Výzkum v oblasti částečných výbojů leteckých systémů

Ondřej Kabot

Doctoral thesis

Research on partial discharges in aerospace systems

Abstract:

V leteckých systémech jsou dnes používány takové napěťové hladiny, které zamezují možnosti vzniku částečných výbojů. Tato úroveň je odvozena od Paschenova zákona. Vzhledem k omezené napěťové hladině a zvyšující se elektrifikaci leteckých zařízení, dochází k nárůstu odběrů elektrické energie, a s tím i ke zvyšování průřezů vodičů a dimenzování komponent, aby dostačovaly těmto nárokům. To má za výsledek nárůst hmotnosti letadel a snižování efektivity provozu. Použitím vyššího napětí by došlo jak ke snížení průřezů vodičů, tak ke snížení váhy proudovodných komponent uvnitř používaných strojů, což by znamenalo snížení hmotnosti instalovaných elektrických zařízení a rozvodů, a tím i zlepšení ekonomiky provozu letadel. Problémem jsou však částečné výboje, jejichž přítomnost je nežádoucí a mohla by ohrozit bezpečnost letového provozu. Důvodem je, že pokud je aktivita částečných výbojů přítomna dostatečně dlouho, degraduje izolační systémy a může způsobit jejich selhání. Za tímto účelem je nutné prozkoumat vliv tlaku na vznik a vývoj částečných výbojů a nalézt způsoby, jak toto nebezpečí eliminovat, či jak jej bezpečně detekovat, aby nedošlo k selhání izolačního sytému uvnitř letadla a následné katastrofě. V této práci je zkoumán vliv tlaku a parametrů dutinky na vnitřní výboje v dielektrických systémech.

Abstract:

In aircraft systems today, voltage levels are used that prevent the possibility of partial discharges. This level is derived from Paschen's law. Due to the limited voltage level and the increasing electrification of aircraft equipment, power demands are increasing and with it the cross sections of conductors and dimensioning of components to meet these demands. This results in an increase in aircraft weight and a reduction in operational efficiency. The use of higher voltages would both reduce the cross-sections of the conductors and reduce the weight of the current carrying components within the machines in use, resulting in a reduction in the weight of the electrical equipment and wiring installed and thus improving the economics of aircraft operation. However, partial discharges are a problem, the presence of which is undesirable and could endanger the safety of flight operations. This is because if present for long enough, it degrades insulation systems and can cause them to fail. To this end, it is necessary to investigate the effect of pressure on the generation and development of partial discharges and to find ways to eliminate this hazard, or to detect it safely, so as to avoid the failure of the insulation system inside the aircraft and subsequent disaster. In this work, the effect of pressure and cavity parameters on internal partial discharges in dielectric systems is investigated.

Keywords

Částečné výboje, letecké systémy, Paschenova křivka, izolační systémy

Keywords

Partial discharges, aircraft systems, Paschen’s law, insulation systems

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 26. 6. 2024
• Supervisor: Lukáš Prokop
• Reader: Josef Pihera, Peter Braciník, Petr Kačor

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Doctoral programme:
Elektroenergetika