一种航空配电装置弧光放电抑制方法制造方法及图纸

本申请提供了一种航空配电装置弧光放电抑制方法，所述方法包括：基于汇流条结构建立二维模型和三维模型，建立不同温度和气压下的仿真边界条件；开展不同电压下的电场分布分析，确定所述汇流条的局部场强最高点；基于所述汇流条的局部场强最高点，修改汇流条的倒角参数；基于起弧电压测试系统测试所述修改倒角后的汇流条；本申请提供的一种航空配电装置弧光放电抑制方法，对当前设备弧光放电特性进行测量，获得其工艺约束条件并提出切实可行的提升手段，提高产品可靠性。提高产品可靠性。提高产品可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种航空配电装置弧光放电抑制方法


[0001]本申请属于航空配电绝缘
，具体涉及一种航空配电装置弧光放电抑制方法。

技术介绍

[0002]航空电源器件在航空器中承担着动力、控制等众多功能，其工作状态决定着飞行器的安全与否。而由于航空器对器件体积及功率的影响，电源设备在设计时需考虑小体积、大功率等需要。同时，由于航空器的飞行高度较高，在高空低气压下极易引发气体击穿并由于电源的高功率引发稳定弧光放电，对设备绝缘造成较大的威胁。
[0003]汇流条是航空电源设备中用于承载较大电流的导流装置，常利用铜、铝等电导率高的金属材料加工而成，由于电源内包含多种电压分量，不同电压等级的电流分量通常由多个汇流条进行输出。而随着汇流条数量的增加，其在较小体积内的绝缘距离随之减小，发生弧光放电的概率随着增加。
[0004]弧光放电现象是一种危害极其严重的气体放电现象，其发生主要由于气体绝缘被击穿导致。持续性弧光放电现象的发生可导致电源短路，从而引发局部高温，造成对导体部件的局部烧蚀，若放电发生于 PCB绝缘表面，则会导致绝缘表面炭化电痕的形成，降低表面电阻，形成导电通道进而引发较大的泄漏电流。伴随这一现象出现的骤热、大量气体的短暂剧烈释放难以避免的引发电子设备故障。
[0005]已有研究表明，弧光放电现象的发生与气压、湿度、绝缘表面泄漏电流、局部电场畸变等有密切关联。上述条件均将导致放电起始电压的明显变化，而应用于飞行器的电源设备由于其自身应用场景的特殊性，使其在不同工况下的弧光放电起始电压分布范围较大，不同高度、温度、湿度环境下的起始电压可能会呈现数量级的变化。一旦发生局部的弧光放电，其自身较大的电源容量极易形成自持性的额连续放电现象，从而对电路板造成不可逆的破坏。
[0006]因此，为保证电源设备的正常运行，消除设备内的弧光放电隐患，需对当前设备弧光放电特性进行测量，获得其工艺约束条件并提出切实可行的提升手段，提高产品可靠性。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本申请提出了一种航空配电装置弧光放电抑制方法，所述方法包括：
[0008]基于汇流条结构建立二维模型和三维模型，建立不同温度和气压下的仿真边界条件；
[0009]开展不同电压下的电场分布分析，确定所述汇流条的局部场强最高点；
[0010]基于所述汇流条的局部场强最高点，修改汇流条的倒角参数；
[0011]基于起弧电压测试系统测试所述修改倒角后的汇流条。
[0012]优选地，所述基于起弧电压测试系统测试所述修改倒角后的汇流条之前，还包括：
[0013]对汇流条使用双酚F环氧树脂材料进行第一层涂覆，涂覆厚度设定为100μm；
[0014]涂覆完成后需在环氧树脂液体状态下进行真空脱气，脱气气压设定为1kPa，脱气时间设定为20min；
[0015]脱气完成后，将样品置于80℃恒温箱内固化2h；
[0016]取出样品后，使用酒精清洁环氧树脂表面并进行三防漆喷涂，喷涂厚度设定为100μm，并置于常温下固化5小时。
[0017]优选地，所述起弧电压测试系统包括：
[0018]实验箱，用于放置试样；
[0019]高速摄像机，设置在所述实验箱内，所述高速摄像机用于拍摄可见光的击穿路径；
[0020]高频电流互感器，与所述试样连接，所述高频电流互感器用于开展放电电流的检测；
[0021]示波器，与所述高频电流互感器连接。
[0022]优选地，所述起弧电压测试系统还包括：
[0023]显示器，与所述高速摄像机连接，所述显示器用于显示拍摄到的可见光的击穿路径；
[0024]其中，所述高速摄像机内出现可见光的击穿路径并且所述示波器出现高频电流信号时，记录该电压值。
[0025]优选地，所述起弧电压测试系统还包括：
[0026]小功率电源，与所述试样连接。
[0027]优选地，所述小功率电源包括400Hz的航空电源。
[0028]优选地，所述试样包括：
