飞机电气系统模拟负载要求

飞机电气系统模拟负载通用要求本文件规定了对于飞机电气系统恒频交流模拟负载、变频交流模拟负载、高压直流模拟负载、低压直流模拟负载一般要求。本文件适用于飞机地面或机载试验用交流恒频、交流变频、高压直流、低压直流模拟负载箱，用以模拟飞机交/直流供电系统负载的综合电气特性，并消耗该供电系统的电能。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件。仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文GB/T30203-2013飞机电气系统特性GJB181飞机供电特性GJB1397飞机电气系统飞行试验要求HB6167.3民用飞机机载设备环境条件和试验方法第3部分：温度变化试验HB6167.4民用飞机机载设备环境条件和试验方法第4部分：湿热试验HB6167.18民用飞机机载设备环境条件和试验方法第18部分；电源输入试验HB6167.19民用飞机机载设备环境条件和试验方法第19部分；电压尖峰试验HB7087民用飞机电气安装技术要求HB8468民用飞机电气系统飞行试验要求3术语和定义GB/T30203-2013中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。模拟负载emulatedload用来模拟飞机电气系统各种用电设备工作特性的负载，同时消耗电气系统电能功率。可以分为有源模拟负载(电子负载)和无源模拟负载。电子负载electronicload电子负载是有源模拟负载的一种，依靠控制功率管的开关来模拟负载功半不同动态变化特性的设备，它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流。同时可以实现模拟负载短路等稳态和动态特性，电子负载是可以模拟感性、阻性和容性负载的用电设备。4.1按供电体制分类按照供电体制，模拟负载可分为：2a)变频交流模拟负载(单相、三相):用于变频电源供电的26V、115V/200V和230V/400V交流系统下的模拟负载，一般包括两种变频范围：b)恒频交流模拟负载；用于额定频率为400Hz,额定电压为26V、115V/200V和230V/400V交流系统下的模拟负载：c)高压直流模拟负载：用于额定电压为270V或540V的直流电源供电的模拟负载：d)低压直流模拟负载：用于直流电源14V、28V、42V供电的模拟负载。4.2按应用场合分类按照应用场合，模拟负载可分为：a)外场试验负载设备：用于在飞机外场电气系统试验时，使用的专用外场模拟负载设备。其电阻、电感负载元件应装于具有内部加强肋的铁皮壳体中，铁皮厚度不小于1.2mm。壳体设计要保证能满足相关规定的要求，并能防止水、砂、灰尘等进入壳体内，以免影响负载箱的正常工作。外场试验设备还应设计成装于滑动底板上的可移动装置；如模拟电子负载用于外场试验，应该满足外场环境实验要求：b)实验室模拟负载设备：用于飞机电气系统在实验室内进行电气系统地面验证试验时，使用的专用模拟负载箱或电子负载。模拟负载箱其底座下可不设置滑动底板，但要装配可以使其移动的装置。电阻、电感负载一般设计成整体结构，也可根据订购方要求，把电阻负载和电感负载分别装在各自独立的壳体内。实验室设备应用的模拟负载箱应设计成带轮子的可移动装置；c)机载模拟负载设备：用于在飞机飞行试验时，使用的用以考核发电系统性能指标的专用模拟负载设备，需根据飞机要求进行设计安装，同时该负载应该考虑满足机上振动冲击要求，与机载设备相比，要求可以放宽，应满足GJB1397、HB7087或HB8468的相关要求。