Analiza zaburzeń piorunowych indukowanych w modelu wiązki kablowej statku powietrznego

W artykule dokonano analizy zaburzeń pochodzenia piorunowego, indukowanych w odcinku modelowej wiązki kablowej, ułożonej nad płaszczyzną metalową, w oparciu o przedstawione wyniki badań eksperymentalnych oraz komputerowych. Do przygotowania układu fizycznego użyto typowych lotniczych przewodów i oplotu ekranującego. Badania przeprowadzono dla wybranych wartości obciążenia linii oraz przy kilku sposobach uziemienia ekranu otaczającego wybrane przewody. W nieekranowanej linii tej samej wiązki wymuszano przepływ prądu udarowego. Zarejestrowano przebiegi czasowe napięć i prądów w określonych punktach systemu, będące efektem obecności zaburzenia piorunowego oraz sprzężeń pojemnościowych i indukcyjnych pomiędzy przewodami. Wyniki badań eksperymentalnych były podstawą do weryfikacji rezultatów symulacji komputerowej wykonanej
w pakiecie oprogramowania CST Studio Suite 2017. Na bazie przygotowanej struktury trójwymiarowej badanego układu program umożliwił uzyskanie obwodowego modelu linii transmisyjnej, użytego w późniejszych obliczeniach w dziedzinie czasowej. Badania wykazały zależność konfiguracji obciążenia linii i sposobu jej ekranowania na kształt i wartość szczytową obserwowanych przepięć w układzie. Rezultaty obliczeń komputerowych charakteryzowały się dobrą zgodnością z wynikami eksperymentalnymi. Różnice wynikały między innymi ze stopnia dokładności odzwierciedlenia struktury 3D modelu fizycznego, sposobu zdefiniowania prądu wymuszającego oraz parametrów samej symulacji komputerowej.

Pełny tekst (pdf)

[1] K. Filik: Badanie odporności zespołów awioniki statków powietrznych na narażenia LEMP, Przegląd Elektrotechniczny, R. 90, Nr 10, 2014, s. 60-63.
[2] K. Filik, G. Masłowski: Analiza przepięć indukowanych pochodzenia atmosferycznego w systemie nawigacyjno-komunikacyjnym statku powietrznego, Przegląd Elektrotechniczny, R. 92, Nr 8, 2016, s. 263-267.
[3] P.R. Clayton: Introduction to Electromagnetic Compatibility, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
[4] H.W. Ott: Electromagnetic Compatibility Engineering, John Wiley & Sons, Inc., 2009.
[5] F.A. Fisher, J.A. Plumer, R.A. Perala et al.: Lightning Protection of Aircraft, Lightning Technologies Inc., 1990.
[6] CST Computer Simulation Technology GmbH: CST STUDIO SUITE® help documentation, 2017, http://www.cst.com.
[7] H. Kaden: Wirbelströme und Schirmung in der Nachrichtentechnik, Springer Verlag, 1950.
[8] F. Hiedler, J. Cvetić: A class of analytical functions to study the lightning effects associated with the current front, European Transactions on Electrical Power, Volume 12, Issue 2, Version of Record online: 22 MAR 2007.
[9] F. Heidler, Z. Flisowski, W. Zischank, Ch. Bouquegneau, C. Mazetti: Parameters of lightning current given in IEC 62305 – Background, experience and outlook, 29th ICPL conference, 2008, Uppsala, Sweden.