RU2566806C1 - Method for aircraft engine start by electric starter - Google Patents
Method for aircraft engine start by electric starter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566806C1 RU2566806C1 RU2014116425/07A RU2014116425A RU2566806C1 RU 2566806 C1 RU2566806 C1 RU 2566806C1 RU 2014116425/07 A RU2014116425/07 A RU 2014116425/07A RU 2014116425 A RU2014116425 A RU 2014116425A RU 2566806 C1 RU2566806 C1 RU 2566806C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- starter
- generator
- aircraft engine
- pulses
- sequence
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Предложение относится к электротехнике, в частности к способам электростартерного запуска маршевых авиадвигателей, на выходе которых установлены генераторы переменного тока для питания потребителей электроэнергии.The proposal relates to electrical engineering, in particular to methods for the electric start-up of mid-flight aircraft engines, the output of which are installed alternators for power consumers.
Известны способы электростартерного запуска авиадвигателей, генератор переменного тока которых установлен на выходе авиадвигателя и служит для использования в инверсном двигательном режиме в качестве электростартера, статья «Система электрозапуска ГТУ в эксплуатации», авторы: Левин А.В., Лаптев Н.Н. в журнале «Газотурбинные технологии», 2009 г. Питание таких стартер-генераторов осуществляется от сети переменного тока (например, от вспомогательной силовой установки) через полупроводниковый преобразователь напряжения.Known methods for the electric start of aircraft engines, the alternating current generator of which is installed at the output of the aircraft engine and is used for inverse motor mode as an electric starter, article "GTU electric start system in operation", authors: Levin A.V., Laptev N.N. in the journal "Gas Turbine Technologies", 2009. The power of such starter-generators is provided from an alternating current network (for example, from an auxiliary power unit) through a semiconductor voltage converter.
Недостатками такого способа запуска авиационного двигателя являются сложность конструкции и высокие массогабаритные показатели устройства для его реализации, так как преобразователи по существу представляют собой или «классический» инвертор или, что практически одинаково по массе, вентильный преобразователь, рассчитанный на полную мощность стартерного запуска.The disadvantages of this method of starting an aircraft engine are the design complexity and high overall dimensions of the device for its implementation, since the converters are essentially either a “classic” inverter or, which is almost the same in mass, a valve converter designed for the full power of the starter start.
При этом следует учитывать, что электростартерный запуск маршевого авиадвигателя средней мощности требует ориентировочно 120÷150 кВт электроэнергии при времени запуска 1,5÷2 минуты, а при ускоренном запуске, при времени запуска 10÷15 сек, требуемая мощность существенно увеличивается.It should be borne in mind that the electric start-up of a mid-range mid-flight aircraft engine requires approximately 120 ÷ 150 kW of electric power with a start time of 1.5 ÷ 2 minutes, and with an accelerated start, with a start time of 10 ÷ 15 seconds, the required power increases significantly.
Известны также способы управления стартер-генераторной системой, заключающиеся в запуске авиадвигателя от источника питания переменного тока путем перевода генератора в двигательный (стартерный) режим с помощью преобразователя, построенного на основании ключей переменного тока с симметричной проводимостью, включенных в каждую фазу стартер-генератора, опубликованная заявка №2012125281 от 19.06.2012 г. на изобретение «Способ управления стартер-генераторной системой переменного тока и устройство для его реализации», опубл. 27.12.2013 г., бюл. №36.There are also known methods of controlling the starter-generator system, which include starting the aircraft engine from an AC power source by putting the generator in the motor (starter) mode using a converter built on the basis of alternating current keys with symmetrical conductivity included in each phase of the starter generator, published application No. 2012125281 of 06/19/2012 for the invention "A method for controlling an alternating current starter-generator system and a device for its implementation", publ. 12/27/2013, bull. Number 36.