4.3按负载工作特性分类按照模拟负载工作特点，模拟负载可分为：a)模拟线性负载：模拟在输入电压不同时，总阻抗在某一频率下总是一个常数的用电设备，其用电电流频谱与输入电压频谱相匹配：b)模拟非线性负载：模拟在输入电压不同时，其总阻抗总是变化的，电流频谱和输入电压频谱也无法直接对应的用电设备c)模拟恒功率负载：模拟当负载功率恒定时，与输入电压变化无关，或负载功率为某一定值时，负载电流与电压成反比的负载特性的用电设备d)模拟脉冲型负载：模拟由于设备本身的物理特性或内在的工作模式引起的在稳态条件下功率需求脉冲变化的用电设备：e)模拟电动机类负载：模拟在电动机类设备工作时，启动过程具有较大的冲击电流，在稳态工作时，可以等效为感性负载。4.4按供电需求分类按照模拟负载工作时，是否需要外加电源可以分为：a)有源模拟负载：需要电源的模拟负载，一般用来进行电信号放大，变换等。常见的有源模拟负载有三极管，品闸管，整流器，逆变器，开关电源，电动机等各类电子负载等。具有两个基本2)除了输入信号外，还必须要有外加电源才可以正常工作。…5.4模拟负载分路分档模拟负载应该根据供电系统一次配电设备和二次配电设备的实验需求进行分路设计，以模拟不同单个用电设备的工作特性。本文件中仅规定无源模拟负载箱的分路、分档要求，对于有源负载如电子负载等则根据系统设计要求进行规定。5.4.2交流负载箱分档根据供电系统实验要求，分档应满足模拟交流负载变化精度配置要求。设计负载箱时的端电压需要考虑线路压降、接点压降、元器件压降；按以下几种情况进行分档：a)电阻负载分档：按电流大小分档实现既可手动控制，又能计算机控制。通过档位组合，可以实现对功率大小的任意调节；b)电感负载分档：按电流大小分档实现既可手动控制，又能计算机控制；c)电容负载分档：按电流大小分档实现既可手动控制，又能计算机控制。5.4.3直流负载箱分档根据供电系统实验要求，分档应满足模拟直流交流负载变化精度配置要求。设计负载箱时的端电压需要综合考虑线路压降、接点压降、元器件压降。电阻负载分档：按电流大小分档实现既可手动控制，又能计算机控制。通过档位组合，实现对电流大小的任意调节5.5模拟负载电气设计要求恒频和变频交流模拟负载应能承受相应飞机供电特性标准GB/T30203-2013或GJB181规定的交流过电压，在规定时间内正常工作。对于变频交流模拟负载应该满足在频率发生变化条件下，达到系统配置功率要求，能够进行自动调节满足功率因数及功率要求，同时满足交流电气系统供电特性测试试验要求。直流模拟负载应该能承受相应飞机供电特性标准GB/T30203-2013或GJB181规定的直流过电压，在规定时间内正常工作。直流模拟负载应可以用于对地面电源、蓄电池以及发电机组产生的28V或270V直流电源的阻性负载的测试。满足直流电气系统供电特性测试试验要求。无源模拟负载箱的元器件设计按照本章要求进行5.5.2电阻负载应根据交流模拟负载类型配置电阻负载元件，配置的数量及线路联接应符合设定功率等级和分档调节的要求。功率因数应大于0.95,冷热电阻值的变化不应超过3%直流模拟负载箱应具有连续可变负载以及阶跃负载的调节功能。应根据交流模拟负载箱的类型配置电感负载元件，配置的数量及线路联接应符合设定功率等级和分档调节的要求。电感负载元件可采用带气隙的铁芯结构，也可采用空芯线圈。如采用带气隙的铁芯线圈由铁芯引起的电压波形总谐波含量不超过0.5%。功率因数不应超过0.05。5.5.4电容负载应根据交流模拟负载箱的类型配置电容负载元件，配置的数量及线路联接应符合设定功率等级和分5档调节的要求。电容负载元件可以采用标准CBB电容元件。当电容元件工作在交流电路中，损耗大，元件散热量大，为了保证电容元件稳定工作，在制作时，在元件内注入耐高温绝缘油，外壳做成全封闭式，既能通过绝缘油散热，又能保证电容元件的绝缘强度。