LabVIEW开发高压航空航天动力系统爬电距离的测试

更多电动飞机MEA技术将发电，配电和用电集成到一个统一的系统中，提高了飞机的可靠性和可维护性。更多的电动飞机使用更多的电能来用电动替代品取代液压和气动系统。对车载电力的需求不断增加，需要增加工作电压。MEA技术已应用于商用飞机。

漏电起痕是高压系统中绝缘的一种电气故障机制。跟踪是在绝缘表面上形成导电路径。通常，这是由电应力和水污染共同引起的。跟踪过程通常分为四个阶段。首先，电极之间形成冷凝并形成连续的液膜。电流在导电液膜中流动，由于焦耳热而发生蒸发。液膜最薄的部分具有高电流密度，因此温度最高。蒸发发生，污染物之间形成干带电弧。最后，根据材料特性，绝缘表面被侵蚀或碳化。这个过程受到许多环境因素的影响，包括温度、气压和相对湿度，这些因素在飞行周期中会发生变化，增大了跟踪的风险。

当飞机巡航时，绝缘表面是干燥和寒冷的。因此，跟踪的风险相对较低。但是，当飞机开始下降周期时，绝缘表面的温度通常落后于环境温度。此外，环境空气的相对湿度增加。因此，在下降阶段，冷凝的风险和跟踪的风险更高。

虽然在地面应用中有安全爬电距离的指导，但在飞机上几乎没有。开发了一种测试航空航天应用爬电距离的新方法，通过一个定制的测试台，可以研究不同参数对爬电距离的影响。

爬电距离测试台的设计必须能够复制外部环境中的条件。预计有一个大气压力，低于大气压不太可能发生冷凝和跟踪。为了确定可能发生跟踪的压力范围，使用IAGOS数据库中的数据计算了冷凝概率作为压力的函数。IAGOS数据库是一些欧洲研究机构于1994年启动的一个环境研究项目。它拥有来自全球60多个机场的100万多个航班的大量环境数据。机载传感器在飞行过程中每隔4秒记录一次相对湿度、气压和空气温度。

爬电距离试验台有三个关键部件：高压电源控制箱、在受控环境中容纳试样的腔室以及辅助环境控制和数据记录的外部设备。在爬电距离实验中，电源是变压器，提供0-3000Vr.m.s。它由变速器馈电，而变频器又由过流继电器馈电。过流继电器测量通过试样的电流，并在均方根值为0.5A的电流持续2秒时工作。使用前，在变压器的低压侧设置电阻值，以确保电路中可以流过1A的短路电流。使用放置在控制箱内的差分探头测量电压。电流是通过使用7.8Ω电阻器。电压和电流值可由LabVIEW记录。

氯化铵溶液通过水箱中的雾化器转化为雾气，并提供“湿空气供应”。干燥空气通过一个箱子供应到腔室，空气中的水分可以被硅凝胶吸收。湿/干空气由真空泵（无油以确保其能够管理高湿度水平）通过两个阀门输入环境室，该阀门控制湿/干气流和箱内压力的比例。阀门上的执行器由LabVIEW中的PID控制器控制。流量为0-2.2m3/h，高压通过两个馈通连接器施加到试样上。高压/接地馈通件可在高达30kV和30A的电流下运行。环境和试样的温度由热电偶测量。压力传感器，范围为0至1bar，精度±0.25%用于测量腔室中的气压。湿度传感器，精度为±5%用于在10至95%相对湿度范围内进行精确测量。