LabVIEW開發(fā)高壓航空航天動(dòng)力系統(tǒng)爬電距離的測(cè)試

更多電動(dòng)飛機(jī)MEA技術(shù)將發(fā)電，配電和用電集成到一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)中，提高了飛機(jī)的可靠性和可維護(hù)性。更多的電動(dòng)飛機(jī)使用更多的電能來(lái)用電動(dòng)替代品取代液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)車載電力的需求不斷增加，需要增加工作電壓。MEA技術(shù)已應(yīng)用于商用飛機(jī)。

漏電起痕是高壓系統(tǒng)中絕緣的一種電氣故障機(jī)制。跟蹤是在絕緣表面上形成導(dǎo)電路徑。通常，這是由電應(yīng)力和水污染共同引起的。跟蹤過(guò)程通常分為四個(gè)階段。首先，電極之間形成冷凝并形成連續(xù)的液膜。電流在導(dǎo)電液膜中流動(dòng)，由于焦耳熱而發(fā)生蒸發(fā)。液膜最薄的部分具有高電流密度，因此溫度最高。蒸發(fā)發(fā)生，污染物之間形成干帶電弧。最后，根據(jù)材料特性，絕緣表面被侵蝕或碳化。這個(gè)過(guò)程受到許多環(huán)境因素的影響，包括溫度、氣壓和相對(duì)濕度，這些因素在飛行周期中會(huì)發(fā)生變化，增大了跟蹤的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)飛機(jī)巡航時(shí)，絕緣表面是干燥和寒冷的。因此，跟蹤的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。但是，當(dāng)飛機(jī)開始下降周期時(shí)，絕緣表面的溫度通常落后于環(huán)境溫度。此外，環(huán)境空氣的相對(duì)濕度增加。因此，在下降階段，冷凝的風(fēng)險(xiǎn)和跟蹤的風(fēng)險(xiǎn)更高。

雖然在地面應(yīng)用中有安全爬電距離的指導(dǎo)，但在飛機(jī)上幾乎沒(méi)有。開發(fā)了一種測(cè)試航空航天應(yīng)用爬電距離的新方法，通過(guò)一個(gè)定制的測(cè)試臺(tái)，可以研究不同參數(shù)對(duì)爬電距離的影響。

爬電距離測(cè)試臺(tái)的設(shè)計(jì)必須能夠復(fù)制外部環(huán)境中的條件。預(yù)計(jì)有一個(gè)大氣壓力，低于大氣壓不太可能發(fā)生冷凝和跟蹤。為了確定可能發(fā)生跟蹤的壓力范圍，使用IAGOS數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)計(jì)算了冷凝概率作為壓力的函數(shù)。IAGOS數(shù)據(jù)庫(kù)是一些歐洲研究機(jī)構(gòu)于1994年啟動(dòng)的一個(gè)環(huán)境研究項(xiàng)目。它擁有來(lái)自全球60多個(gè)機(jī)場(chǎng)的100萬(wàn)多個(gè)航班的大量環(huán)境數(shù)據(jù)。機(jī)載傳感器在飛行過(guò)程中每隔4秒記錄一次相對(duì)濕度、氣壓和空氣溫度。

爬電距離試驗(yàn)臺(tái)有三個(gè)關(guān)鍵部件：高壓電源控制箱、在受控環(huán)境中容納試樣的腔室以及輔助環(huán)境控制和數(shù)據(jù)記錄的外部設(shè)備。在爬電距離實(shí)驗(yàn)中，電源是變壓器，提供0-3000Vr.m.s。它由變速器饋電，而變頻器又由過(guò)流繼電器饋電。過(guò)流繼電器測(cè)量通過(guò)試樣的電流，并在均方根值為0.5A的電流持續(xù)2秒時(shí)工作。使用前，在變壓器的低壓側(cè)設(shè)置電阻值，以確保電路中可以流過(guò)1A的短路電流。使用放置在控制箱內(nèi)的差分探頭測(cè)量電壓。電流是通過(guò)使用7.8Ω電阻器。電壓和電流值可由LabVIEW記錄。

氯化銨溶液通過(guò)水箱中的霧化器轉(zhuǎn)化為霧氣，并提供“濕空氣供應(yīng)”。干燥空氣通過(guò)一個(gè)箱子供應(yīng)到腔室，空氣中的水分可以被硅凝膠吸收。濕/干空氣由真空泵（無(wú)油以確保其能夠管理高濕度水平）通過(guò)兩個(gè)閥門輸入環(huán)境室，該閥門控制濕/干氣流和箱內(nèi)壓力的比例。閥門上的執(zhí)行器由LabVIEW中的PID控制器控制。流量為0-2.2m3/h，高壓通過(guò)兩個(gè)饋通連接器施加到試樣上。高壓/接地饋通件可在高達(dá)30kV和30A的電流下運(yùn)行。環(huán)境和試樣的溫度由熱電偶測(cè)量。壓力傳感器，范圍為0至1bar，精度±0.25%用于測(cè)量腔室中的氣壓。濕度傳感器，精度為±5%用于在10至95%相對(duì)濕度范圍內(nèi)進(jìn)行精確測(cè)量。

將試樣放置在帕爾貼冷卻器上，該冷卻器可以加熱或冷卻試樣，以分別使水分蒸發(fā)或冷凝。帕爾貼冷卻器由LabVIEW和繼電器控制。有一個(gè)接地鋁板將帕爾貼冷卻器與試樣上的高壓電極隔離開來(lái)。使用散熱器可最大限度地提高帕爾貼冷卻器的效率。將試樣、帕爾貼冷卻器和散熱器放置在環(huán)境室中。

通過(guò)對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置設(shè)置，可以研究不同參數(shù)（包括電壓、污染電導(dǎo)率、氣壓、相對(duì)濕度、環(huán)境溫度、表面溫度和循環(huán)時(shí)間）對(duì)爬電距離的影響。該腔室可以模擬多個(gè)飛行周期中的上升、巡航和下降階段。試驗(yàn)臺(tái)有助于研究氣壓、相對(duì)濕度和溫度對(duì)航空航天環(huán)境中跟蹤的影響。

廠家沒(méi)有提供LabVIEW的例子。根據(jù)通訊協(xié)議的相關(guān)的說(shuō)明，編寫了適合項(xiàng)目的程序。程序截圖如下所示。

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相關(guān)資料說(shuō)明，如下所示。

LabVIEW程序，如下附件所示。