Недостатком такого способа управления является его сложность и трудность осуществления стартерного запуска (раскрутки авиадвигателя) до оборотов, соответствующих более 30% от номинальной частоты генератора. Кроме того, указанный способ запуска предусматривает режим импульсно-фазового управления преобразователем на всем протяжении периода противоЭДС стартер-генератора, что приводит к ухудшению энергетических показателей системы запуска в целом.The disadvantage of this method of control is its complexity and the difficulty of starting the starter (spin the aircraft engine) to revolutions corresponding to more than 30% of the nominal frequency of the generator. In addition, this starting method provides a pulse-phase control mode of the converter throughout the period of the counter-EMF of the starter-generator, which leads to a deterioration in the energy performance of the starting system as a whole.
Предлагаемый способ электростартерного запуска авиационного двигателя лишен указанных недостатков и позволяет осуществить запуск маршевого авиадвигателя не только упрощенным способом, но и при более высокой энергетике, в том числе за счет более эффективного использования источника питания, а также позволяет раскручивать авиадвигатель до оборотов, соответствующих или превышающих синхронную частоту стартер-генератора (например, в режиме сопровождения).The proposed method for the electric start of an aircraft engine is devoid of these drawbacks and allows you to start the marching aircraft engine not only in a simplified way, but also at a higher energy level, including through more efficient use of the power source, and also allows you to spin the aircraft engine to revolutions corresponding to or exceeding the synchronous frequency of the starter generator (for example, in tracking mode).
Цель изобретения - упрощение способа и повышение эффективности электростартерного запуска маршевого авиационного двигателя.The purpose of the invention is to simplify the method and increase the efficiency of electric start-up of a mid-flight aircraft engine.
Поставленная цель достигается в способе электростартерного запуска авиационного двигателя, вал которого связан с валом стартер-генератора переменного тока, заключающемся в том, что режим электростартерного запуска обеспечивают путем подачи на фазные обмотки стартер-генератора синхронной последовательности полуволн напряжения от одноименных фаз независимого источника переменного тока. Период запуска авиационного двигателя делят на два интервала времени, в течение первого интервала времени запуск осуществляют путем формирования синхронной последовательности полуволн напряжения от одноименных фаз независимого источника переменного тока до достижения 10÷20% номинальной частоты стартер-генератора, а в течение второго интервала времени запуска, в моменты превышения величины питающего напряжения над величиной противоЭДС стартер-генератора и преимущественно в зоне ее амплитуды, формируют асинхронную последовательность дискретных импульсов тока. Амплитуда этих импульсов не должна превышать предельно допустимого значения тока стартер-генератора, а число импульсов определяется в зависимости от заданной скорости разгона ротора авиационного двигателя.The goal is achieved in the method of electric start of an aircraft engine, the shaft of which is connected with the shaft of the alternating current starter-generator, namely, that the mode of electric starting is provided by supplying to the phase windings of the starter-generator a synchronous sequence of half-waves of voltage from the same phases of an independent alternating current source. The start-up period of an aircraft engine is divided into two time intervals, during the first time interval, the start is carried out by forming a synchronous sequence of half-waves of voltage from the same phases of an independent AC source until 10 ÷ 20% of the rated frequency of the starter-generator is reached, and during the second start-up time interval, at times when the value of the supply voltage exceeds the value of the counter-EMF of the starter generator and mainly in the zone of its amplitude, an asynchronous sequence is formed discrete current pulses. The amplitude of these pulses should not exceed the maximum permissible current value of the starter-generator, and the number of pulses is determined depending on the set acceleration speed of the rotor of the aircraft engine.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, иллюстрирующая реализацию заявляемого способа, где:In FIG. 1 is a functional diagram of a device illustrating the implementation of the proposed method, where:
