雷电直接效应试验波形

发布日期:2016.01.09

       为了便于分析和试验,需要对雷电波形进行简化。目前国际公认的有关飞机的雷电试验波形,由美国SAE学会于上世纪70年代发布的AE4L报告给出,其后一系列的军民用飞机的雷电防护试验标准中,都基本采用了这个报告给出的波形。SAE学会关于雷电环境和试验波形的最新标准是《SAE ARP 5412 雷电环境及相关试验波形》。这些简化的波形为独立的电压和电流波形,分别代表了雷电的不同重要特性。

1.电压波形

       自然雷电可能有各种电场波形,简化的雷电环境中有两种电压波形(波形A和波形D),分别代表快速上升和缓慢上升的电场。

       还有另外两种高电压波形BCB表示一个未实现击穿的全电压波形,C用来进行波前很陡或波前缓慢上升的模型试验。

1.1 波形A

       电压波形A为一个上升率为1000±500kV/μs的波形,其幅值的增加直到试验件被击穿或闪络滑过试验件而终止,并迅速跌落到零。当没有发生击穿或闪络时,电压的跌落速率不作规定。电压波形A见

1 电压波形A

1.2 波形B

       电压波形B是一个1.2μs×50μs波形,该波形也是电力行业用于绝缘冲击试验的标准波形。波形B1.2±0.24μs内上升到波峰,并在50±10μs内幅值降到峰值的一半。上升时间和衰减时间只与雷电压发生器的开路电压有关。波形如2 所示。

2 电压波形B

1.3 波形C

       波形C为一个电压斩波波形,2μs±50%时实现被试件和试验电极间隙的击穿,电压幅值和上升率未作规定。波形如3 所示。

3 电压波形C

1.4 波形D

       电压波形D的上升时间50~250μs,其幅值大小由试验件被击穿或闪络滑过试验件所决定。该波形可用于试验件的流光特性分析。当用该波形对雷电附着概率低的区域进行雷电附着概率的确定时,所得出的概率比实际的高。 4 中左图为MIL-STD-1757A中规定的波形D,右图为SAE ARP 5412A-2005中规定波形D

4 波形D

2.电流波形

       电流分量ABCD组成了用于评估直接效应的雷击电流波形(见 5 )。

5 用于直接效用试验的电流分量ABCD

2.1 电流分量A—首次回击

       进行直接效应试验时,分量A的波形可以是单向的或振荡的,如6 所示。但必须满足以下条件:

       最大幅度200kA(±10%)

       上升时间(幅度从10%90%所需的时间)小于50μs

       作用积分

       幅度降至峰值1%的总持续时间不超过500μs

6 用于直接效应试验的电流分量A

2.2 电流分量Ah—首次回击的过渡区域

       分量Ah可以是单向的或振荡的,但必须满足以下参数条件:

       最大幅度150kA(±10%)

       上升时间(幅度从10%90%所需的时间)小于37.5μs

       作用积分

       幅度降至峰值1%的总持续时间不超过500μs

2.3 电流分量B—中间电流

       此分量主要代表跟随在一些负极性初始回击和/或再击之后的中间电流(见7 )。

7 用于分析和试验的电流分量B

       进行直接效应试验时,分量B必须是单向的,平均幅值2kA(±20%),持续时间5ms(±10%),电荷传递量10C(±10%)

2.4 电流分量C—持续电流

       电流分量C代表了可能由长时间持续电流造成的雷电环境,这种持续电流跟在一些负云团对地雷击的再击或正云团对地雷击的回击之后。

       进行直接效应试验时,分量C的幅度为200~800A,持续时间0.25~1.0s,传递电荷200C(±20%),必须是单向的。 图8为分量C的示例。

8 电流分量C的示例

2.5 分量℃—变化的分量C

       此分量代表分量C中的一部分,在1A2A区内,若附着点的驻留时间超过5ms,则有分量C的部分电流流入附着点。分量主要用来评估金属蒙皮的熔蚀,其平均值不超过400A,持续时间等于驻留时间减去5ms的分量B持续时间。 9 为分量的示例。

9 分量的应用

DO-160F对的说明:分量在45ms±20%的时间里传递18±20%库仑的电荷。波形是无方向性的,也可能是矩形的、指数形的或者线性衰减的,并且具有不小于400A的平均电流幅值。

2.6 分量D—后续回击

       进行直接效应试验时,分量D的波形, 可以是单向的或振荡的,但必须满足以下条件:

       最大幅度100kA(±10%)

       上升时间(幅度从10%90%所需的时间)小于25μs;

       作用积分

       幅度降至峰值1%的总持续时间不超过500μs

2.7 电流波形E

       该波形是GJB3567A中规定的,用于全尺寸部件的快上身率冲击试验,该标准的方法T05试验就使用的这种波形。电流波形E在不小于0.5μs的时间内具有不小于25kA的上升率,如15 所示,最小幅值为50kA。当电流分量AD满足这里的条件时,也可用于间接效应试验,或同时进行直接效应和间接效应试验。

10 电流波形E

       进行雷电试验时,依照不同的标准,每种试验选取的电压或电流波形会有差别。



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