dewesoft on oikea valinta täydelliseen sähkökäyttöisten käyttövoimien testaukseen ja erityisesti sähkömoottorin ja akun testaukseen. Korkean tarkkuuden tiedonkeruuratkaisumme tarjoavat tarkkoja hyötysuhteen, tehon ja dynaamisen suorituskyvyn mittauksia, jotka on yhdistetty eristettyihin monifysiikan tuloihin. Tämä sopii täydellisesti T&K-laboratorio- ja lentotestaukseen, mikä varmistaa, että insinöörit saavat syvällisempää tietoa nopeammin ja ehdottoman luotettavasti.

Sähköiset työntövoimajärjestelmät

Täysin sähköistettyjä työntövoimajärjestelmiä on lukuisia, mutta ne koostuvat pääasiassa seuraavista:

• Energian varastointijärjestelmä (tässä akku, polttokenno + akku)

• PDU (sähkönjakeluyksikkö)

• PCU (propulsio-ohjausyksiköt / invertteri / tehoelektroniikka / moottorin ohjaus)

• Potkurilla varustetut sähkömoottorit/-moottorit (esim. avoimen roottorin tyyppiset)

Käyttäjät tarvitsevat skaalautuvan mittaus- ja testausratkaisun sähkötehon analysointia varten, joka koskee 3- tai 6-vaiheiset suuritehoiset vaihtovirtamoottorit, jota ohjataan laajalla PWM (Pulse Width Modulated) -taajuussignaalivalikoimalla aina 100 kHz:iin asti, mukaan lukien vektoriohjausparametrit.

Kestomagneettisynkronimoottorit (PMSM) ovat vallitseva valinta sähkökäyttöisiin lentokoneisiin niiden korkean hyötysuhteen (~95-98 %) ja tehotiheyden vuoksi. Useimmissa lentokoneiden PMSM-moottoreissa käytetään kolmivaiheisia malleja (suuritehoisten sovellusten standardi) niiden yksinkertaisuuden ja kypsyyden vuoksi. Se on hyvin ymmärretty ja yhteensopiva vakiovaihtosuuntaajien kanssa.

Joissakin kehittyneissä tai vikasietoisissa järjestelmissä käytetään 6-vaiheista redundanssia ja vikasietoisuutta - esim. NASA X-57 Maxwell 60 kW per PMSM hajautetussa työntövoimajärjestelmässä.

Tyypillinen PMSM:n datalehti:

• Teho: 2 MW, 650 kW (jatkuva)

• Jännite: 300 V ... 800 V DC

• Tehokkuus: 95-98 %

• Tehotiheys: 5-10 kW/kg (~8 kW/kg Magni650:ssä).

• Jäähdytys: Nestejäähdytteinen (ilmajäähdytteinen pienille UAV:ille): Jäähdytys: Nestejäähdytteinen (ilmajäähdytteinen pienille UAV:ille)

• Navat: 8-16 napaa (suuri napaluku kompaktin rakenteen vuoksi).

• Vaiheen kokoonpano: 3-vaiheinen (6-vaiheinen redundanssia varten).

• Vääntömomentin tiheys: 15-25 Nm/kg, ~20 Nm/kg.

• Maksimi kierrosluku: 2 000-3 500 kierrosta minuutissa (usein vaihteistolla) | 2 500 kierrosta minuutissa.

Dewesoft DAQ-laitteisto lentokoneiden sähkötestaukseen

Dewesoft DAQ-laitteiston ja tehoanalysaattoreiden tärkeimmät edut

• skaalautuminen satoihin kanaviin, kun testataan täysimittaisia sähköisiä kokoonpanoja.

• Erittäin tarkka jännitteen ja virran mittaus, jossa on alhainen signaalin vääristymä ja korkea vaihetarkkuus, yhdistettynä sähköisesti turvalliseen ja eristettyyn rakenteeseen (ISO 61010), alhainen lämpötiladrift → jäljitettävät tulokset, nimellinen mittausepävarmuus (PTB, NIST).

• Suorat jännitetulot mV:stä 2000 V:iin.

• Täydellinen mittausketju, mukaan lukien omat erittäin tarkat virta-anturit (CT), jotka kattavat tasavirrasta suurtaajuisiin sähkövirtoihin + anturisyöttö, vaihtoehtoisesti (kolmannen osapuolen CT:t, puristimet, Rogowski, shuntti).

• Laadukas taajuuspohjainen tehoanalyysi (0,03 %), joka voi skaalautua yksittäisestä moottorista kaikkiin mikroverkon elementteihin (P, Q, S, PF, cos phi, särö, harmoninen särö, harmonisten yliaaltojen reaktiivinen teho kunkin vaiheen ja kokonaismäärän osalta.

• Nopea 15 MS/s/kanava ja 5 MHz:n kaistanleveys, joka kattaa tarkan teholaskennan, laajan harmonisten yliaaltojen analyysin (64. kertaluku) ja transienttien (häiriöt, äärimmäiset kytkennät, vikatransientit tai oikosulut) keräämisen.

• Tuki monifysiikkatuloille, joissa on DC-teho, pyörimisnopeus, vääntömomentti, lämpötila (staattori, roottori), tärinä, melu/akustiikka, virtaus, voima, rasitus, siirtymä, paine - tukee TEDS:ää.

• Super-laskuri nopean vääntömomentin ja pyörimisnopeuden tunnistamiseen.

• Erilaisia aikasynkronointivaihtoehtoja: Ethernet PTPv2 (IEEE1588:2008), GNSS, IRIG, optiset Ethernet-linkit.

• Avoin ja helppo integroida valitsemaasi järjestelmäintegraattoriin: EtherCAT, Ethernet / openDAQ, CAN FD, OPC UA, MQTT jne.

• Vankka ja kannettava laite lentotestausmittaristoa (FTI) varten.

Dewesoft SIRIUS ja SIRIUS XHS -tehoanalysaattorit ovat luotettavia DAQ-ratkaisuja, jotka kattavat nykyaikaisen monifysiikkatestauksen lähestymistavan, joka tarjoaa sähkötehon, tehokkuuden, lämmönkestävyyden, tärinän, akustiikan, rakenteellisen kestävyyden, ohjelmistotoiminnallisuuden ja turvallisuuden, mikä vähentää testausaikaa ja kustannuksia.

Lisätietoja tehoanalysaattorit.