浅析航空电气系统中故障电弧

浅析航空电气系统中故障电弧

邹晶 孙中乐

航天新长征大道科技有限公司 山东济南 25000

摘要：航空飞行器在空飞行时须依靠动力设备，即发电机。但是电负荷传递及其输送则需利用线路来进行。在实际中，普通飞机内部的线路长达上千米，在运行时间过长的情况下，一旦线路本身出现异常，就极易产生故障，且工作人员维修工作难度也增加。电弧是线路运行中极易产生的现象，所以对电气产生的电弧做深入分析，提高故障检测水平，确保航空的安全可靠。基于此，文章将会对航空电气的电弧加以着重阐述，希望能够得到一些借鉴和参考。

关键词：电气系统；故障诊断；航空；电弧

航空飞行器在正常运行的过程中也会遇到一些问题，例如航空电气系统会出现某些问题，其中线路故障就是最常见的问题之一。但导致电气故障的原因是比较多样化的，可能是指示表盘的误导、也有可能是工作人员的粗心大意、或者是某部件接触不良导致等。当一些飞机的使用时间过长，即超过它本身的使用寿命时，它自身的组成结构以及线路系统就会出现严重磨损或新的故障问题。曾经，人们一直认为这种问题不大，只要合理解决就不会发生重大的安全性事故，而这种看法往往是错误的，一旦一架飞机出现这种问题时，飞机本身所产生的电磁辐射对乘客来说就是致命的。

发电机作为飞机运行的最重要的组成部分，飞机飞行的顺利与否，与发动机的选择以及检测工作者有密切的联系，例如飞机的一些动态信息（飞机的飞行速度、仪表盘的信息等）都是通过发动机来表现出来的，而发动机的正常工作需要相关线路来支撑完成。在航空电力系统中，时常会出现一些问题，例如飞机导线故障是比较经常出现的一种，这种故障的发生主要是由于在飞机运行时，由于工作人员配置零件时的粗心大意导致的。一般而言，对于这种故障的解决方法是由专业人员进行修理或调整即可解决。随着飞机使用时间逐渐增长，飞机内部的一些零部件也渐渐开始出现磨损、损坏的现象，这样也会导致飞机中的线路出现问题。这些问题的出现在总体上属于飞机电气系统内部出现的问题，这些问题一旦发生得不到及时的解决，会导致很严重的后果。

1.电弧产生的缘由

经过长时间无数的实践经验可知，若要在真正意义上将电弧故障进行彻底的解决，我们研究人员第一步就要去对电弧的特点和故障原因做详细准确的探究。通常而言，电弧为两个电极彼此所发生的连续且非间断的放电过程，在这个时期内将会发生部分电气材料出现挥发状况，实际上该电磁反应过程十分繁琐复杂。除此之外，因为导电系数自己就充当变量，因此不能利用欧姆定律进行线性描述彼此间的关系。而且电路自己的参数性质及其电气系统周围的环境条件也会在某个程度上影响电弧的产生。

2.产生电弧的路途径分析

经过以往大量的研究发现，主要有以下途径可以产生电弧：第一种是在电路开断时。在这种情况下，电弧会造成局部热量出现很大程度的增加，这是极其危险的，如果稍不注意就会导致大量的人力物力财力的损失。与此同时还通过以往大量的实践结果表明，串联电路中的电弧数量与负荷之间也存在着一定程度的关联。因为在并联电路中的电弧故障主要发生在两种相反的电极之间。属于导体之间无意识的导通。主要是由源头故障电抗值与电流值两个因素所共同决定的，它是由于接电线的导体与地面相连接的导体金属部分或者金属之间的断乎故障。在这种情况下，电路触头分离的初期阶段，接头之间的接触压力与接触面积会随着触头的分离会出现一定程度减少的状况，进而就会直接造成接触处电流密度在很短的时间内迅速变大，此时接触电阻与触头势必会放出一定热量（具体是多少要依据当时的具体情况而定），如果放电电流稳定，则表现为电弧开断。第二种情况是在击穿真空（或者是气体）之间的间隙，此时会在真空的两级（正负）之间产生电弧，即真空电弧。

