一種交流發(fā)電機的測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了交流發(fā)電機的測試裝置，包括機架、測控系統(tǒng)、拖動箱和功率變換器，還包括冷卻及加熱的操作臺，在機架的頂面設有工作臺，在機架內且于工作臺的下面設有冷卻系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)，在工作臺上安裝有拖動電機和轉接工裝，拖動電機與轉接工裝傳動連接，用作測試的試驗件為交流發(fā)電機且與轉接工裝連接，轉接工裝用于模擬交流發(fā)動機附件機匣并且設有相互隔離且互不影響的獨立的兩套供油回路，測控系統(tǒng)包括控制計算機和測控單元，控制計算機控制拖動電機進行運轉，測控單元進行數(shù)據(jù)采集并控制，監(jiān)控及控制所述拖動電機。本發(fā)明夠自動實時測量發(fā)電機不同工作狀態(tài)下的相關參數(shù)，為產(chǎn)品研制、性能考核、檢驗驗收提供依據(jù)。
【專利說明】一種交流發(fā)電機的測試裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及交流發(fā)電機的測試【技術領域】，具體地說交流發(fā)電機的測試裝置。

【背景技術】
[0002]航空發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)即FADEC，全權限數(shù)字電子發(fā)動機操縱機構中交流發(fā)電機含配套功率變換)是航空發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部件，是系統(tǒng)的主要供電電源，交流發(fā)電機的安全性和可靠性，直接影響整個發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)的安全性和可靠性，高效、長壽和高可靠性是其研制的必然要求。為提高設計效率，有效避免設計中由于經(jīng)驗缺乏導致的反復，確保項目進度要求，需要在設計的同時對設計方案進行驗證，并做出快速、可靠的評估。
[0003]在航空交流發(fā)電機的設計過程中，如何克服電磁、材料、結構、環(huán)境對發(fā)電機的性能的影響，以及如何將航空交流發(fā)電機發(fā)出的寬電壓、寬頻率交流電源有效的轉換為直流電源，建設一套交流發(fā)電機設計仿真驗證及測試平臺是一個合理的解決方案。由于交流發(fā)電機產(chǎn)品的特殊性如高轉速，定子、轉子分離結構，運轉中需要滑油冷卻，輸出能夠短路等，研制進行得非常困難，是飛機的關鍵技術之一，曾一度是軍方與主機單位關注的焦點，為此，相關單位急需專用的試驗測試設備，用于交流發(fā)電機以及功率變換器的驗收、功能測試、故障驗證、系統(tǒng)聯(lián)試和技術研究。
[0004]現(xiàn)有的航空發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)中的交流發(fā)電機的測試、驗收平臺采用傳統(tǒng)的齒輪升速箱方式，轉動慣量大，響應速度慢，無法真實再現(xiàn)發(fā)動機瞬態(tài)變化過程。無法滿足大功率、高轉速發(fā)電機的測試、驗收需求。
[0005]由于缺乏專門的測試與試驗設備，產(chǎn)品入所后缺乏檢測試驗手段，也缺乏試驗驗證的深度，一直影響整個發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)研制的順利推進。有關發(fā)電機研制技術特別是發(fā)電機關鍵零部件的試驗測試技術是國外嚴格封鎖的技術，國內也沒有同類的設備可供參考。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術所存在的上述缺陷，提供一種能夠自動實時測量發(fā)電機不同工作狀態(tài)下的相關參數(shù)的交流發(fā)電機的測試裝置，為產(chǎn)品研制、性能考核、檢驗驗收提供依據(jù)，實現(xiàn)交流發(fā)電機航空測試綜合標準。