[0029]PCB板，设置在所述实验箱内；
[0030]汇流条，设置在所述PCB板的表面。
[0031]优选地，所述汇流条包括：
[0032]第一汇流条，设置在所述PCB板的表面；
[0033]第二汇流条，设置在所述PCB板的表面；其中，所述第一汇流条与所述第二汇流条等间距设置。
[0034]优选地，所述试验箱包括压力调节箱、温度调节箱和湿度调节箱。
[0035]优选地，所述基于起弧电压测试系统测试所述修改倒角后的汇流条，包括：
[0036]将第一汇流条和第二汇流条等间距设置在PCB板表面上，并放置于实验箱内；
[0037]打开高速摄像机，并连接高频电流互感器；
[0038]调整所述实验箱，使其到达设定的气压值、温度数值或湿度数值；
[0039]采用逐级梯度升压方式，升压速度设定为50V/30s；
[0040]当所述高速摄像机内出现可见光的击穿路径并且示波器出现明显的高频电流信号时，认为达到起弧电压并记录该电压值。
[0041]本申请具有以下有益效果：
[0042]本申请对当前设备弧光放电特性进行测量，获得其工艺约束条件并提出切实可行的提升手段，提高产品可靠性。
附图说明
[0043]图1为本申请实施例提供的起弧电压测试系统示意图；
[0044]图2为本申请实施例提供的起弧电压测试试样示意图。
具体实施方式
[0045]本申请涉及一种航空配电装置弧光放电抑制研究方法，本申请提出了一种较为完善的汇流条绝缘性能提升研究方案。
[0046]首先，采用小功率电源代替大功率电源确定起弧电压，建立实现多种电源试验的起弧电压测试平台且引入操作过电压验证电弧抑制性能。基于小功率交流、直流及过电压电源搭建了可实现不同气压、温湿度的起弧电压测试平台，选用高速摄像机接入实验单元，并选用高频率电流互感器(HFCT)同步开展放电电流检测。
[0047]基于有限元电场计算开展二维及三维模型下的电场强度分析及汇流条倒角设计，实现汇流条电场参数优化。最终提出基于多层绝缘材料涂覆的电场改进方案，在内部使用绝缘性能较高的绝缘材料对汇流条进行涂覆，在外部选用PCB所需的三防漆进行二次涂覆，用以提升其绝缘性能，提高航空配电装置的稳定性与安全性，保障航空器飞行安全。
[0048]其中，基于汇流条电场参数的优化降低汇流条边角处的电场强度，降低气体击穿的可能性，采用有限元电场计算开展二维及三维模型下的电场强度分析及汇流条倒角优化。
[0049]在本申请实施例中，采用低功率电源取代大功率设备，建立实现多种电源试验的起弧电压测试平台且引入操作过电压验证电弧抑制性能。
[0050]在本申请实施例中，采用400Hz航空电源作为测试电源，配合高频导磁材料制作高频交流变压器，实现400Hz高压交流电源的制作。
[0051]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空配电装置弧光放电抑制方法，其特征在于，所述方法包括：基于汇流条结构建立二维模型和三维模型，建立不同温度和气压下的仿真边界条件；开展不同电压下的电场分布分析，确定所述汇流条的局部场强最高点；基于所述汇流条的局部场强最高点，修改汇流条的倒角参数；基于起弧电压测试系统测试所述修改倒角后的汇流条。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于起弧电压测试系统测试所述修改倒角后的汇流条之前，还包括：对汇流条使用双酚F环氧树脂材料进行第一层涂覆，涂覆厚度设定为100μm；涂覆完成后需在环氧树脂液体状态下进行真空脱气，脱气气压设定为1kPa，脱气时间设定为20min；脱气完成后，将样品置于80℃恒温箱内固化2h；取出样品后，使用酒精清洁环氧树脂表面并进行三防漆喷涂，喷涂厚度设定为100μm，并置于常温下固化5小时。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述起弧电压测试系统包括：实验箱，用于放置试样；高速摄像机，设置在所述实验箱内，所述高速摄像机用于拍摄可见光的击穿路径；高频电流互感器，与所述试样连接，所述高频电流互感器用于开展放电电流的检测；示波器，与所述高频电流互感器连接。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述起弧电压测试系统还包括：显示器，与所述高速摄像机连接，所述显示器用于显示拍摄到的可见光...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯志鹏，韩潇，王黎黎，韩涛，李强，
申请(专利权)人：天津航空机电有限公司，
类型：发明
国别省市：