Зачем нужен анализ электроэнергии в самолете?

Анализ электропитания летательных аппаратов стал более критичным, чем когда-либо:

• Уже высокая сложность в классических самолетах, с генераторами с приводом от двигателя, вспомогательной силовой установкой (APU), преобразователями мощности, электрическими камбузами, сетью постоянного тока, первичными и вторичными системами управления полетом (элероны, элеватор, руль, закрылки и спойлеры), до систем комфорта для пассажиров.

• Много системы электрозащиты и безопасностиТакие как аварийные источники питания, автоматические выключатели и системы антиобледенения.

• Переход к электрическим приводам уменьшение веса, повышение эффективности и улучшение ремонтопригодности для различных операций (например, управление полетом, шасси, сложенные законцовки крыла и т.д.).

• Электрическое такси Снижение затрат, выбросов CO2 и шума на уровне земли.

• Гибридно-электрический и турбоэлектрическая силовая установка на подъеме.

• Жидкий водород (LH2) резервуары и Топливные элементы (FC) в качестве источника питания.

• Чистый Электрические самолеты (EA) - Передовая воздушная мобильность (AAM), вертикальный взлет и посадка (eVTOL), городская воздушная мобильность (UAM) или воздушное такси (AT), с полностью электрической силовой установкой, большим количеством электродвигателей и высокоэффективными тяговыми батареями.

• Электроэнергетические системы с >800 В постоянного тока и 400 В / 400 Гц Микросеть переменного тока, уменьшающая вес.

• Восход электрических беспилотных летательных систем (UAS) и беспилотные летательные аппараты (eVTOL).

Мировые лидеры доверяют Dewesoft передовой и точный динамический и статический анализ электрической мощности в авиационной промышленности. Наши решения используются для тестирования отдельных компонентов, сложных электрических силовых установок, полных электрических систем (все медные), включая качество питания микросети самолета. Эти испытания обеспечивают надежность, производительность, эффективность, безопасность, отказоустойчивость и соответствие стандартам, что крайне важно для успешной сертификации типа.

Распределение и качество электроэнергии в самолете

Классическая электрическая установка и микросеть самолета состоит из генерации энергии, преобразования энергии (AC/DC, DC/DC, DC/AC), распределения энергии и устройств (исполнительные механизмы, электроника, авионика), а также электрической силовой установки.

Электрическая сеть обычно строится на

• Номинальное напряжение постоянного тока 28 В (стандарт), 270 В или до 800 В (EV).

• Номинальное напряжение переменного тока 115 В, 230 В или 400 В (линия-нейтраль) с номинальной частотой 400 или 800 Гц или даже переменный частотный переменный ток (VFAC): 360-800 Гц.

Все состояния должны быть подтверждены

• Нормальная работа, ненормальная работа, аварийная ситуация, запуск, передача, отключение питания.

• Задачами являются аномальные, переходные и аварийные режимы. рассматриваются пусковые токи, просадки/провалы напряжения, прерывания, переходные процессы при коммутации, аномальные частоты/напряжения.

• Гармонический анализ, THD, порядки гармоник (до 100 порядков, 5 МГц), спектральный диапазон.

Соответствие стандартам анализ переменного тока

• Напряжение переменного тока в среднеквадратичном значении, от фазы к нейтрали для каждого полуцикла.

• Постоянное напряжение переменного тока.

• Дисбаланс напряжения, амплитуда модуляции напряжения, разность фаз напряжения.

Соответствие стандартам, анализ постоянного тока

• Постоянное напряжение и ток постоянного тока.

• Коэффициент искажения напряжения постоянного тока и амплитуда пульсаций.

• Коэффициент искажения постоянного тока и амплитуда модуляции.

Испытания электрических силовых установок летательных аппаратов

Dewesoft - это правильный выбор для проведения испытаний всех электрических силовых установок, в частности электродвигателей и батарей. Наши высокоточные решения для сбора данных "все в одном" обеспечивают точные измерения эффективности, мощности и динамических характеристик в сочетании с изолированными многофизическими входными данными. Они идеально подходят для лабораторных и летных испытаний, обеспечивая инженерам более глубокое понимание, быстрое и абсолютно достоверное.

