多电飞机电机绝缘研究现状和未来挑战

出于可持续发展考虑,近几十年来,飞机正在向电气化发展以减少对机械、液压和气动系统的依赖,进一步提高系统效率与可靠性。但是由于当前技术限制,多电/全电飞机的功率远不及传统飞机,提高飞机推进功率和系统比功率是重点研究问题。更高的系统电压等级和新型宽禁带功率器件都能够改善以上问题,但与此同时也会带来严峻的挑战:高海拔区域高压绝缘设计与低海拔区域有显著差异,高海拔运行将面临低气压、高温和高湿等恶劣环境条件;由宽禁带器件驱动的电机需要耐受更快上升时间和更高频的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)脉冲电压,这会对电机绕组带来更大的冲击。本文总结了多电飞机电机电气绝缘设计相关标准与挑战,考虑了高海拔环境因素与快速PWM脉冲电应力因素对电机绝缘影响,并指出现有标准中的不足和未来研究展望。

2种驱鲨方式对海水水质及海水鱼类急性毒性影响

本研究采用模拟生态学的方法,选取化学驱鲨剂和电脉冲驱鲨装置2种驱鲨产品,以牙鲆(Paralichthy solivaceus)、许氏鲆鲉(Sebastes schlegelii)和斑石鲷(Oplegnathus punctatus)幼鱼鱼苗为测试对象,测定不同驱鲨方式使用后对海水水质和鱼苗生理及存活的影响。在不投放鱼苗的水槽中使用相关驱鲨产品测定水质指标的变化。结果显示,化学驱鲨剂的溶解和释放可显著降低水体的透明度和pH(P<0.05),而电脉冲驱鲨装置对水质指标无显著影响。在3种鱼类的养殖水槽中使用相应驱鲨产品,测定结果显示,对照组中幼鱼全部正常,而化学驱鲨剂组的幼鱼鳃和鱼鳍等器官迅速被染成蓝色,幼鱼在15 min内的死亡率达到100%;电脉冲驱鲨装置组的幼鱼除了在设备启动瞬间受到惊扰出现躲避行为外,很快就恢复到自然活动状态,没有出现死亡。由于化学驱鲨剂造成急性死亡,化学驱鲨剂组3种幼鱼的血常规指标无显著变化,而电脉冲驱鲨装置组幼鱼的红细胞和白细胞数量显著升高;化学驱鲨剂组实验幼鱼血液氯离子含量、血糖(GLU)和碱性磷酸酶(AKP)活力等指标显著升高,而血白蛋白(ALB)含量显著降低;电脉冲驱鲨装置组中,牙鲆的GLU和谷丙转氨酶(GPT)活力显著升高,其他幼鱼的血液生化指标无显著差异。组织病理学结果显示,化学驱鲨剂组3种幼鱼鳃、肝脏、脾脏和心脏的器官结构均受到组织损伤。研究表明,与化学驱鲨剂相比,电脉冲驱鲨装置对海水水质的影响较小,且对主要的海水鱼类的毒性作用较小,是一种更为环保的驱鲨方式,相关研究结果将为人类在海洋探索活动中驱鲨方式的选择提供科学依据。

雷电间接脉冲电磁场防护及试验方法

通过对雷电危害性灾害及雷电对设备人员的损伤威胁简述,强调雷电防护的必要性和重要性。针对目前雷电防护过程中遇到的雷电间接脉冲电磁场防护参数与传统电涌保护器的优选参数不一致的问题,按照《GB 50057—2010建筑物防雷设计规范》中对电磁脉冲的耦合参数的规定要求进行分析和换算。以某车雷电间接脉冲电磁场防护要求为例,按照雷电防护分级要求,选择合适的电涌保护器安装在车辆防雷分区界面,实现对该车的脉冲电磁场防护;同时依据《GJB 8848—2016系统电磁环境效应试验方法》中电磁脉冲防护试验要求,结合该车的电涌保护器安装情况及整车参数要求,设计一种整车脉冲电磁场效应试验方法,验证了安装电涌保护器后整车的雷电间接脉冲电磁场保护效果,为后期遇到的同类雷电间接脉冲电磁场的防护设计提供科学参考。

新型离心-脉冲电场联合破乳装置的设计

阐述了一种新型离心-脉冲电场联合破乳装置的设计和工作原理,提出整体设计方案和核心部件的结构形式。该装置可以实现"一机多能",开展不同破乳原理(离心场、脉冲电场、离心—脉冲电场)的实验,主要部件(电极、控制堰)结构尺寸可更换,脉冲电源的频率、脉宽、电压以及转鼓转速、流量等操作参数可调,可以开展不同组分、不同性质(含水量、液滴粒径等)乳状液的破乳试验。具有广泛的适用性、良好的操作性和分离效果。