[0007]本發(fā)明通過以下技術方案來具體實現(xiàn)。
[0008]一種交流發(fā)電機的測試裝置，其特征在于:所述交流發(fā)電機的測試裝置包括機架、測控系統(tǒng)、拖動箱和功率變換器，還包括冷卻及加熱的操作臺，在機架的頂面設有工作臺，在機架內且于工作臺的下面設有冷卻系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)，冷卻及加熱的操作臺設在機架的側旁，在工作臺上安裝有拖動電機和轉接工裝，拖動電機與轉接工裝傳動連接，用作測試的試驗件為交流發(fā)電機且與轉接工裝連接，轉接工裝用于模擬交流發(fā)動機的附件機匣并且設有相互隔離且互不影響的獨立的兩套供油回路，一路為所述交流發(fā)電機供滑油，另一路為轉接工裝與交流發(fā)電機之間的機械連接接口供滑油，測控系統(tǒng)包括控制計算機和測控單元，測控系統(tǒng)中的控制計算機按照交流發(fā)電機的附件機匣的工作狀態(tài)，控制拖動電機進行運轉，冷卻系統(tǒng)根據(jù)工作狀態(tài)為所述拖動電機及轉接工裝和交流發(fā)電機進行冷卻，加熱系統(tǒng)可對交流發(fā)電機進行加溫，測控單元用于交流發(fā)電機性能試驗驗證、驗收以及參與試驗聯(lián)試，并對交流發(fā)電機以及功率變換器試驗中的溫度、壓力、流量、電壓、電流、頻率、報警的信號進行數(shù)據(jù)采集且控制，并監(jiān)控及控制所述拖動電機，其中轉接工裝為所述交流發(fā)電機所供滑油的冷熱主要是模擬流入交流發(fā)電機滑油的狀態(tài)，可對進入交流發(fā)電機滑油的溫度、流量進行控制，模擬交流發(fā)電機在不同滑油溫度、壓力、供油狀態(tài)時的工作特性。
[0009]所述控制計算機上設有模塊化的人機界面，模塊化的人機界面包含主界面、高速電機界面、滑油系統(tǒng)界面、參數(shù)校準界面、故障診斷界面、數(shù)據(jù)回放界面和剖面設置，所述測控單元包括采集計算機，數(shù)據(jù)采集計算機采集拖動電機的扭矩及轉速、交流發(fā)電機與功率變換器的殼體溫度、環(huán)境溫度和電子程控負載信號，通過第一處理單元采集交流發(fā)電機線電壓、相電流及其控制信號，通過第二處理單元采集功率變換器的電壓、電流、頻率。
[0010]所述拖動電機及其控制包括供電電壓:三相AC380V ;轉速范圍:250?25000r/min,由起點到最高轉速無級可調，最高轉速可以自由限幅；功率范圍:全轉速范圍不小于1kff,負載扭矩不小于4N.M ;控制功能:拖動臺設有手動/自動兩種調節(jié)方式，自動狀態(tài)采用上位機控制，手動狀態(tài)采用旋鈕控制，拖動臺上并帶有接口可供他機控；穩(wěn)態(tài)指標:采樣周期不大于10ms下，轉速制穩(wěn)態(tài)不大于±0.1 %動態(tài)指標:高速電機空載額定轉速的5%階躍響應時間不大于200ms ;轉向:從電動機輸出端向后看，為逆時針，也可反向運行；冷卻:自帶冷卻液強迫液冷；冷卻液為航空潤滑油4050。進入交流發(fā)電機轉接座冷卻油溫度低于55°C，進入被試交流發(fā)電機的油溫可控升溫和降溫，溫度范圍為20?150°C，流量可按照試驗要求隨轉速自動變化，并可滿足長期運行；輸出軸跳動量:輸出軸帶轉接座后，轉接座的輸出軸徑向跳動量不大于±0.03mm ;工作制:能連續(xù)工作至少15小時；保護功能:對拖動電機過載、過流、過溫進行處理并保護；電磁兼容:滿足國標相關電磁兼容要求，不影響其它設備、儀表正常工作；
