RU53650U1

RU53650U1 - INSTALLATION FOR TESTING OF ELECTRICAL TECHNICAL EQUIPMENT OF AIRCRAFT ON LIGHT RESISTANCE

Info

Publication number: RU53650U1
Application number: RU2006100046/22U
Authority: RU
Inventors: Вартан Вагинакович Фарамазян; Михаил Борисович Бабинов; Владимир Дмитриевич Ковалев; Дмитрий Владимирович Хейфец
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова"
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2006-05-27

Abstract

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 испытаний является определение стойкости электротехнического оборудования к наводимым молнией напряжениям и токам и измерение воздействующих напряжений и токов при испытали импульсами, следующими с интервалами от 50 мкс до 30 мкс. В установку для испытаний электротехнического оборудования летательных аппаратов на молниестойкость включены высоковольтный источник постоянного напряжения, цепь испытательной установки, содержащей последовательно соединенные токовый шунт, конденсаторный накопитель энергии. управляемый блок управления коммутатор - разрядник, формирующий импеданс, дополнительный коммутатор, выполненный из неуправляемого газового разрядника. Дополнительно в цепь разряда параллельно управляемому коммутатору - разряднику подключена ограничительная емкость, оба разрядника выполнены, реализующими тлеющий «таунсендовский» механизм зажигания разряда. При этом используют дня испытания на молниестойкость генерируемые установкой на выходе цепи многократные импульсы, следующими с интервалами 50 мкс и более. Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает заданный частотный режим и минимальную генерацию паразитных помех при испытании на молниестойкость.The utility model relates to the field of lightning protection tests of electrical equipment of aircraft with test pulses following at intervals of 50 μs to 30 ms (frequency mode) using high-voltage test installations. The purpose of the tests is to determine the resistance of electrical equipment to lightning-induced voltages and currents and to measure the acting voltages and currents when tested with pulses following intervals from 50 μs to 30 μs. The installation for testing aircraft electrical equipment for lightning resistance includes a high-voltage constant voltage source, a circuit of a test installation containing a series-connected current shunt, a capacitor energy storage device. Managed control unit Switch - an arrester that forms an impedance, an additional switch made of an uncontrolled gas arrester. In addition, a limiting capacitance is connected to the discharge circuit in parallel to the controlled switch-arrester, both arresters are made implementing a smoldering “Townsend” ignition mechanism of the discharge. In this case, multiple lightning pulses generated by the installation at the circuit output are used for the day of lightning test, following at intervals of 50 μs or more. Thus, the claimed utility model provides a predetermined frequency mode and minimal generation of spurious interference during a lightning test.

Description

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.The utility model relates to the field of lightning protection tests of electrical equipment of aircraft with test pulses following at intervals of 50 μs to 30 ms (frequency mode) using high-voltage test installations.

Целью полезной модели является повышение стойкости электротехнического оборудования летательного оборудования к наводимым молнией напряжениям и токам при многократных частотных импульсах. Уровень техники.The purpose of the utility model is to increase the resistance of electrical equipment of aircraft to lightning-induced voltages and currents at multiple frequency pulses. The prior art.

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.)A device for providing a frequency mode of operation is known, comprising high-voltage and grounded electrodes mounted on one side of the dielectric, on the other side of which there is a conductive element connected to the grounded electrode, this element is made in the form of a metal cylinder mounted for rotation around its axis. When the cylinder rotates, beatings occur between the high-voltage and grounded electrodes, the frequency of which depends on the number of cylinder revolutions (not more than one in 0.5 ms), (see AS USSR No. 1653041, class H 01 72/00, 1989. )

Недостатками устройства являются наличие вращающихся частей, невысокая частота коммутации и малый ресурс, обусловленный применением тонкой пленки.The disadvantages of the device are the presence of rotating parts, low switching frequency and low resource due to the use of a thin film.

Известно также устройство для генерация многократных импульсов (до восьми) на базе системы емкостных накопителей энергии и вакуумных A device is also known for generating multiple pulses (up to eight) based on a system of capacitive energy storage and vacuum

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).RV-43 talus arresters, the number of which in the device is equal to the number of pulses, (see "Switching system for capacitive energy storage." Instruments and experimental equipment. 2003, No. 1, pp. 53-59. The disadvantage of this device is the need for a large number of capacitive drives and dischargers (equal to the number of pulses).

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.There is also known a device for generating single pulses on the basis of solid-state switches (reversibly switched dinistors - RVD), ("High-voltage RVD - switches for sub-ampere current pulses of the microsecond range of duration." Instruments and experimental equipment, 2003, No. 1, p. 53-59.