桥丝式电火工品安全电流的预测

通过瞬态脉冲无损检测试验得到桥丝式电火工品的电阻和集总热散失系数等电热响应参数,利用这些电热响应参数分别采用Rosenthal的集总热参数模型和BP神经网络模型方法预测电火工品的安全电流。结果表明:两种方法预测的安全电流较高的电火工品,在相同的恒流脉冲下发火的概率较小。电火工品瞬态脉冲无损检测技术与BP神经网络模型方法相结合,可以用来预测电火工品的安全电流。

电热火工品复杂电磁波环境综合适应性设计方法研究

为寻找电热火工品复杂电磁波环境适应性设计方法,对常用的电热火工品电磁波环境适应性设计方法进行比较分析,重点研究了TVS二极管滤波元器件对电热火工品连续及脉冲电磁波环境下的响应特性影响;试制了TVS二极管滤波元器件电磁波环境适应性电热火工品验证样品,并对验证样品进行了发火和输出性能试验。结果表明TVS二极管能够有效衰减复杂电磁波环境下的感应电流,并且验证样品较原产品性能无明显差异。

基于电磁脉冲成形技术的电缆接头压接装置的研制及实验研究

电缆接头压接质量直接决定着电缆线路的安全运行。然而,现有的液压压接方式受限于机械工艺、技工经验等因素,难以确保电缆接头的可靠压接。为此,尝试将电磁脉冲成形技术引入电缆接头的压接,成功研制出一套新型电缆接头压接装置,其最大放电能量为28 kJ、最大工作电压为20 kV。在此基础上,开展70 mm^2电缆与接头的压接实验,分别从接头的力学性能和电学性能两个方面对电磁脉冲成形技术与现有液压技术进行对比分析,同时还探讨了充电电压对压接电缆接头性能的影响规律。结果显示:电磁脉冲成形技术可实现电缆接头的有效压接。在一定充电电压(12 kV)下,相较于液压压接方式,电磁脉冲成形技术所压接的电缆接头拉伸强度至少提升35%,而接头处电阻降低则达36.15%。实验还发现,压接接头的拉伸强度和接触电阻与充电电压存在一定依赖关系,随着充电电压的提高,压接接头的拉伸强度随之增强,接触电阻则随之减少。此外,还通过仿真研究对上述现象予以解释。

脉冲电场预处理胡萝卜片微波干燥试验

为考察脉冲电场预处理对胡萝卜片微波干燥特性的影响,以胡萝卜片微波干燥单位时间降水率和复水率作为试验指标,设计了4因素(脉冲频率、电场强度、微波功率密度和切片厚度)二次回归正交组合试验,得出经预处理后胡萝卜片微波干燥失水速率曲线。用SPSS软件进行回归分析,得到预处理后胡萝卜片微波干燥动力学方程和各指标回归方程,并对指标进行了综合优化。结果表明:经脉冲电场预处理后胡萝卜片微波干燥动力学方程分段适用Page模型;脉冲频率和电场强度对胡萝卜片微波干燥单位时间降水率影响显著;脉冲频率对复水率影响显著,电场强度对复水率影响不显著;最优工艺组合为脉冲频率30Hz、电场强度2.0kV/cm、微波功率密度1.0W/g和切片厚度4.0mm;在最优工艺条件下,胡萝卜片单位时间降水率和复水率均得到提高。

多自由度超声波电机的研究进展和展望

超声波电机具有低速大力矩、响应快、分辨率高和抗电磁干扰等优点,能直接驱动,使其在机器人、工业仪器仪表、安防等领域有着广阔的应用前景。多自由度是超声波电机研究领域的前沿课题。分类探讨了近年来出现的几种多自由度超声电机的结构、机理、性能及其特点,给出一些具有代表性的实例,总结了多自由度超声波电机的主要研究成果和应用状况,对多自由度超声波电机的今后研究重点和发展方向提出了建议。

双路绝缘栅型场效应管亚微秒级电火花脉冲电源

以绝缘栅型场效应管 ( MOSFET)作为开关元件的独立式单路控制微能脉冲电源设计存在着缺陷 ,不利于稳定加工 .通过对实验中采集到的波形分析 ,找出了缺陷产生的原因 ,在此基础上 ,设计了双路控制的 MOSFET开关电路 ,并根据 MOSFET的开关特性 ,采用合理电路参数 ,计算出理论波形 .通过对比实验 ,不仅验证了实际波形与理论波形吻合 ,而且改进后的电源可以将波形有效压缩至亚微秒级 ,加工表面放电痕的形貌得到了极大改善 ,提高了加工的尺寸精度和表面精度 。