[0011 ] 所述拖動電機采用25000RPM高速直流驅動電機。
[0012]所述交流發(fā)電機與轉接工裝連接端面的滑油隔離采用旋轉密封方式進行密封。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:本發(fā)明拋棄了傳統(tǒng)的低速電機帶升速箱的方式，采用高速直驅傳動系統(tǒng)為交流發(fā)電機提供動力。高速直驅傳動系統(tǒng)動、穩(wěn)態(tài)性能滿足附件機匣真實工作狀態(tài)的要求，可真實模擬交流發(fā)電機的工作狀態(tài)，為交流發(fā)電機的性能測試和驗證提供可靠的依據(jù)。
[0014]本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置可用于交流發(fā)電機的性能試驗、模擬發(fā)動機附件機匣工況仿真試驗、短路故障模擬試驗、斷路故障模擬試驗、高溫工作試驗、低溫工作試驗、長壽命考核試驗；可用于功率變換器的性能試驗、模擬FADEC負載狀態(tài)仿真試驗、環(huán)境試驗、電磁兼容試驗、環(huán)境應力篩選試驗；可用于交流發(fā)電機及功率變換器匹配后的性能試驗、綜合故障試驗、綜合可靠性試驗、參與系統(tǒng)集成半物理仿真試驗，并可用于交流發(fā)電機及功率變換器的性能驗收。
[0015]本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置整體上采用模塊化設計，方便集成和維護，同時將試驗流程標準化、試驗過程自動化、試驗結果規(guī)范化，極大地提高了試驗效率和試驗結果的一致性和可靠性，整體性能滿足設計要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置的結構示意圖(一)；
[0017]圖2是本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置的結構示意圖(二)。
具體實施例
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置進行詳細描述。
[0019]如圖1、圖2，本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置，包括測控系統(tǒng)1、拖動箱2、機架4和功率變換器，還包括冷卻及加熱的操作臺3，在機架4的頂面設有工作臺5，在機架4內且于工作臺5的下面設有冷卻系統(tǒng)6與加熱系統(tǒng)7，冷卻及加熱的操作臺3設在機架4的側旁，在工作臺5上安裝有拖動電機8和轉接工裝9，拖動電機與轉接工裝傳動連接，用作測試的試驗件為交流發(fā)電機10且與轉接工裝9連接，轉接工裝9用于模擬交流發(fā)動機10的附件機匣并且設有相互隔離且互不影響的獨立的兩套供油回路，一路為所述交流發(fā)電機供油，另一路為轉接工裝與交流發(fā)電機之間的機械連接接口供油，測控系統(tǒng)I包括控制計算機和測控單元，測控系統(tǒng)中的控制計算機按照發(fā)動機附件機匣的工作狀態(tài)，控制拖動電機8進行運轉，冷卻系統(tǒng)6根據(jù)工作狀態(tài)為拖動電機8及轉接工裝9和交流發(fā)電機10進行冷卻，即是冷卻系統(tǒng)6設有管路通過拖動電機8及轉接工裝9和交流發(fā)電機10，加熱系統(tǒng)7設有管路通過交流發(fā)電機，從而能夠對交流發(fā)電機進行加溫。測控單元用于交流發(fā)電機性能試驗驗證、驗收以及參與試驗聯(lián)試，并對交流發(fā)電機以及功率變換器試驗中的溫度、壓力、流量、電壓、電流、頻率、報警的信號進行數(shù)據(jù)采集并控制，實現(xiàn)監(jiān)控及控制所述拖動電機。其中轉接工裝9為交流發(fā)電機10所供滑油的冷熱主要是模擬流入交流發(fā)電機滑油的狀態(tài)，可對進入交流發(fā)電機滑油的溫度、流量進行控制，模擬交流發(fā)電機在不同滑油溫度、壓力、供油狀態(tài)時的工作特性。
