CC BY
64
Электротехнические комплексы и системы
Калий В. А. КаКу V. А.
кандидат технических наук, главный конструктор ОКБ АО «Уфимское агрегатное производственное объединение», г. Москва, Российская Федерация
Скварский П. А. Skvarskiy Е A.
ведущий конструктор ОКБ АО «Уфимское агрегатное производственное объединение», г. Москва, Российская Федерация
Караваев А. А. Karavayev А. А.
инженер-технолог АО «Уфимское агрегатное производственное объединение», г. Уфа, Российская Федерация
Полихач Е. А. ЕоИ^а^ Ye. А.
кандидат технических наук,
инженер-конструктор АО «Уфимское агрегатное производственное объединение», г. Уфа, Российская Федерация
УДК 621.31
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ ГЕНЕРАТОРОВ ГСР-40НЧ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ
НА ХОЛОСТОМ ХОДУ
В настоящей статье рассмотрены испытания первого опытного образца синхронного генератора ГСР-40НЧ, предназначенного для применения в качестве основного источника на новом военно-транспортном самолете Ил-112В. Одними из основных параметров качества электрической энергии согласно ГОСТ Р 54073-2010 в статических режимах работы генератора, которые определяются качеством разработки магнитной системы и обмотки якоря основного генератора, являются: коэффициент искажения для первичных и вторичных источников питания при наличии нелинейной, несимметричной и импульсно-периодиче-ской нагрузке, не более 0,8 (8 %); коэффициент амплитуды — от 1,31 до 1,51. В статье рассмотрены основные показатели качества в статических режимах, которые определяются как в режимах нагрузки, так и при холостом ходе и позволяют оценить качество изготовления электромагнитной системы основного генератора. При испытаниях без регулятора напряжения были получены мгновенные значения фазных напряжений на холостом ходу при частоте вращения 8000 об/мин. Также была проведена идентификация проведенных испытаний, построены графики одного периода выходного напряжения в абсолютных единицах для различных токов возбуждения. Результаты испытаний первого опытного образца ГСР-40НЧ
Electrical facilmes and systems
№ 170501 без нагрузки показали, что при работе генератора на холостом ходу с частотой вращения 8000 об/мин коэффициент амплитуды составляет 1,5. Коэффициент нелинейных искажений практически не превышает 3 %, что позволяет сделать вывод о том, что эти измеренные и идентифицированные показатели качества в полной мере соответствуют требованиям ГОСТ Р 54073-2010. При проектировании синхронного генератора ГСР-40НЧ применялась распределенная трехфазная двухслойная обмотка якоря с укороченным шагом 2/3. Синхронные генераторы ГСР-40НЧ разработаны и изготавливаются в АО «УАПО». Для дальнейшей оптимизации конструкции синхронного генератора ГСР-40НЧ и максимально возможного снижения влияния 5-й и 7-й гармонических составляющих будет проведен сравнительный анализ с применением трехфазной обмотки якоря с укорочением 4/5.
Ключевые слова: синхронный генератор, система электроснабжения летательного аппарата, коэффициент нелинейных искажений, форма кривой напряжения.
ESTIMATION OF QUALITY INDICATORS OF EXPERIMENTAL SAMPLES OF GSR-40NCH GENERATORS AT THE IDLE TEST
This article describes testing of the first prototype of the synchronous generator GSR-40NCh intended for use as a primary source of new military transport aircraft Il-112V. One of the main quality parameters of electric energy according to GOST R 54073-2010 in the static generator operation modes, which are determined by the quality of the magnetic system and winding design of the main generator are followings: a distortion coefficient for the primary and secondary power sources in the presence of nonlinear, single-ended and periodic-pulsed load below 0.8 (8%); the amplitude coefficient is from 1.31 to 1.51. The article describes the main quality indicators in static modes, which are defined in the load mode and at idle. They allow the electromagnetic system quality assessment of the main generator. In tests without a voltage regulator, the phase voltage instantaneous values at the idle were obtained at a speed of 8000 rpm. The test identification was carried out. Graphs of one output voltage period in absolute units were plotted for different excitation currents. The test results of the first prototype GSR-40NCh No. 170501 without load show that when the generator is idling at a speed of 8000 rpm, the amplitude coefficient is 1.5. The nonlinear distortion coefficient practically does not exceed 3 %, which allows to conclude that these measured and identified quality indicators fully comply with the requirements of GOST R 54073-2010. For GSR-40NCh synchronous generator design, a distributed three-phase two-layer armature winding with a shortened step of 2/3 was used. Synchronous generators GSR-40NCh developed and manufactured in JSC «UAPO». To further optimize the synchronous generator GSR-40NCh design and the maximum possible reduction of the 5th and 7th harmonic components influence, a comparative analysis will be performed using a three-phase armature winding with a shortening of 4/5.
Key words: synchronous generator, power supply system of the aircraft, nonlinear distortion coefficient, voltage curve shape.
