Design and simulation of a braking load to perform a test for the starting phase of a starter-generator in helicopter application

The object of the document is to simulate and model a braking load that is able to test the starting phase of a Starter-Generator of an Helicopter. In the next chapter is analyzed the characteristic of a Starter-Generator, in particular the Dc starter-generator. The test of the starting phase of the DC starter generator is done in a Test RIG where the DC machine is connected to the shaft to a Permanent Magnet Synchronous Machine. The Permanent Magnet Synchronous Machine during the starting phase has to work as a generator so the goal of the thesis is to design a passive load, Braking load, that permit that type of operation. After that is introduced the environment where we perform the simulation, LMS AMESim . Then it is described the model and the simulation of the Braking load it is designed. The design start by building a three variable resistor load to a Regenerative load where it is analyzed the behavior of every component and it is shown the plot of the variable of interest. In this chapter the simulation will be simplified trying to test only the connection the Permanent Magnet Synchronous Machine and the Braking Load. Subsequently it is introduced the comparison of the models where it is found the best one that meet the requirements. The last part of the thesis is focus on the simulation of the entire model, introducing the connection between the Dc starter-generator and the system analyzed before, the connection between Permanent Magnet Synchronous Machine and Braking Load. Finally the thesis is concluded by describing the work can be done in the future the installation of the Braking Load in the Test RIG.

L’obbiettivo del documento è simulare e modellizzare un Carico di Frenatura che sia capace di testare la fase di start di uno Starter-Generator di un Elicottero. Nel capitolo successivo vengono analizzate le caratteristiche dello Starter Generator, in particolare un Starter generator in Corrente Continua. Lo sviluppo della fase di start dello Starter Generator sarà fatta in un Banco di Lavoro dove la macchina in Corrente Continua è collegata a un Macchina Sincrona a Magneti Permanenti. La Macchina Sincrona a Magneti Permanenti durante la fase di start deve lavorare come generatore, per poter arrivare a questo obbiettivo bisogna collegarla ad un carico passivo. Perciò lo scopo di questa tesi è di modellizzare un Carico di Frenatura che consenta di far lavorare come generatore la Macchina Sincrona a Magneti Permanenti. Successivamente viene introdotto l’ambiente simulativo dove modellizzare il sistema, LMS AMESim. Dopo viene descritto e simulato in AMESim il modello del Carico di Frenatura. La modellizzazione e la simulazione partirà dalla costruzione di un carico trifase con resistenze variabili e arriverà alla modellizzazione di un carico rigenerativo. All’interno della costruzione dei modelli verrà analizzato ogni singolo componente e verranno mostrate le curve simulative delle varibili d’interesse. Per semplicità in questa fase simulativa si analizzerà solo il collegamento tra la Macchina Sincrona a Magneti Permanenti e il Banco di Frenatura. Alla fine del capito si confronterà i modelli del Banco di Frenatura per scegliere il più adatto ai requisiti. L’ultima parte della tesi si focalizzerà sulla simulazione del modello completo, introducendo il collegamento con lo Starter-Generator in Corrente Continua. Il documento si conclude descrivendo il lavoro che andrà fatto in futuro per poter implementare il Carico di Frenatura all’interno del Banco di Lavoro.