1 - приводной авиадвигатель,1 - driven aircraft engine,
2 - стартер-генератор,2 - starter generator,
3 - блок датчиков тока,3 - block current sensors,
4 - блок ключей двухсторонней проводимости,4 - block keys bilateral conductivity,
5 - независимый источник питания переменного тока,5 - independent AC power source,
6 - потребители электроэнергии переменного тока при работе генератора в стационарном режиме,6 - consumers of AC electricity when the generator is in stationary mode,
7 - система формирования синхронной последовательности импульсов управления блоком 4,7 - a system for generating a synchronous pulse train of control unit 4,
8 - система формирования асинхронной (дискретной) последовательности импульсов управления блоком 4,8 - a system for generating an asynchronous (discrete) sequence of control pulses of a unit 4,
9 - узел переключения режимов управления по частоте,9 - node switching frequency control modes,
10 - блок выделения зон, в окрестностях которых формируются импульсы управления блоков 7 и 8,10 - block allocation of zones in the vicinity of which the control pulses of blocks 7 and 8 are formed,
11, 12 - преобразователи (узлы выделения первой гармоники соответственно напряжения и тока в цепях питания генератора 2),11, 12 - converters (nodes selection of the first harmonic, respectively, voltage and current in the power supply circuits of the generator 2),
13 - вычислитель электромагнитного момента,13 - calculator of electromagnetic moment,
14 - программатор (узел задания параметров тока, частоты работы ключей и переключения режимов, времени запуска и т.д. в зависимости от заданного темпа разгона авиационного двигателя),14 - programmer (node for setting the current parameters, the frequency of the keys and switching modes, start time, etc. depending on the set acceleration rate of the aircraft engine),
15, 16 - узлы сравнения,15, 16 - comparison nodes,
17 - датчик частоты,17 - frequency sensor,
18 - система управления работой авиационного двигателя,18 is a control system of the aircraft engine,
19, 20 - блоки силовых контакторов.19, 20 - power contactor blocks.
Способ электростартерного запуска авиационного двигателя заключается в следующем. Электростартерный запуск авиационного двигателя осуществляют через установленный на нем стартер-генератор переменного тока, путем перевода его при запуске в двигательный стартерный режим с питанием от независимого источника переменного тока, например, ВСУ (вспомогательная силовая установка) или от наземного источника переменного тока. При этом электростартерный запуск авиационного двигателя по времени делят на два интервала. В первый интервал времени запуска осуществляют раскрутку авиационного двигателя (ориентировочно до 20÷25% номинальных оборотов), для этого создают синхронную последовательность импульсов, представляющих набор полуволн питающего напряжения в зависимости от задаваемого темпа раскрутки авиадвигателя, определяемого программным устройством.The method of electric start of an aircraft engine is as follows. The electric start of an aircraft engine is carried out through the alternating current starter-generator installed on it, by putting it at start-up in the engine starter mode powered by an independent alternating current source, for example, APU (auxiliary power unit) or from a ground-based alternating current source. At the same time, the electric start of an aircraft engine is divided into two intervals in time. In the first time interval of the launch, the aircraft engine is unwound (approximately up to 20 ÷ 25% of the nominal revolutions), for this a synchronous sequence of pulses is created representing a set of half-waves of the supply voltage, depending on the set speed of the aircraft engine spin determined by the software device.
Ток в фазах генератора регулируют обычным импульсно-фазным методом за счет изменения углов включения силовых симметричных ключей, например, тиристоров.The current in the phases of the generator is regulated by the usual pulse-phase method by changing the turning angles of the power symmetric keys, for example, thyristors.
При такой плавной начальной раскрутке авиадвигателя выбираются люфты коробки силовых агрегатов (КСА) авиадвигателя, и, следовательно, предотвращается «удар» по трансмиссии авиадвигателя.With such a smooth initial spin of the aircraft engine, the backlash of the power unit box (KSA) of the aircraft engine is selected, and, therefore, a “blow” to the transmission of the aircraft engine is prevented.