废油双场耦合破乳装置与结构优化

乳化油液破乳脱水在工业废油资源化工艺中极为重要。目前,传统的脱水工艺及装置难以高效地实现含水废油的破乳脱水处理。提出耦合高压脉冲电场和射流离心场完成废油乳化液快速脱水。通过装置工作流程设计及耦合单元结构的优化设计,设计出双场耦合脱水机械装置。装置试验表明,双场耦合破乳脱水装置工作性能稳定,能够有效快速地实现乳化油的油水分离处理。

静电放电对电火工品作用机理分析与试验研究

在分析电火工品静电作用机理的基础上,利用瞬态脉冲试验原理研究了静电放电对电火工品的性能影响。分析了因电火工品个体差异导致分组不均给试验带来的影响,提出用瞬态脉冲试验得到的温升参数对样品进行分组,以保证试验样品的一致性。研究结果表明,经过静电放电试验后,电火工品温升值变大,平均作用时间变长。说明可以用瞬态脉冲试验法检测经静电放电后电火工品的性能变化。

用瞬态脉冲试验研究射频试验后电火工品的性能变化

介绍了瞬态脉冲试验原理,利用瞬态脉冲试验研究了电火工品经过射频作用后发火性能的变化,发火试验的结果说明:射频试验功率越大,温升越高,火工品的平均发火作用时间就越长。研究结果表明瞬态脉冲试验能够反映电火工品受射频能量作用后的性能变化。

电磁脉冲电场探头校准装置及不确定度评定

研制了一种核爆电磁脉冲电场探头校准标准装置,该标准装置利用TEM小室产生标准电场,可完成核爆电磁脉冲电场传感器频域及时域校准工作,为核爆电磁脉冲电场传感器的研制及性能考核提供了技术途径。文章还对频域及时域校准方法的不确定度进行了评定。

激光脉冲能量测试装置的设计及实验研究

在激光钎焊过程中,为了达到理想的焊接效果,光斑聚焦处能量的控制是一关键因素,能量的测试显得尤为重要。设计了一种激光脉冲能量的测试装置,利用该装置对KJG-1YAG-400A激光焊机脉冲能量进行测量;并通过建立数学模型从理论上分析了测量过程中的热损失,得出了测试装置吸收激光能量后热电偶电阻随时间变化的曲线,经过计算修正后,得到单脉冲激光能量与脉冲电流、脉宽之间的相互关系。通过实验得出,该种测试装置及方法对于脉冲激光能量测试是可行的,同时降低了测试难度,节约了测试成本。

桥丝式电点火头发火时间的预测

通过瞬态脉冲无损检测试验得到桥丝式电点火头的电热响应参数,利用电热响应参数分别采用数学模型和人工神经网络模型预测电点火头的发火时间,并与实测发火时间进行比较。结果表明,人工神经网络方法与电火工品瞬态脉冲无损检测技术相结合,用来预测电点火头的发火时间,是电火工品瞬态脉冲无损检测领域的一条新的途径。

静电放电小空间测试装置性能分析与验证实验

为了满足核辐射条件下静电放电(ESD)瞬态脉冲场小空间测试的需要,基于有源电光调制法研制了一种经济实用的传感器,并利用该传感器搭建了光纤传输式瞬态电场测试装置。在介绍传感器设计与研制过程的基础上,对测试装置的电性能进行了实验研究。通过频域信号注入实验、方波脉冲注入实验及方波脉冲辐照实验,对测试装置的响应时间以及线性度等指标进行了性能分析;通过ESD脉冲辐照实验,对测试装置性能进行了综合验证。实验结果表明,该测试装置的响应时间<1ns,可用于ns级辐射场测试;其线性度良好,通过调整天线负载电容的取值可以调节测试灵敏度。该测试装置可用于静电放电辐射场的时域测试,能够在小空间测试静电放电瞬态脉冲场。

钴-60后装机放射源驱动电机卡堵检测装置设计

介绍了利用通用的光电装置实现对钴-60后装机放射源卡堵进行检测,使控制系统能够迅速准确地掌握电机状态,做出相关保护处理。硬件电路由光电检测和脉冲检测电路组成,该检测装置结构简单、安全可靠、通用性强,可以推广应用到其他医疗器械的检测当中。

电火工品电磁脉冲危害的测试实验

电火工品的电磁脉冲危害测量采用新型白光光纤温度传感器。测试系统含光纤温度探头、光纤调理器及其测控软件。系统由自带光源发出白光经耦合器进入光纤,传输到探头。探头感受桥丝温度变化并进行光线波长调制。调制光由同一光纤反射回耦合器后,经另一光纤送到光纤解调器,经过A/D转换、信号处理和D/A转换后,以模拟量输出。该信号被高速数据采集卡采集后送入计算机。