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航空故障电弧的仿真和试验研究

程飞  
【摘要】:航空安全一直是伴随我国航空事业发展的重要问题,减少和预防航空电气系统的火灾安全隐患可以有效的提高航空器飞行的可靠性。航空电气系统工作环境的变化性极大,振动、温度和辐射等都会导致输电线表面电流的腐蚀及绝缘层的破损,直接造成绝缘层的碳化,诱发故障电弧,引起系统故障和火灾,极大的威胁了飞行的安全性。因此,将可靠的故障电弧断路器用于航空安全领域有着重要的意义。然而,我国尚没有完善的故障电弧数据库,这是限制故障电弧断路器的可靠性的主要因素。 本文首先分析了交流电弧的燃弧机理,然后将其理论拓展到故障电弧的特性分析中,选取了最能适应现有的试验设备参数的克西动态电弧模型,在MATLAB/SIMULINK平台上建立故障电弧仿真模型。一方面在电弧模型内改变负载的参数和组成,分析故障电弧在不同负载条件下的变化规律;另一方面,设置与试验条件相匹配的负载参数进行仿真,以便使用试验所得数据验证仿真模型的准确性。 其次根据故障电弧断路器标准中规定的试验方法,设计制作了电弧触发装置,与航空静变电源结合,搭建了故障电弧试验平台。在不同负载、不同电源特性、不同电极材料的条件下,分别进行了故障电弧试验,采集了故障电弧的相关特性参数,针对以上三个不同条件,对故障电弧电压电流波形特性进行对比分析,并与之前仿真所得的故障电弧电压电流波形对比,更加全面的了解故障电弧的基本特性。 在故障电弧试验中需要使用更多有效的故障电弧特性分析采集的方法。本文将高速摄影技术应用于航空故障电弧的观测中,直观地观察了故障电弧在每个阶段的燃烧状态,在此基础上针对由不同负载、电源及电极材料引发的故障电弧图像进行对比分析,充分的研究故障电弧特性,进而建立和完善故障电弧数据库。


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