Второй интервал времени запуска авиадвигателя принципиально отличается от первого интервала тем, что вместо синхронной последовательности импульсов тока в фазах стартер-генератора формируют асинхронную последовательность, особенностью которой является формирование дискретных импульсов тока, амплитуда которых ограничивается практически только внутренним сопротивлением фазы стартер-генератора, импульсно-фазовое регулирование симметрично-проводящих ключей может быть исключено, а темпы раскрутки авиадвигателя определяются только количеством дискретных импульсов. При этом, как указывалось выше, амплитуда дискретных импульсов тока соизмерима с предельно допустимым током стартера-генератора, который обычно должен быть не менее трехкратного номинального тока нагрузки стартер-генератора.The second interval of the aircraft engine start-up time is fundamentally different from the first interval in that instead of a synchronous sequence of current pulses in the phases of the starter-generator, an asynchronous sequence is formed, the peculiarity of which is the formation of discrete current pulses, the amplitude of which is limited almost exclusively by the internal resistance of the phase of the starter-generator, pulse-phase regulation of symmetrically conductive keys can be excluded, and the speed of the aircraft engine spin is determined only number of discrete pulses. Moreover, as indicated above, the amplitude of the discrete current pulses is commensurate with the maximum permissible current of the starter-generator, which usually should be at least three times the rated load current of the starter-generator.
Устройство на фиг. 1, приведенное в качестве иллюстрации работы предлагаемого способа электростартерного запуска авиационного двигателя, функционирует следующим образом.The device of FIG. 1, shown to illustrate the operation of the proposed method for electric start of an aircraft engine, operates as follows.
Авиационный маршевый двигатель 1 приводит во вращение стартер-генератор 2 переменного тока, к выходу которого через блок силовых контакторов 19 подключены потребители электроэнергии 6. При необходимости стартерного запуска авиадвигателя 1 от независимого источника электроэнергии 5, в качестве которого может выступать ВСУ на борту самолета или аэродромный источник питания при осуществлении запуска на земле, силовые контакторы 19 отключают нагрузку, а стартер-генератор 2 подключается через блок силовых контакторов 20, блок датчиков тока 3, блок ключей двухсторонней проводимости 4 к источнику питания 5. Одновременно, по сигналу из системы управления авиадвигателем 18 поступают сигналы, в частности, соответствующие моменту инерции и моменту нагрузки, на программатор 14, который задает время запуска, частоту работы блока ключей двухсторонней проводимости 4, фазный ток и т.д., получая реальную информацию о величине параметров системы от вычислителя 13, на вход которого подается информация о величине тока, ЭДС и частоте стартер-генератора, а на выходе вычислителя 13 формируются сигналы о реальном значении электромагнитного момента стартер-генератора.Aircraft marching engine 1 drives the starter-generator 2 of alternating current, to the output of which consumers of electricity are connected through the block of power contactors 19. If necessary, the starter-start of the aircraft engine 1 from an independent source of electricity 5, which can be the APU on board an aircraft the power source when starting on the ground, the power contactors 19 disconnect the load, and the starter-generator 2 is connected through the block of power contactors 20, the block of current sensors 3, bl ok, keys of two-sided conductivity 4 to the power source 5. At the same time, the signal from the aircraft engine control system 18 receives signals, in particular, corresponding to the moment of inertia and the moment of load, to the programmer 14, which sets the start time, the frequency of operation of the block of keys of two-sided conductivity 4, phase current, etc., receiving real information about the value of the system parameters from the calculator 13, to the input of which information is provided on the magnitude of the current, EMF and frequency of the starter-generator, and signals are generated at the output of the calculator 13 about the real value of the electromagnetic moment of the starter generator.
При этом, учитывая большую степень искажений тока и напряжения в фазах стартер-генератора 2, вычисление всех необходимых параметров осуществляют по основным гармоникам тока и напряжения, для чего выход блоков датчиков тока 3 и выход стартер-генератора 2 связаны с преобразователями напряжения 11 и тока 12, на выходе которых формируются сигналы, пропорциональные соответственно первым гармоникам напряжения и активного тока, поступающие на вход вычислителя электромагнитного момента 13.Moreover, given the large degree of distortion of the current and voltage in the phases of the starter generator 2, the calculation of all necessary parameters is carried out according to the main harmonics of the current and voltage, for which the output of the current sensor blocks 3 and the output of the starter generator 2 are connected to the voltage converters 11 and current 12 at the output of which signals are generated proportional to the first harmonics of the voltage and active current, respectively, fed to the input of the calculator of electromagnetic moment 13.
