УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ НА МОЛНИЕСТОЙКОСТЬ

Полезная модель относится к области испытаний молниезащиты электротехнического оборудования летательных аппаратов испытательными импульсами, следующими с интервалами от 50 мкс до 30 мс (частотный режим), с помощью высоковольтных испытательных установок.
Целью полезной модели является повышение стойкости электротехнического оборудования летательного оборудования к наводимым молнией напряжениям и токам при многократных частотных импульсах. Уровень техники.
Известно устройство для обеспечения частотного режима работы, содержащее высоковольтный и заземленный электроды, установленные на одной стороне диэлектрика, на другой стороне которого расположен токопроводящий элемент, соединенный с заземленным электродом, указанный элемент выполнен в виде металлического цилиндра, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси. При вращении цилиндра происходят побои между высоковольтным и заземленным электродами, частота которых зависит от числа оборотов цилиндра (не чаще одного за 0,5 мс), (см. А.С. СССР №1653041, кл. Н 01 72/00, 1989.)
Недостатками устройства являются наличие вращающихся частей, невысокая частота коммутации и малый ресурс, обусловленный применением тонкой пленки.
Известно также устройство для генерация многократных импульсов (до восьми) на базе системы емкостных накопителей энергии и вакуумных
разрядников тала РВ-43, количество которых в устройстве равно числу импульсов, (см. «Система коммутации для емкостных накопителей энергии.» Приборы и техника эксперимента. 2003 г. №1, стр.53-59. Недостатком устройства является необходимость большого количества емкостных накопителей и разрядников (равных числу импульсов).
Известно также устройство дня генерации однократных импульсов на базе твердотельных коммутаторов (реверсивно включаемых динисторов - Р.В.Д.), («Высоковольтные Р.В.Д. - переключатели субмегаамперных импульсов тока микросекундного диапазона длительности.» Приборы и техника эксперимента, 2003, №1, с.53-59.
Недостатком устройства является отсутствие возможности генерации многократных импульсов, а также дороговизна и сложность схемы управления.
Известно также устройства для генерации многократных импульсов частотой до 500 Гц на базе искровых коммутаторов, (см. «Защита от электромагнитных полей в технологических импульсах высоковольтных установках.». Приборы и техника эксперимента, 2002, №4, с.135-139.
Недостатком устройства является высокие электромагнитные помехи, возбуждаемые при срабатывании коммутаторов.
Известно устройство, включающее конденсаторный накопитель энергии, управляемый разрядник, блок управления, измерительную систему, формирующий импеданс, позволяет формировать только однократный импульс, (см. Авруцкий В.А., Кужекин И.П., Чернов Е.Н. «Испытательные и электрофизические установки» - М:, МЭИ, 1983
П
Кроме этого при срабатывании управляемого разрядника, имеющего время срабатывания 60-80 нс, в результате подзарядки паразитных емкостей между элементами испытательной схемы и землей (С) возникает высокочастотный паразитный импульс тока продолжительностью около 5 мкс. Параметры высокочастотного импульса тока, имеющего вид затухающих колебаний, практически не зависят от определяющих испытательный ток
н
ф
параметров С и Z и определяются геометрическими размерами элементов испытательной схемы, а также величиной зарядного напряжения.
В результате имеет место наложение сигнала, обусловленного выше изложенными процессами, на наводимые в электрожгутах напряжения. Поэтому сигналы, регистрируемые в электрожгутах при стендовых испытаниях, содержат на начальном участке высокочастотную (2-10 МГц) импульсную составляющую, длительностью около 5 мкс, которая искажает полезный сигнал (см. фиг.3). Отстроиться от помехового сигнала путем экранирования измерительных цепей не удается. Наличие помехи в ряде случаев не позволяет проводить измерения с заданной степенью точности, т.к. при оспиллографировании измеряемых сигналов помеха в несколько раз может превышать уровень полезного сигнала.
Известно устройство, включающее конденсаторный накопитель энергии. управляемый разрядник, блок управления разрядником, измерительную систему, формирующий импеданс, неуправляемый газоразрядник, позволяющий формировать только однократный импульс, изображенный на фиг.4 (см. полезную модель №44104 от 27.02.05).
Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает многократность частотных импульсов при минимальной генерации паразитных помех, коммутацию с интервалами между импульсами и не обеспечивает приемлемой точности измерений наводимых в электрожгутах бортового оборудования напряжений при определении стойкости электротехнического оборудования к наводимым молнией напряжениям и токам и измерении воздействующих напряжений и токов.
Раскрытие полезной модели.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, состоит в том, чтобы электротехническое оборудование летательных аппаратов испытывать на модниестойкость многократными импульсами, следующими с интервалами от 50 микросекунд до 30 миллисекунд при помощи
заявляемой установки, в которой применена схема, обеспечивающая коммутацию с интервалами между импульсами от 50 микросекунд до 30 миллисекунд. Кроме того, дня обеспечения приемлемой точности измерений наводимых в электрожгутах бортового оборудования напряжений, в установке предусматривают отделение сигнала помехи от полезного сигнала.
