摘要：近些年来，我国航空事业得到了前所未有的发展，无论是民品还是军品都发展良好。航空飞行器的发展离不开它的电气系统，电气系统为航空系统提供动力、传递电负荷。然而航空电气系统在实际运行过程中会出现故障电弧，它影响航空系统的数据显示、信号传输及操作的稳定性。因此我们要对航空电气系统中故障电弧产生的原因进行深入分析，对应该采取的对策进行深入的探讨，从而保证航空电气系统的正常运行。
关键词：航空；电气；故障；电弧
一、航空电气系统中故障电弧产生的原因
我国航空系统发展逐步强大，航空电气系统也比以往功能越来越多，结构越来越复杂，所控制的对象也越来越多，控制精度也越来越高，电气设备的数量也越来越多，因此出现故障的几率也越来越高，如何提高飞机的安全性变得尤为重要。下面陈述航空电气系统故障电弧产生的原因。
1、故障电弧产生的原因
故障电弧的产生有很多原因，例如电气设备的老化、电路的老化、由于环境潮湿引起的空气隔离问题、电气的短路。故障电弧有开断电弧、真空电弧两种，下面分别对其产生原因进行陈述。
1.1开断电弧
开关触头距离很小，当突然间分离时，就会产生高强度电场，当电场的强度超过3×
10^6V/m时，附着在阴极表面上的电子就会被电场力拉出而变成自由电子浮动于触头之间，这种产生电子的方式称之为强电场发射。当触头之间的电子和阴极表面之间的电子在电场力的作用下向阳极方向进行高速运动，在其高速运动过程中会与中性质点不断发生碰撞，其中一些中性质点会射出电子变成正离子和自由电子，这种现象称之为碰撞游离显现。随着碰撞游离的电子数量的不断增多，在触头间产生的正离子和自由电子也不断增多，形成很大的电导，与此同时，在外加电压的同时作用下，电弧介质被击穿，产生了开断电弧。
1.2真空电弧
真空电弧又分为两种分别是集聚形真空电弧和扩散形真空电弧。
1.2.1集聚形真空电弧
随着电极上电流的不断通过，阴极斑点数量不断增多，电子数量也不断增多，阳极温度不断变高，阳极斑点数量不断增加。阳极斑点的增加导致带正电的正离子和金属蒸汽产生，随着带电粒子数量不断增多，导电率不断升高，阳极斑点弧柱电压不断下降，在阴极表面上剩下阴极斑点，最终导致集聚形真空电弧的产生。
1.2.2扩散形真空电弧
在每一个电极上的阴极斑点都有电流通过，随着电流不断通过，斑点数量也不断增多，阴极斑点是金属蒸汽和电子的发射基地，金属蒸汽与电子发生碰撞后产生了新的正离子和电子，最终形成电弧等离子体。在真空情况下，电弧弧柱电导率增高、电离子增多，阴极斑点喷射出的粒子动能增高，自由电子向阳极方向运动并发生扩散，称之为扩散形真空电弧。
二、航空电气系统中故障电弧产生的特点和危害
1、故障电弧产生的特点
故障电弧的特点是温度高、电流小、持续时间短。但如果故障电弧出现，击穿点则会频繁出现，这些都是电路绝缘老化、环境潮湿引起的。
2、故障电弧产生的危害
故障电弧是一种气体游离放电现象，称之为等离子体，电弧电流是电子及正离子在电场作用下移动的结果，电流移动是电弧主要部分。在电弧放电时，会产生大量的热量，其中心高度能够达到3000°-4000°，同时伴有融化的金属物飞溅出来。电弧发生温度较高，容易引起供电线路绝缘层燃烧，引起线路失火。与此同时，故障电弧的产生，会导致配电柜内漏电保护装置、过流保护装置、短路保护装置等装置无法及时的切断电源，使瞬间电弧现象发生，造成周期摆放的易燃易爆物品发生爆炸，造成火灾的产生。
三、航空电气系统中故障电弧的检测
通过故障电弧检测可以及时发现故障电弧的存在，避免安全事故的产生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆航空电气系统故障电流的检测有多种方式，通常采用检测电压、检测电流、检测故障电弧发出的强烈弧光和电池波、红外线等来作为故障电弧检测依据。国外对故障电弧有两种基本的检测方式，一种是弧光式故障电弧断电器检测，另一种是电子式故障电弧断电器检测。下面针对这两种方式分别进行阐述。