应采用高可靠性继电器、接触器等元件作为模拟负载箱控制元件。在设计高压直流系统如270V或540V模拟负载箱时应考虑负载箱的开关器件等控制元件具备防电弧的功能。5.5.6电源输入装置对于恒频交流模拟负载箱以及变频交流模拟负载箱，散热凤机电动机输入电源控制装置及接线端应位于控制板右边(面对控制板时),交流输入电源控制装置及接线端应与前者的位置分开。总的功率输入应具有符合于额定容量的三相断路器或接触器进行控制与保护。供给28V直流模拟负载柜内部电路的所有工作电源应是测试电源的输出功率。使用前确认电子负载工作的输入电源为交流220V/50Hz,应具有保护装置。其规格符合国标规定要求，电源线的规格为单相电源线。5.5.7电功率接口要求交流模拟负载输入接线端应装设具有接线柱或连接器的接线板，以便联接输入电源电缆。接线柱或连接器应采用导电性能良好的材料制作，并应具有足够大的尺寸，以使之能承受两倍额定电流值。对于三相交流模拟负载，接线接口应分别标以A、B、C、N的标志。直流模拟负载输入接线端应装设具有接线柱或连接器的接线板，以便联接输入电源电缆。接线柱或连接器应采用导电性能良好的材料制作，并应具有足够大的尺寸，以使之能承受两倍额定电流值。接线接口应分别标以“+”“一”的标志5.6模拟负载结构设计要求外场用模拟负载箱(包括控制板和仪表板)应有防滴漏或不受潮湿影响的结构。所有电气元件均应有防滴漏结构或为不受湖湿影响的型式。模拟负载箱应安装适当的防护装置以防止外部碎片或杂物，如冷却空气中的杂物、操作人员或者维护人员意外造成的外部杂物等，防止外物吸入。对应交直流电子负载其结构应该满足电子类产品结构设计规范要求。试验室用模拟负载箱不要求防滴漏结构。5.7模拟负载控制方式交直流模拟负载箱的控制方式可以是手动控制和自动控制两种方式，但是变频交流系统模拟负载箱需采用闭环反馈自动控制方式。交直流模拟电子负载控制方式一般采用自动控制方式。交直流模拟负载箱控制采用手动控制方式时，面板上装有接通每一路负载的开关，负载接通，相应的负载指示灯亮。在专用模拟负载中，由于需要功率因数可调，所以每一路负载都设计有接线社，可与其他支路配合使用以满足使用要求。负载采用开关和接触器结合控制。在阻性模拟负载中，按负载可调的要求，每一路负载配有电位器，电位器安装在成件板上，且标识与面板上的支路标识一致，若有需要，可将负载箱前门打开进行微调。自动控制模拟负载箱由计算机控制系统显示负载电流、电压、功率因数等参数。负载箱设置风冷功能，其中风机与负载箱控制设置互锁功能或具有告警功能。每路负载均通过接线柱或接线排输出，各输出端子标识明确。模拟负载箱接线采用并联方式，为了便于与计算机的配套性和手动操作的安全性，采用低压直流继电器控制，小规格负载采用功率型继电器控制，大规格负载采用直流操作交流接触器控制，接收来自测试负载控制台或计算机的控制信号。控制信号线为电压+极、一极并联。为了保证各种负载的长期稳定工作，所有负载箱均安装有强力轴流风机，通过直流继电器转接控制所有自动控制负载控制线均应通过相应航空插头座集中控制连接，避免人为接线造成的接线错误。5.8交直流有源模拟负载(电子负载)的设计要求交直流电子负载应可以模拟定电流、定电阻、定功率、动态负载、功率因数可调负载以及正弦波、谐波、峰值因数波等多种模拟波形的负载。可用于飞机交直流电源系统的电源稳定性、负载稳定性、输出电压调整和瞬态特性等参数的测试以及电源启动和限流特性的测试。一般要求包括；a)可交直流两用，具有定电流、定电阻、定功率工作模式，可以仿真定电流、定电阻、电感性以及电容性的负载：b)电流波形相移在加载过程可调节：c)具有静态加载、动态加载、组测试等加载模式；d)可进行电压、电流以及频率的测量。