Недостатком устройства является отсутствие возможности генерации многократных импульсов, а также дороговизна и сложность схемы управления.The disadvantage of this device is the lack of the ability to generate multiple pulses, as well as the high cost and complexity of the control circuit.

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.Also known devices for generating multiple pulses with a frequency of up to 500 Hz on the basis of spark switches, (see. "Protection from electromagnetic fields in technological pulses of high-voltage installations." Instruments and experimental equipment, 2002, No. 4, p.135-139.

Недостатком устройства является высокие электромагнитные помехи, возбуждаемые при срабатывании коммутаторов.The disadvantage of this device is the high electromagnetic interference excited by the operation of the switches.

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, 1983A device is known that includes a capacitor energy storage device, a controlled arrester, a control unit, a measuring system that generates an impedance, allows you to generate only a single pulse (see Avrutsky V.A., Kuzhekin I.P., Chernov E.N. “Test and electrophysical installation "- M :, MPEI, 1983

Кроме этого при срабатывании управляемого разрядника, имеющего время срабатывания 60-80 нс, в результате подзарядки паразитных емкостей между элементами испытательной схемы и землей (С_П) возникает высокочастотный паразитный импульс тока продолжительностью около 5 мкс. Параметры высокочастотного импульса тока, имеющего вид затухающих колебаний, практически не зависят от определяющих испытательный ток In addition, when a controlled arrester with a response time of 60-80 ns is triggered, as a result of charging parasitic capacitances between the elements of the test circuit and the ground (C _P ), a high-frequency parasitic current pulse lasts about 5 μs. The parameters of the high-frequency current pulse, which has the form of damped oscillations, are practically independent of determining the test current

параметров С_н и Z_ф и определяются геометрическими размерами элементов испытательной схемы, а также величиной зарядного напряжения.parameters C _n and Z _f and are determined by the geometric dimensions of the elements of the test circuit, as well as the magnitude of the charging voltage.

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.As a result, there is an overlap of the signal, due to the above processes, on the voltage induced in the electric harnesses. Therefore, the signals recorded in the electric cables during bench tests, contain in the initial section a high-frequency (2-10 MHz) pulse component, about 5 μs in duration, which distorts the useful signal (see Fig. 3). It is not possible to tune away from the interfering signal by shielding the measuring circuits. The presence of interference in some cases does not allow measurements with a given degree of accuracy, because when oscillographing the measured signals, the interference can several times exceed the level of the useful signal.

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).A device is known that includes a capacitor energy storage device. controlled arrester, arrester control unit, impedance measuring system, uncontrolled gas discharge, which allows to generate only a single pulse, shown in figure 4 (see utility model No. 44104 of 02.27.05).

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.The disadvantage of this device is that it does not provide multiple frequency pulses with minimal generation of spurious interference, switching with intervals between pulses and does not provide acceptable measurement accuracy of voltage induced in electrical cables of on-board equipment when determining the resistance of electrical equipment to lightning-induced voltages and currents and measuring acting voltages and currents.

Раскрытие полезной модели.Disclosure of a utility model.

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 The technical result, which the utility model aims to achieve, is to test the electrical equipment of aircraft with multiple impulses, following at intervals of 50 microseconds to 30 milliseconds, using

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.the claimed installation, in which a circuit is applied that provides switching with intervals between pulses from 50 microseconds to 30 milliseconds. In addition, the day of ensuring acceptable measurement accuracy of the voltages induced in the electrical cables of the on-board equipment, the installation provides for the separation of the interference signal from the useful signal.

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.To achieve the specified technical result, in the inventive installation of the day test of electrical equipment of aircraft for lightning resistance, containing a high-voltage constant voltage source, the circuit of the test installation, consisting of a series-connected current shunt, a capacitor energy storage device, a controlled switch - arrester, forming an impedance, an additional switch, made of an uncontrolled gas spark gap implementing a smoldering Townsend mechanism ignition discharge, with a control unit for turning on / off the managed switch. The circuit of the test setup is connected through a capacitor storage of energy to a high-voltage source of constant voltage. Solving the problem of ensuring the frequency mode with minimal generation of spurious interference, a limiting capacitance is connected to the discharge circuit in addition to a parallelly controlled spark gap. At the same time, the controlled switch-arrester is made using a smoldering “Townsend” ignition mechanism for the discharge, and multiple pulses generated by the installation at the circuit output are used to test lightning resistance.