Электрические пропульсивные системы

Полностью электрифицированные двигательные установки имеют множество конфигураций, но в основном состоят из:

• Система накопления энергии (аккумулятор, топливный элемент + аккумулятор)

• PDU (блок распределения питания)

• PCU (блоки управления пропульсивной установкой / инвертор / силовая электроника / управление двигателем)

• Электродвигатели / двигатели с пропеллерами (например, с открытым ротором)

Пользователям необходимо масштабируемое решение для измерений и испытаний для анализа электроэнергии 3- или 6-фазные мощные двигатели переменного токаПриводятся в действие широким диапазоном широтно-импульсных модулированных (ШИМ) сигналов частотой до 100 кГц, включая параметры векторного управления.

Синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM) являются доминирующим выбором для электрических самолетов благодаря высокому КПД (~95-98%) и удельной мощности. Большинство авиационных PMSM используют 3-фазные конструкции (стандартные для мощных приложений) из-за их простоты и зрелости. Они хорошо понятны и совместимы со стандартными инверторами.

Некоторые современные или отказоустойчивые системы используют 6 фаз для резервирования и отказоустойчивости - например. НАСА X-57 Максвелл с мощностью 60 кВт на ПМСМ в распределенной двигательной установке.

Типовой технический паспорт ПМСМ:

• Выходная мощность: 200 кВт ... 2 МВт, 650 кВт (непрерывно)

• Напряжение: 300 В ... 800 В постоянного тока

• Эффективность: 95-98%

• Плотность мощности: 5-10 кВт/кг (~8 кВт/кг в Magni650)

• Охлаждение: Жидкостное охлаждение (воздушное охлаждение для небольших беспилотных летательных аппаратов)

• Полюса: 8-16 полюсов (большое количество полюсов для компактной конструкции)

• Конфигурация фаз: 3-фазная (6-фазная для резервирования)

• Плотность крутящего момента: 15-25 Нм/кг, ~20 Нм/кг

• Максимальное число оборотов: 2,000-3,500 об/мин (часто редуктор) | 2,500 об/мин

Оборудование Dewesoft DAQ для тестирования электропитания самолетов

Основные преимущества аппаратных средств Dewesoft DAQ и анализаторов мощности

• Масштабирование до сотен каналов при тестировании полномасштабных электрических установок.

• Высокоточные измерения напряжения и тока с низким уровнем искажений сигнала и высокой фазовой точностью, в сочетании с электрически безопасной и изолированной конструкцией (ISO 61010), низким температурным дрейфом → прослеживаемые результаты, называемая погрешность измерений (PTB, NIST).

• Прямые входы напряжения от мВ до 2000 В.

• Полная измерительная цепочка, включающая собственные высокоточные преобразователи тока (ПТ), охватывающие электрические токи от постоянного до высокочастотного, + питание датчиков, альтернатива (ПТ сторонних производителей, зажимы, Роговский, шунты).

• Высококачественный анализ мощности на основе частоты (0,03%), который может масштабироваться от одного двигателя до всех элементов микросети (P, Q, S, PF, cos phi, искажения, гармонические искажения, реактивная мощность гармоник для каждой фазы и суммарная.

• Высокоскоростной канал 15 MS/s/ и полоса пропускания 5 МГц, обеспечивающий точный расчет мощности, анализ гармоник в широком диапазоне (64-й порядок) и сбор данных о переходных процессах (глюки, экстремальные переключения, переходные процессы при повреждениях или короткие замыкания).

• Поддержка мультифизических входов с мощностью постоянного тока, скоростью вращения, крутящим моментом, температурой (статора, ротора), вибрацией, шумом / акустикой, потоком, силой, деформацией, смещением, давлением - с поддержкой TEDS.

• Суперсчетчик для измерения крутящего момента и скорости вращения на высокой скорости.

• Различные варианты синхронизации времени: Ethernet PTPv2 (IEEE1588:2008), GNSS, IRIG, оптические каналы Ethernet.

• Открытость и простота интеграции в выбранный вами системный интегратор: EtherCAT, Ethernet / openDAQ, CAN FD, OPC UA, MQTT и др.

• Надежный и портативный прибор для летных испытаний (FTI).

Dewesoft SIRIUS и Анализаторы мощности SIRIUS XHS Это надежные решения DAQ, которые охватывают современный подход к мультифизическим испытаниям, обеспечивая электроэнергию, эффективность, тепловую целостность, вибрацию, акустику, прочность конструкции, функциональность программного обеспечения, безопасность, что сокращает время и стоимость испытаний.

Узнайте больше о наших анализаторы мощности.