1、弧光式故障电弧断电器检测
它主要是将弧光信号转变成频谱信号，同时通过互感器检测到发生电弧时出现短路现象，最终经过电弧监控设备的分析处理，如果发生故障电弧则发出脱扣信号，使断电器动作。
2、电子式故障电弧断电器检测
随时采集线路中的电压和电流信号并放大，传送到滤波器进行谐波处理后送入脉冲成型器，脉冲成型器的作用是将突变电压或者电流信号被转变成脉冲信号，脉冲信号再经过单稳器处理后，成为宽度不变，幅值稳定的脉冲信号，最后脉冲信号积分后送比较器进行比较，如果出现故障电弧脉冲信号的宽度和幅值都发生了很大的变化，则断电器开始动作，断开被测电路。
四、航空电气系统中故障电弧仿真设计
对航空电气系统中的故障电弧检测进行仿真模拟，可以提前从设计上避免故障电流的产生。故障电弧仿真分为两步：一是建立故障电弧模型，二是进行故障电弧仿真
1、建立故障电弧模型
黑盒电弧模型是用数学的方式进行电气电弧描述的道具。它的缺点是不能对航空电气系统故障电流发生的复杂物理过程进行描述；它的优点是可以仿真模拟并分析故障电流及电压的特性；描绘标准电压、电流以便用来计算微分等式中的参数；对故障电弧的非线性阻抗进行精准的测量。以 M ATLAB 软件为平台，利用 Sinulink/PSB（电力系统模块库）中的元件建立通用电弧模型。电弧模型由电压控制的电流源、微分方程编辑器、定值检测、阶跃信号、电压测量等模块组成。
2、故障电弧仿真
按照故障电弧模型搭建电路，以Mayr模型为例，在阻性负载下通过Simulink进行仿真图，从应用电弧模型所进行的简单仿真波形可以看到，电路电压从零点不断升高，最后保持不变，而同时电流从最高值不断下降，最后降为零，这是仿真了故障电弧断路器断开故障电路，电弧熄灭的阶段。为完成对电弧燃烧过程的特性仿真，还需要结合航空电气系统的具体参数对电弧模型进行参数调整，并改变负载情况，获得航空电气系统故障电弧的电压和电流波形
五、航空电气系统故障电弧研究方向
1、针对电弧，做出应对设计
要根据故障电弧产生的原因和特点，针对其指标做出相应的设计，因为此项设计比简单易行，实现容易，因此是航空电气系统故障电弧的研究方向。
2、研究解决多类型故障电弧
在线路和用电设备中，电阻的大小各不相同，因此对故障电弧的检测产生了一定影响。与此同时，随着航空系统的不断发展，会增加更多的负载，因此故障电弧的产生会大大加大，会有不同的类型的故障电弧产生，对故障电弧类型进行分类，做进一步研究是航空系统故障电弧的研究方向。
3、安装断路器，提高航空系统运行稳定性
电子科技不断进步发展，故障电弧的检测也逐步发展，目前向微型化、集成化方向发展，因此需要在航空系统中的设备或者航空器中安装多个断路器，以保证航空系统运行稳定。
结语：综上所述，本文论述了航空电气系统中故障电弧产生的原因、特点与危害、解决措施、研究方向，通过以上论述，认识到应该对航空电气系统电路进行良好的、合理的、科学的设计与检测，最大程度的避免故障电流的产生。只有做到这样，航空电气系统才能够运行稳定，功能才能得到应用，才能得到更好的发展，为百姓生活和国家防御做出杰出的贡献。
参考文献：
[1]周伟.航空电气系统中故障电弧的分析[J].科技与创新，2014（7）：63-63.
[2]周涛.电弧防护及其智能化技术应用[J].低压电器，2012（7）.
[3]陈德桂.低压电弧故障断路器----一种新型低压保护电器，通用低压电器，2007.
论文作者:檀婧杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：电弧论文; 故障论文; 航空论文; 电气论文; 电流论文; 系统论文; 阴极论文; 《基层建设》2018年第34期论文;