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_огр.Thus, the possibility of generating a sequence of multiple pulses is achieved by the inclusion in the discharge circuit of a controlled switch that implements a smoldering "Townsend" ignition mechanism of the discharge, and by the inclusion of a limiter capacitance C _ogre in parallel to the controlled arrester.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на следующих фигурах:The proposed utility model is illustrated by the drawings presented in the following figures:

На фиг.1. представлена заявленная схема установки дня испытаний электротехнического оборудования летательных аппаратов на молниестойкость,In figure 1. the claimed scheme of the installation day testing of electrical equipment of aircraft for lightning resistance,

На фиг.2. приведены осциллограммы двух типов многократных импульсов тока, генерируемых заявленной установкой.In figure 2. The oscillograms of two types of multiple current pulses generated by the claimed installation are shown.

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)In figure 3. The example of oscillograms of test voltage (1) and voltage induced in the on-board circuit (2) is given. At the initial section of the waveform of the induced voltage there is a high-frequency interference signal, (see utility model No. 44104 from 27.02)

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_k(см. полезную модель №44104 от 27.02).In figure 4. - an example of the waveforms of the test current (1) and the current induced in the on-board circuit (2) when the additional switch is connected in series to the discharge circuit with a response time t _k (see utility model No. 44104 of February 27).

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Заявляемая установка (фиг.1) содержит высоковольтный источник постоянного напряжения U_П, 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_ф, 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.The inventive installation (figure 1) contains a high-voltage source of constant voltage U _P connected to a capacitor energy storage device 1, a control unit 2, a test installation circuit consisting of a series-connected current shunt 3, a capacitor energy storage device 1 controlled by a control unit 2 of a switch-arrester 4 implementing glow "Townsend" ignition discharge mechanism of forming the impedance Z _f, additional switch 5, made of uncontrolled gas discharge tube embodying leyuschy "Townsend" discharge ignition mechanism restrictive Cogr capacitance, connected in parallel to a switch 4, a load 6, a measuring system 7 mounted at the output of the test circuit.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Конденсаторный накопитель С_н 1, емкость которого на 3-4 порядка больше емкости C_огр, заряжается до напряжения U_П, 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_огр, до напряжения U_П. 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_огр., (cм. фиг.1) Затем напряжение на неуправляемом коммутаторе становится равным U_П, 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^-5-10^-2 с. Волновые процессы при столь медленном формировании разряда исключаются, следовательно, высокочастотные помехи не возникают.A capacitor bank C _n 1, the capacity of which is 3-4 orders of magnitude greater than the capacity C _ogre , is charged to a voltage U _P using a high-voltage source of constant voltage. This triggers an uncontrolled switch - arrester 5, which implements a smoldering "Townsend" ignition mechanism of the discharge. After the uncontrolled switch is activated, a test current flows in the circuit of the test setup, charging the limiting capacitance C _ogr , to a voltage of U _P. The potential difference between the electrodes of an uncontrolled arrester becomes equal to zero. In this case, an uncontrolled arrester goes into a non-conductive state with a rapidly recovering breakdown voltage and the current in the circuit of the test setup stops. After applying a control pulse from the control unit to the electrodes of a controlled spark gap, which also implements a smoldering Townsend ignition mechanism, the discharge of capacitance C _ogre occurs _. , (see Fig. 1) Then the voltage at the uncontrolled switch becomes equal to U _P , after which a breakdown of the uncontrolled spark gap occurs and the process is repeated in accordance with the frequency of control pulses 2 to the managed switch, at intervals of 50 μs or more, (see figure 2, which shows the waveform of multiple pulses of electric current). Due to the use of glow discharge arresters, the level of spurious interference (as follows from the oscillogram shown in Fig. 2) is significantly lower than in the case of the use of arresters operating at atmospheric pressure. The exception of high-frequency current pulses that occur in the discharge circuit when using arresters that implement the Townsend ignition mechanism of the discharge occurs because the formation time of the Townsend discharge is 10 ^-5 -10 ^-2 s. Wave processes with such a slow discharge formation are eliminated, therefore, high-frequency interference does not occur.

Claims

Installation of the test day of the aircraft electrical equipment for lightning resistance, containing a high-voltage constant voltage source, a control unit, a test setup circuit including a series-connected current shunt, a capacitor energy storage controlled by a control unit, a surge arrester, forming an impedance, an additional switch made of uncontrolled gas arrester, characterized in that, in order to ensure the frequency mode with minimal generation spurious interference, a limiting capacitance is connected to the discharge circuit parallel to the controlled arrester, both arresters are designed to implement a smoldering Townsend ignition mechanism, and multiple pulses generated by the installation at the output of the test circuit are used for lightning testing.