Система электроснабжения самолета Ил-112В состоит из двух идентичных каналов первичной системы генерирования СГ-112-115 трехфазного переменного тока напряжением 115/200 В с частотой, изменяющейся в диапазоне от 360 до 480 Гц [1-5]. Номинальная мощность канала составляет 40 кВА, максимальная — 80 кВА в течение 5 с. Источником электроэнергии является синхронный генератор ГСР-40НЧ, разработанный и изготовленный в АО «УАПО».
Одними из основных параметров качества электрической энергии, согласно ГОСТ Р
54073-2010, в статических режимах работы генератора, которые определяются качеством разработки магнитной системы и обмотки якоря основного генератора, являются:
— коэффициент искажения для первичных и вторичных источников питания при наличии нелинейной, несимметричной и импульсно-периодической нагрузке, не более 0,8 (8 %);
— коэффициент амплитуды — от 1,31 до 1,51.
Так, анализ спектра формы кривой серийного синхронного генератора ГТ40ПЧ8Б
Электротехнические комплексы и системы
показывает, что в выходном напряжении присутствуют 5-я и 7-я гармоники. Однако коэффициент нелинейных искажений не превышает 4,425 % при работе генератора на холостом ходу при частоте вращения 8000 об/мин (рисунок 1).
При испытаниях первого опытного образца ГСР-40НЧ № 170501 в АО «УАПО» без регулятора напряжения были получены мгновенные значения фазных напряжений
на холостом ходу при частоте вращения 8000 об/мин (рисунок 2). Испытания показали, что в выходном напряжении нового генератора, как и в серийном генераторе, присутствуют 5-я и 7-я гармоники (рисунок 2). Однако коэффициент нелинейных искажений у новой электрической машины снижен до 3,09 % (рисунок 3) при токе возбуждения 1,5 А и выходном напряжении 133 В. Коэффициент амплитуды 1,50.
Рисунок 1. Выходное фазное напряжение генератора ГТ40ПЧ8В на холостом ходу при 8000 об/мин
ОС АС Вкл. Выкп
Рисунок 2. Осциллограммы фазных напряжений ГСР-40НЧ при частоте вращения 8000 об/мин
Electrical facilities and systems
В обязательном порядке для теоретического анализа была проведена идентификация проведенных испытаний, построены графики одного периода выходного напряжения в абсолютных единицах для различ-
ных токов возбуждения (рисунок 4), которые показывают, что при дальнейшем насыщении генератора гармонический состав существенно не изменяется.
Рисунок 3. Спектр мгновенного значения напряжения фазы ГСР-40НЧ при частоте вращения 8000 об/мин
Рисунок 4. Форма мгновенного значения напряжения фазы ГСР-40НЧ при частоте вращения 8000 об/мин
Вывод
Таким образом, результаты испытаний первого опытного образца ГСР-40НЧ № 170501 без нагрузки показали, что при работе генератора на холостом ходу с частотой вращения 8000 об/мин коэффициент амплитуды составляет 1,5. А коэффициент нелинейных искажений практически не пре-
вышает 3 %, что позволяет сделать вывод о том, что эти измеренные и идентифицированные показатели качества в полной мере соответствуют требованиям ГОСТ Р 540732010. Здесь же необходимо сказать, что при проектировании синхронного генератора ГСР-40НЧ применялась распределенная трехфазная двухслойная обмотка якоря с
Электротехнические комплексы и системы
укороченным шагом 2/3. Для дальнейшей оптимизации конструкции синхронного генератора ГСР-40НЧ и максимально возможного снижения влияния 5-й и 7-й гармо-
Список литературы
1. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа, 1985. 255 с.
2. Зонтов В.М., Куприн Б.В. Системы электроснабжения летательных аппаратов: учеб. для вузов. М.: Типография ВВИА имени Н.Е. Жуковского, 1988. 396 с.
3. Специальные электрические машины. / Под ред. А.И. Бертинова. М.: Энерго-издат, 1982. 552 с.
4. Поспелов Л.И. Конструкции авиационных электрических машин / Под ред. А.Ф. Федосеева. М.: Энергоиздат, 1982. 320 с.
5. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1969. 632 с.
References
1. But D.A. Beskontaktnyye elektri-cheskiye mashiny [Non-Contact Electrical
нических составляющих будет проведен сравнительный анализ с применением трехфазной обмотки якоря с укорочением 4/5.
Machines]. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 1985. 255 p.
2. Zontov V.M., Kuprin B.V. Sistemy elektrosnabzheniya letatel'nykh apparatov [Systems of Power Supply of Aircraft]. Moscow: Tipografiya VVIA imeni N.Ye. Zhukovskogo, 1988. 396 p.
3. Spetsial'nyye elektricheskiye mashiny [Special Electric Machines]) / Ed. by A.I. Bertinov. Moscow: Energoizdat Publ., 1982. 552 p.
4. Pospelov L.I. Konstruktsiya avia-tsionnykh elektromashin [Construction of Aviation Electric Machines]. Moscow: Energiya Publ., 1982. 320 p.
5. Sergeyev P.S., Vinogradov N.V., Goryainov F.A. Proyektirovaniye elektri-cheskikh mashin [Designing Electrical Machines]. Moscow: Energiya Publ., 1969. 632 p.