[0020]控制計算機上設有模塊化的人機界面，模塊化的人機界面包含主界面、高速電機界面、滑油系統(tǒng)界面、參數(shù)校準界面、故障診斷界面、數(shù)據(jù)回放界面和剖面設置，測控單元包括采集計算機，數(shù)據(jù)采集計算機采集拖動電機的扭矩及轉速、交流發(fā)電機與功率變換器的殼體溫度、環(huán)境溫度和電子程控負載信號，通過第一處理單元采集交流發(fā)電機線電壓、相電流及其控制信號，通過第二處理單元采集功率變換器的電壓、電流、頻率。拖動電機包括高速直流驅動電機及其傳動系統(tǒng)，如采用250?25000RPM高速直流驅動電機，通過其穩(wěn)態(tài)性滿足交流發(fā)電機附件機匣的真實工作狀態(tài)的要求，真實模擬交流發(fā)電機的工作狀態(tài)，為交流發(fā)電機的性能測試和驗證提供可靠的依據(jù)。
[0021]其中交流發(fā)電機10與轉接工裝9的連接端面的滑油隔離采用旋轉密封方式進行密封。
[0022]本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置，是模擬航空發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)專用交流發(fā)電機及功率變換器的工作狀態(tài)，自動調節(jié)負載參數(shù)，并對被試產(chǎn)品的各種參數(shù)進行采集，生成報表。
[0023]其中交流發(fā)電機的測試裝置還包括拖動電機控制柜、參數(shù)測試柜、電子負載，測控單元包括數(shù)據(jù)采集計算機，控制計算機通過驅動器控制拖動電機，數(shù)據(jù)采集計算機采集拖動電機的扭矩及轉速、交流發(fā)電機與功率變換器的殼體溫度、環(huán)境溫度和電子程控負載信號，通過第一處理單元采集交流發(fā)電機線電壓、相電流及其控制信號，通過第二處理單元采集功率變換器的電壓、電流、頻率。
[0024]本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置可用于交流發(fā)電機的性能試驗、模擬發(fā)動機附件機匣工況仿真試驗、短路故障模擬試驗、斷路故障模擬試驗、高溫工作試驗、低溫工作試驗、長壽命考核試驗；可用于功率變換器的性能試驗、模擬FADEC負載狀態(tài)仿真試驗、環(huán)境試驗、電磁兼容試驗、環(huán)境應力篩選試驗；可用于交流發(fā)電機及功率變換器匹配后的性能試驗、綜合故障試驗、綜合可靠性試驗、參與系統(tǒng)集成半物理仿真試驗，并可用于交流發(fā)電機及功率變換器的性能驗收。
[0025]控制計算機安裝有測試軟件，測試軟件采用文檔/視圖結構開發(fā)，采用VisualC++語言和MFC類庫，結合NI公司的Measurement Stud1虛擬儀表控件進行界面設計，采用面向對象的程序設計技術，測試系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，包含由主界面、高速電機界面、滑油系統(tǒng)界面、參數(shù)校準界面、故障診斷界面、數(shù)據(jù)回放界面、剖面設置、后臺數(shù)據(jù)庫構成的界面和模塊。
[0026]本發(fā)明拖動電機及其控制:
[0027]供電電壓:三相AC380V ;轉速范圍:(250?25000)r/min，由起點到最高轉速無級可調，最高轉速可以自由限幅；功率范圍:全轉速范圍不小于1kW(負載扭矩不小于4N.M)；控制功能:拖動臺設有手動/自動兩種調節(jié)方式，自動狀態(tài)采用上位機控制，手動狀態(tài)采用旋鈕控制，拖動臺上并帶有接口可供他機控；穩(wěn)態(tài)指標:采樣周期不大于10ms下,轉速制穩(wěn)態(tài)不大于±0.1% ;(按變頻器內部采集值考核)動態(tài)指標:高速電機空載額定轉速的5%階躍響應時間不大于2001118;(50%、60%、80%，90%四個點考核升速和降速動態(tài)。)轉向:從電動機輸出端向后看，為逆時針(可反向運行)；冷卻:自帶冷卻液強迫液冷；冷卻液為航空潤滑油4050。進入交流發(fā)電機轉接座冷卻油溫度低于55°C，進入被試交流發(fā)電機的油溫可控升溫和降溫，溫度范圍為(20?150) °C，流量可按照試驗要求隨轉速自動變化，并可滿足長期運行；輸出軸跳動量:輸出軸帶轉接座后，轉接座的輸出軸徑向跳動量不大于±0.03mm ;工作制:適應SI (連續(xù))，能連續(xù)工作至少15小時；保護功能:對拖動電機過載、過流、過溫進行處理并保護；電磁兼容:滿足國標相關電磁兼容要求；不影響其它設備、儀表正常工作。
[0028]本發(fā)明交流發(fā)電機的測試裝置的關鍵技術是:
[0029]1、25000RPM 高速直驅:
[0030]本發(fā)明拋棄了傳統(tǒng)的低速電機帶升速箱的方式，采用25000RPM高速直驅傳動系統(tǒng)為交流發(fā)電機提供動力。高速直驅傳動系統(tǒng)動、穩(wěn)態(tài)性能滿足附件機匣真實工作狀態(tài)的要求，可真實模擬交流發(fā)電機的工作狀態(tài)，為交流發(fā)電機的性能測試和驗證提供可靠的依據(jù)。
[0031]2、交流發(fā)電機附件機匣環(huán)境的仿真:轉接工裝用于模擬附件機匣與交流發(fā)電機的機械連接接口和交流發(fā)電機供油回路。轉接工裝具備兩套獨立的供油回路，一路為交流發(fā)電機供油，另一路為轉接工裝高速軸承冷卻潤滑供油，兩套油路相互隔離，互不影響。交流發(fā)電機與轉接工裝連接端面的滑油隔離采用旋轉密封方式，使交流發(fā)電機在高速旋轉時交流發(fā)電機內滑油與轉接工裝內滑油不會相互滲透，既保證了轉接工裝正常的潤滑冷卻，又保證了交流發(fā)電機的正常供油。
[0032]3、滑油冷熱模擬:滑油冷熱模擬主要是模擬流入交流發(fā)電機滑油的狀態(tài)，可對進入交流發(fā)電機滑油的溫度，流量等進行控制，模擬交流發(fā)電機在不同滑油溫度、壓力、供油狀態(tài)時的工作特性。
[0033]4、測試軟件:軟件采用文檔/視圖結構開發(fā)，采用Visual C++語言和MFC類庫，結合NI公司的Measurement Stud1虛擬儀表控件進行界面設計,采用面向對象的程序設計技術，軟件可靠性好，并具有一定的通用性和可擴展性，能兼顧后續(xù)發(fā)展。測試系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，包含主界面、高速電機界面、滑油系統(tǒng)界面、參數(shù)校準界面、故障診斷界面、數(shù)據(jù)回放界面、剖面設置、后臺數(shù)據(jù)庫等界面和模塊，并具備完善的保護功能。
【權利要求】