5.8.2详细要求电子负载主要用于飞机电气系统电源设备、蓄电池设备、充电器、直流电动机等的性能测试，用于检测飞机电气系统在该负载下是否满足技术指标要求。详细设计要求一般包括：a)应具有恒电压、恒电流、恒电阻、恒功率测试功能；b)具备较高动态测试功能，可设置上升与下降斜率，支持在线更改参数；c)过电压过电流/过功率/过温度/极性反接等全方位智能保护：d)可在负载输入端模拟短路状态，用以测试被测设备在输入短路时的应对能力e)短路开启瞬间，负载自动增大功率保护容限；f)具备对电池恒压充电功能；g)具备可调硬件电流、功率限制值，可有效对被测试设备提供可靠保护；h)可保存/调用波形数据，支持快速调用功能：D提供应用功能，可模拟容性和感性负载上电过程，还可对电池的放电过程进行测试：J电压极性显示可设置为正值(十)或负值(一)k)支持上位机控制通信接口方式操作环境：温度：0℃~40℃:相对湿度：20%~90%存储环境：温度：-20℃~60℃;相对湿度：20%～90%。5.9位置要求电气模拟负载应该按照应用场合，符合相关设备安装要求，除非另有规定，有源模拟负载(电子负载)的位置要求如下：a)远离易燃易爆易腐蚀介质：如酒精、稀释剂、硫酸等易燃易爆腐蚀材料；b)远离热源、避免日晒；c)远离锅炉、加湿器、水源等；d)远离强电磁干扰源：e)远离明显的振动及冲击：f工作环境要求通风良好。无粉尘。请保持通风口周围15cm内空旷，无任何杂物：7g)必须避免温度的急剧变化，温度的急剧变化会使水气凝结于机器内部。当出现水气凝结时，禁止使用有源模拟负载。5.10电气安全与接地模拟负载要有一定的绝缘电阻：通常要求模拟负载箱等固定电气设备导电组件之间和导电组件与壳体之间的绝缘电阻在冷态下不低于20兆欧，热态下不低于2兆欧，湿热状态下不低于1兆欧；可移动的电气电子设备如电子负载应还高些，一般在使用电气设备的过程中应保护好绝缘层，预防绝缘层受伤或老化。模拟负载箱应设置易于接近的接地螺栓。所有电能输入端包括交流中线和直流负线端，应与机壳接地线电气隔离。设备底板不应用作电能的回路。5.11模拟负载整体计量5.11.1系统检验周期模拟负载及其负载箱的校验周期一般确定为一年，并留有计量接口，方便计量仪器接入进行校准。对于模拟负载箱指示仪表为指针式仪表的，按照表头指示的准确度进行计量，每一仪表的对应量程，至少校准三点。指示仪表为数字显示的仪表则需要按照制造商提供的准确度等级进行周期校准，包括数字仪表的示值误差和量程误差规定等参数。5.11.2环境条件与要求模拟负载系统的检查校验应在室内进行，环境条件为标准条件。5.12可靠性模拟负载的可靠性应满足专用技术规范规定的指标。5.13维修性调整、修理和更换零部件时，应能在尽量少分解和拆卸其他零部件下进行。所用工具均应尽量采用一般手工工具。电气模拟负载是消耗电能的设各，因此在工作过程中会产生热量，应根据电气试验要求采用适当的散热手段如风冷、油冷、水冷等，以确保电气模拟负载的正常工作。5.15环境适应性模拟负载在下述条件或经受下述条件后，应能按本文件的规定正常工作。电子负载由于器件环境要求的限制，其环境适应性要求可以适当放宽。5.15.2试验室用模拟负载试验室用模拟负载的环境适应性要求如下；a)温度：工作环境温度为0℃~55℃;贮存环境温度为-55℃~70℃;b)湿度：在整个工作环境温度范围内相对湿度为0~95%。5.15.3外场用模拟负载外场用模拟负载的环境适应性要求应满足相应外场试验设备专用规范的要求85.15.4机载模拟负载设备机载模拟负载设备的环境适应性要求应按相应机载用电设备的规定。模拟负载应当对操作设备的人员及其工作范围附近的其他人员提供足够的安全保护带电的接线端子、旋转部件如风机及发热的元部件表面均应加防护装置以防止意外接触。