3.航空电弧的故障分析以及相应的防护措施

3.1航空电弧故障类型及其特征特点分析

针对当前情况而言，航空电气系统中电弧故障通常有串联及其并联两种情况的分类。当电器设备在加载的过程中，特别是在串联载流进行时倘若未进行特殊处理，则非常容易诱发电弧故障。当然还有其他状况，当断开的电线线路彼此间的空隙区域也是非常且更加频繁的发生电弧活动。此外，电弧在未能进行及时充分处理的状况下也是非常容易出现局部热量释放且不断增加的现象，这在很大程度上严重的威胁着电气系统的可靠运作和工作人员的人身安全。但是在并联电路的情况下，电弧故障通常在正极、负极两个相反电极彼此间较集中发生，这中故障列为导体间无意识的导通。

同时，航空电气系统的故障电弧的特征为电流较小，但温度较高，并且维持时间短不易发现，倘若一旦产生电击穿点那么故障电弧就会频繁产生，而且它的产生通常是因为电路绝缘老化、破损、周围环境潮湿等原因导致的，具体而言就是电气系统所用的线路直径较细，同时成捆绑集中状态，再因为电缆和电缆、电缆及其固定框架彼此长时间的摩擦会造成线路材料的老化破损，这个时候的线路绝缘老化破损的位置极易发生电击穿，那么会导致断续的电弧的产生，这严重的威胁了飞机的安全飞行。

3.2电弧故障的仿真分析

3.2.1合理有效的进行故障电弧模型的搭建

从目前的模型的实际应用来看，黑盒电弧模型在进行数学描述电气电弧的过程中非常受研究人员的青睐。尽管研究结果反映，此类模型不能完全对航空电气系统故障电弧形成的物理过程进行精确的描述分析（由于该过程十分繁琐复杂），然而能够准确的仿真分析故障电弧、电流和电压的特性。在这个过程中能够利用描绘标准电压及其电流获得微分等式的数据参数，而且还能够正确的分析出精确测量法下的电弧非线性阻抗。

3.2.2完成电弧模型

研究人员基于MATLAB的平台，应用Simulink/PSB电力系统模块库的有关库元件进行通用电弧模型的搭建。在这个模型中，整体是用电压控制的电流源、阶跃信号及其电压检测主要模块完成组建的。

研究人员利用电弧模型作简单波形的模拟仿真，能够有效的获得断路器除了断开状态的故障电路的电流变化状况，即，电弧电压从零点的位置逐渐升高，最后达到稳定状态。而电弧的电流却始终为下降趋势，最后达到零点。

3.2.3仿真模拟结果分析

倘若根据故障电弧模型来进行电路的搭建，本文用MaRV模型作为说明，在阻性负载的情况下做仿真模拟。基于电弧模型仿真波形研究人员能够清晰的看到，电路电压基于零点位置在初始阶段一直攀升，最后逐渐稳定维持在一个特定值，这个时候电流也会随之从最高值的位置一直下降，最终下降至零点结束，这个过程就是仿真描述了故障电弧的断路器在断开故障电路后，电弧消失的整个物理动态过程。为了更能有效的对其仿真探究，必要的时候还需利用航空电气系统的完整的数据参数对电弧模型进行的科学、合理的调整，同时使负载情况发生改变，利用这种手段来实现系统故障电弧电流及其电压波形的获取。

结语：

在航空事业的发展过程中，安全永远都是排在第一位的，其中电弧故障必须要引起足够的重视，首先要查找电弧故障的真正原因所在，然后再对症下药，做到具体问题具体解决。另外，还要派专职人员定期对其进行检查和维修，做到防患于未然，从而在根本上保障航空电气系统不会出现电弧等故障问题，保障旅客以及飞机工作人员的生命财产安全。

参考文献

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[2]金洪峰.航空电气系统中故障电弧研究[J].城市建设理论研究（电子版）.2018（04）

[3]墙博林.故障电弧在航空电气系统中的分析[J].军民两用技术与产品.2017（06）