1.一種交流發(fā)電機的測試裝置，其特征在于:所述交流發(fā)電機的測試裝置包括機架、測控系統(tǒng)、拖動箱和功率變換器，還包括冷卻及加熱的操作臺，在機架的頂面設有工作臺，在機架內且于工作臺的下面設有冷卻系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)，冷卻及加熱的操作臺設在機架的側旁，在工作臺上安裝有拖動電機和轉接工裝，拖動電機與轉接工裝傳動連接，用作測試的試驗件為交流發(fā)電機且與轉接工裝連接，轉接工裝用于模擬交流發(fā)動機的附件機匣并且設有相互隔離且互不影響的獨立的兩套供油回路，一路為所述交流發(fā)電機供滑油，另一路為轉接工裝與交流發(fā)電機之間的機械連接接口供滑油， 測控系統(tǒng)包括控制計算機和測控單元，測控系統(tǒng)中的控制計算機按照交流發(fā)電機的附件機匣的工作狀態(tài)，控制拖動電機進行運轉，冷卻系統(tǒng)根據(jù)工作狀態(tài)為所述拖動電機及轉接工裝和交流發(fā)電機進行冷卻，加熱系統(tǒng)可對交流發(fā)電機進行加溫，測控單元用于交流發(fā)電機性能試驗驗證、驗收以及參與試驗聯(lián)試，并對交流發(fā)電機以及功率變換器試驗中的溫度、壓力、流量、電壓、電流、頻率、報警的信號進行數(shù)據(jù)采集且控制，并監(jiān)控及控制所述拖動電機， 其中轉接工裝為所述交流發(fā)電機所供滑油的冷熱主要是模擬流入交流發(fā)電機滑油的狀態(tài)，可對進入交流發(fā)電機滑油的溫度、流量進行控制，模擬交流發(fā)電機在不同滑油溫度、壓力、供油狀態(tài)時的工作特性。
2.根據(jù)權利要求1所述交流發(fā)電機的測試裝置，其特征在于:所述控制計算機上設有模塊化的人機界面，模塊化的人機界面包含主界面、高速電機界面、滑油系統(tǒng)界面、參數(shù)校準界面、故障診斷界面、數(shù)據(jù)回放界面和剖面設置， 所述測控單元包括采集計算機，數(shù)據(jù)采集計算機采集拖動電機的扭矩及轉速、交流發(fā)電機與功率變換器的殼體溫度、環(huán)境溫度和電子程控負載信號，通過第一處理單元采集交流發(fā)電機線電壓、相電流及其控制信號，通過第二處理單元采集功率變換器的電壓、電流、頻率。
3.根據(jù)權利要求1所述交流發(fā)電機的測試裝置，其特征在于所述拖動電機及其控制包括: 供電電壓:三相AC380V ； 轉速范圍:250~25000r/min，由起點到最高轉速無級可調，最高轉速可以自由限幅； 功率范圍:全轉速范圍不小于10kW，負載扭矩不小于4N.M ； 控制功能:拖動臺設有手動/自動兩種調節(jié)方式，自動狀態(tài)采用上位機控制，手動狀態(tài)采用旋鈕控制，拖動臺上并帶有接口可供他機控； 穩(wěn)態(tài)指標:米樣周期不大于10ms下,轉速制穩(wěn)態(tài)不大于±0.1% ； 動態(tài)指標:高速電機空載額定轉速的5%階躍響應時間不大于200ms ； 轉向:從電動機輸出端向后看，為逆時針，也可反向運行； 冷卻:自帶冷卻液強迫液冷；冷卻液為航空潤滑油4050。進入交流發(fā)電機轉接座冷卻油溫度低于55°C，進入被試交流發(fā)電機的油溫可控升溫和降溫，溫度范圍為20~150°C，流量可按照試驗要求隨轉速自動變化，并可滿足長期運行； 輸出軸跳動量:輸出軸帶轉接座后，轉接座的輸出軸徑向跳動量不大于±0.03mm ； 工作制:能連續(xù)工作至少15小時； 保護功能:對拖動電機過載、過流、過溫進行處理并保護；電磁兼容:滿足國標相關電磁兼容要求，不影響其它設備、儀表正常工作。
4.根據(jù)權利要求3所述交流發(fā)電機的測試裝置，其特征在于:所述拖動電機采用25000RPM高速直流驅動電機。
5.根據(jù)權利要求1所述交流發(fā)電機的測試裝置，其特征在于:所述交流發(fā)電機與轉接工裝連接端面的 滑油隔離采用旋轉密封方式進行密封。
【文檔編號】G01R31/34GK104076279SQ201310103610
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權日:2013年3月28日
【發(fā)明者】田曉理 申請人:深圳市萬新科技有限公司