所有的旋转或运动部件应该有遮挡防护装置，以避免设备在正常工作时的意外接触，应符合国家规定的安全标识模拟负载在工作运行时总噪音等级在7m远处不得超过85dB。噪音吸收设备应保证在3m处噪音不超过80dB或者符合使用场合的要求模拟负载的电磁环境效应符合HB6167.18和HB6167.19相关部分的要求模拟负载应能在经受住铁路平板车，载货汽车以及飞机等运输中所施加的各种载荷除本文件规定外，模拟负载结构采用的所有材料与零件都应符合相应的国家标准或行业标准。5.20.2非金属材料与零件所有非金属材料与零件(包括塑料、纤维制品和保护层等)应能承受本文件规定的环境条件的影响为满足本文件的要求，可对非金属材料与零件进行处理。5.20.3金属材料与零件所用金属材料与零件应具有抗腐蚀性能或是经过适当抗腐蚀处理的金属材料与零件模拟负载包括所有突出部分在内的最大尺寸应符合专用技术条件的规定。模拟负载的重量应符合专用技术条件的要求。5.23颜色与涂漆模拟负载的所有金属表面应采用符合国家标准、行业标准或企业标准的防锈程漆涂败，金属表面的预处理应按相应的国家标准、行业标准或企业标准进行颜色应符合专用技术条件或订货合同的要求。5.24标志和代号模拟负载的标志和代号应符合专用技术条件和图样的规定。模拟负载的零件、组件、部件制造应符合专用技术条件和图样的规定。验证是为了确定模拟负载是否达到本文件第5章的要求。应通过检查、分析、试验及其组合方式进行验证。验证是承制方的职责，但订货方或检验部门具有现场观察和进行任何验证的权力。本文件规定模拟负载的检验分类一般包括：a)出厂检验；b)型式检验。具体检验规则按型号专用规范的规定。6.2检验条件除另有规定外，一般检验与试验都应在温度15℃~35℃,相对湿度20%~80%6下进行。6.3检验方法模拟负载应按照下述要求进行检查：d颜色与涂津e)标志和代号；6.3.2电气试验所用外部测量仪表的读数准确度应高于被测值要求准确度。所用的测量仪表都应是检验过的合格仪表。以下所列试验过程主要适用于无源模拟负载一模拟负载箱，对电子负载的电气试验应满足地面电子类设备的电气试验通用要求6.3.2.2测量仪表的校准外部校准用的标准仪器应通过模拟负载箱的测量仪表上校准插孔连接。恒频交流模拟负载箱输入符合要求的115V/200V、400Hz三相交流电源，变频交流模拟负载输入应符合变频115V/200V和230V400V交流电源，低压直流以及高压直流模拟负载也应符合其对相应的输入电源的要求。测量仪表应对照校准用的标准仪器进行校准。每一块仪表的每一量程至少要校准三点，频率表应在额定频率下校准。测量仪表应符合5.11规定的准确度等级。6.3.2.3绝缘测定与试验在环境试验和连续工作试验前，应确保负载引出线与模拟负载箱壳体间的绝缘电阻符合产品规范的要求。模拟负载箱各独立电气回路对地及回路间应能承受顺率为50Hz、波形尽可能为实际正弦波、产品规范规定的试验电压、历时1min的绝缘介电强度试验。绝缘介电强度试验时负载引线和壳体之间不应被击穿，其表面应无闪络6.3.2.4风机联锁保护试验断开冷却风扇电动机电源，此时模拟负载箱交流输入电源应不能被接通。当模断开冷却风扇电动机电源，模拟负载箱交流输入电源应自动断开，且不应引起模拟负载箱的损伤6.3.2.4.2空气压力试验模拟负载箱在额定负载下工作，将冷却空气通道阻塞进行压力试验，然后，冷却风扇停拟负载箱仍在额定负载下工作，再次进行压力试验。两种试验状态下，空气压力敏感装置工开模拟负载箱400Hz交流输入电源，模拟负载箱应不发生损伤。直流负载柜应可以在全载条件下连续运行一个小时。在不带载的条件下，负载柜应可以在5min之内冷却下来，而且可以执行多个返回到完整的负载，而不损坏组件。模拟负载箱应进行电气性能试验，以便确定从空载到额定负载的准确性能。试验时，模入