Одновременно, сигналы с преобразователя напряжения 11 и преобразователя тока 12 поступают на один вход узла сравнения 15, причем на другой вход этого узла поступает сигнал с программатора 14. Выход узла сравнения 15 связан с входами систем формирования 7 и 8, формирующих соответственно синхронную и асинхронную последовательности импульсов управления ключами двусторонней проводимости блока 4. Выход преобразователя напряжения 11 связан дополнительно с блоком выделения зон включения силовых ключей блока 4, и при условии превышения величиной сигнала независимого источника питания 5 величины противоЭДС стартер-генератора 2, блок 10 выдает разрешающие сигналы соответственно на системы формирования 7 и 8. Формирование сигналов переключения режимов работы систем формирования 7 и 8 по времени определяется программатором 14 с помощью узла переключения режимов 9, а непосредственно частоту поступления импульсов на ключи блока 4 определяет узел сравнения 16, на один вход которого поступает сигнал по частоте с соответствующего датчика частоты 17 стартер-генератора, а на другой - выход по частоте программатора 14, который определяет величину и скорость изменения частоты запуска авиадвигателя, для чего выход узла сравнения 16 связан соответственно с входами систем формирования 7 и 8.At the same time, the signals from the voltage converter 11 and the current converter 12 are fed to one input of the comparison node 15, and the signal from the programmer 14 is received at the other input of this node. The output of the comparison node 15 is connected to the inputs of the formation systems 7 and 8, which form a synchronous and asynchronous sequence, respectively pulses of control of keys of two-sided conductivity of block 4. The output of voltage converter 11 is additionally connected with the block for identifying zones for switching on power switches of block 4, and if the value exceeds If an independent power source is 5, the counter-EMF value of the starter-generator 2, block 10 generates enable signals, respectively, to the formation systems 7 and 8. The formation of the switching signals of the operating modes of the formation systems 7 and 8 in time is determined by the programmer 14 using the mode switching unit 9, and the frequency itself the arrival of pulses to the keys of block 4 is determined by the comparison node 16, on one input of which a signal in frequency from the corresponding frequency sensor 17 of the starter-generator is received, and on the other - output in frequencies e of the programmer 14, which determines the magnitude and rate of change of the frequency of starting the aircraft engine, for which the output of the comparison node 16 is associated with the inputs of the formation systems 7 and 8, respectively.
Таким образом, осуществляя деление на два интервала времени периода запуска авиационного двигателя, производят электростартерный запуск маршевого авиадвигателя более упрощенным способом, существенно повышают эффективность его запуска.Thus, by dividing the start-up period of the aircraft engine into two time intervals, the electric launch engine is launched in a more simplified manner, and its launch efficiency is significantly increased.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014116425/07A RU2566806C1 (en) | 2014-04-24 | 2014-04-24 | Method for aircraft engine start by electric starter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014116425/07A RU2566806C1 (en) | 2014-04-24 | 2014-04-24 | Method for aircraft engine start by electric starter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2566806C1 true RU2566806C1 (en) | 2015-10-27 |
Family
ID=54362401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014116425/07A RU2566806C1 (en) | 2014-04-24 | 2014-04-24 | Method for aircraft engine start by electric starter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2566806C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001027468A2 (en) * | 1999-10-01 | 2001-04-19 | Bell Helicopter Textron Inc. | Redundant electrical dc power system for aircraft |
US20030197384A1 (en) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | Deere & Company, A Delaware Corporation | Engine starting system |