Для достижения указанного технического результата, в заявляемой установке дня испытаний электротехнического оборудования летательных аппаратов на молниестойкость, содержащей высоковольтный источник постоянного напряжения, цепь испытательной установки, состоящей из последовательно соединенных токового шунта, конденсаторного накопителя энергии, управляемого коммутатора - разрядника, формирующий импеданс, дополнительный коммутатор, выполненный из неуправляемого газового разрядника, реализующего тлеющий «таунсендовский» механизм зажигания разряда, с блоком управления для включения/отключения управляемого коммутатора. Цепь испытательной установки подключена через конденсаторный накопитель энергии к высоковольтному источнику постоянного напряжения. Решая задачу обеспечения частотного режима при минимальной генерации паразитных помех, в цепь разряда дополнительно параллельно управляемому разряднику подключена ограничительная емкость. При этом управляемый коммутатор-разрядник выполнен реализующим тлеющий «таунсендовский» механизм зажигания разряда, а для испытания на молниестойкость используют генерируемые установкой на выходе цепи многократные импульсы.
огр
Таким образом, обеспечение возможности генерации последовательности многократных импульсов достигается включением в разрядную цепь управляемого коммутатора, реализующего тлеющий «таунсендовский» механизм зажигания разряда, и включением параллельно управляемому разряднику ограничительной емкости C.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на следующих фигурах:
На фиг.1. представлена заявленная схема установки дня испытаний электротехнического оборудования летательных аппаратов на молниестойкость,
На фиг.2. приведены осциллограммы двух типов многократных импульсов тока, генерируемых заявленной установкой.
На фиг.3. приведен пример осциллограмм испытательного напряжение (1) и наводимого в бортовой цепи напряжения (2). На начальном участке осциллограммы наводимого напряжения присутствует высокочастотный сигнал помехи, (см. полезную модель №44104 от 27.02)
k
На фиг.4. - пример осциллограмм испытательного тока (1) и наводимого в бортовой цепи тока (2) при последовательном подключении в цепь разряда дополнительного коммутатора со временем срабатывания t(см. полезную модель №44104 от 27.02).
Осуществление полезной модели.
П
ф
Заявляемая установка (фиг.1) содержит высоковольтный источник постоянного напряжения U, подключаемого к конденсаторному накопителю энергии 1, блок управления 2, цепь испытательной установка, состоящую из последовательно соединенных токового шунта 3, конденсаторного накопителя энергии 1, управляемого блоком управления 2 коммутатора - разрядника 4, реализующего тлеющий «таунсендовский» механизм зажигания разряда, формирующего импеданса Z, дополнительного коммутатора 5, выполненного из неуправляемого газового разрядника, реализующего тлеющий «таунсендовский» механизм зажигания разряда, ограничительной емкости Cогр, параллельно подключенной к коммутатору 4, нагрузки 6, измерительной системы 7, установленные на выходе испытательной цепи.
Установка работает следующим образом.
н
огр
П
огр
П
огр.
П
-5
-2
Конденсаторный накопитель С 1, емкость которого на 3-4 порядка больше емкости C, заряжается до напряжения U, с помощью высоковольтного источника постоянного напряжения. При этом срабатывает неуправляемый коммутатор - разрядник 5, реализующий тлеющий «таунсендовский» механизм зажигания разряда. После срабатывания неуправляемого коммутатора в цепи испытательной установки протекает испытательный ток, заряжающий ограничительную емкость С, до напряжения U. Разность потенциалов между электродами неуправляемого разрядника становится равной нулю. При этом неуправляемый разрядник переходит в непроводящее состояние с быстро восстанавливающимся напряжением пробоя и ток в цепи испытательной установки прекращается. После подачи управляющего импульса с блока управления на электроды управляемого разрядника, также реализующего тлеющий «таунсендовский» механизм зажигания разряда, происходит разряд емкости C, (cм. фиг.1) Затем напряжение на неуправляемом коммутаторе становится равным U, после чего происходит пробой неуправляемого разрядника и далее процесс повторяется в соответствии с частотой поступления управляющих импульсов 2 на управляемый коммутатор, с интервалами 50 мкс и более, (см. фиг.2, на которой показаны осциллограммы многократных импульсов электрического тока). Вследствие применения разрядников тлеющего разряда уровень паразитных помех (как следует из осциллограммы, приведенной на фиг.2) существенно ниже, чем в случае применения разрядников, работающих при атмосферном давлении. Исключение возникающих в разрядной цепи высокочастотных импульсов тока при применении разрядников, реализующих «таунсендовский» механизм зажигания разряда происходит вследствие того, что время формирования «таунсендовского» разряда составляет 10-10 с. Волновые процессы при столь медленном формировании разряда исключаются, следовательно, высокочастотные помехи не возникают.