RU55879U1 (en) * | 2006-03-28 | 2006-08-27 | Государственное унитарное предприятие Тушинское машиностроительное конструкторское бюро "Союз" | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM |
RU2309750C2 (en) * | 2005-12-15 | 2007-11-10 | Надежда Ильинична Алкацева | Therapeutic and cosmetic agent and preparation for therapy of damaged external tissues |
DE102010003632B4 (en) * | 2009-04-06 | 2012-09-13 | Airbus Operations Gmbh | Apparatus and method for converting provided electrical power into mechanical power for starting at least one engine |
RU2012125281A (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СИБНАНОТЕХ" | METHOD FOR CONTROL OF STARTER-GENERATOR AC SYSTEM AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
-
2014
- 2014-04-24 RU RU2014116425/07A patent/RU2566806C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001027468A2 (en) * | 1999-10-01 | 2001-04-19 | Bell Helicopter Textron Inc. | Redundant electrical dc power system for aircraft |
US20030197384A1 (en) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | Deere & Company, A Delaware Corporation | Engine starting system |
RU2309750C2 (en) * | 2005-12-15 | 2007-11-10 | Надежда Ильинична Алкацева | Therapeutic and cosmetic agent and preparation for therapy of damaged external tissues |
RU55879U1 (en) * | 2006-03-28 | 2006-08-27 | Государственное унитарное предприятие Тушинское машиностроительное конструкторское бюро "Союз" | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM |
DE102010003632B4 (en) * | 2009-04-06 | 2012-09-13 | Airbus Operations Gmbh | Apparatus and method for converting provided electrical power into mechanical power for starting at least one engine |
RU2012125281A (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СИБНАНОТЕХ" | METHOD FOR CONTROL OF STARTER-GENERATOR AC SYSTEM AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6631080B2 (en) | Systems and methods for boosting DC link voltage in turbine generators | |
US8581425B2 (en) | Systems and methods involving electrical start and power generation | |
US10075106B2 (en) | DC synchronous machine | |
US10113525B2 (en) | Method for controlling a starter-generator | |
US10784802B2 (en) | Generator starter of a turbomachine with asynchronous multi-winding electric machine | |
JP5713788B2 (en) | Control device and variable speed generator motor starting method | |
US20150349598A1 (en) | Multiplex winding synchronous generator | |
EP2908427B1 (en) | Systems and methods for initializing a generator | |
JP2015511108A (en) | Operation method of electric unit for pumped storage power plant | |
JP6134787B2 (en) | Rotating electrical machine system or wind power generation system | |
RU2566806C1 (en) | Method for aircraft engine start by electric starter | |
Pratap et al. | Synchronization of multiple pulsed alternators discharging into an EM launcher | |
RU2573576C2 (en) | Dc power supply device for self-contained transport vehicle | |
EP3562028B1 (en) | Externally modulated independent speed variable frequency generator | |
RU2733179C1 (en) | Ship electric power plant (embodiments) | |
EP2911292B1 (en) | A method and a generator system for operating a generator | |
JP2019517240A (en) | Method for supplying excitation current to the excitation winding of a rotor, method for operating a system for generating a three-phase alternating voltage, and corresponding system | |
Koczara et al. | Smart and decoupled power electronic generation system | |
EP3076515B1 (en) | An electrical energy supply system | |
RU2466492C1 (en) | Method of startup and deceleration vector control of asynchronised machine | |
RU113440U1 (en) | ASYNCHRONIZED ELECTRIC MACHINE EXCITATION SYSTEM | |
JP6411855B2 (en) | Ship power system and synchronous phase-in method for synchronous phase adjuster | |
RU142585U1 (en) | EMERGENCY COOLING SYSTEM FOR REACTOR INSTALLATION AT ITS POWER OFF | |
US20240326609A1 (en) | Electrical generation architecture for hybridised turbomachine | |
RU107008U1 (en) | AUTONOMOUS STARTER-GENERATOR POWER SUPPLY SYSTEM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180425 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210127 |