某航空电子设备绝缘介电强度试验故障分析

某航空电子设备绝缘介电强度试验故障分析

航空电子设备的工作环境复杂而特殊，如果某些性能不能达到既定的指标，电磁、辐射等诸多的干扰因素就会给飞机的安全飞行和控制造成及其恶劣的影响，其中绝缘介电强度就是一项重要的性能指标。为了提高航空电子系统的稳定性，可靠性，加强其抗干扰的能力，在产品的试验过程中，就必须对其绝缘介电强度做严苛的要求，并保证其通过试验大纲的要求。因此，本文对某航空电子设备在绝缘介电强度例行试验中出现的故障进行分析并提出解决方案。

标签：航空电子设备;绝缘介电强度;故障分析

1 绝缘介电强度

本文中的航空电子设备是典型的低压电气产品，而在低压电气产品的技术性能中绝缘介电强度是很重要的性能指标，该指标直接反映航电设备的绝缘性能及其安全性能[1]。绝缘介电强度是电介质所能承受的最大电场强度，是衡量绝缘材料和电气设备的一项重要性能和质量指标。在正常工作电压下，规定产品应不失去其良好的绝缘性能，如能通过标准要求的绝缘介电强度试验，则认为低压电气产品满足绝缘介电性能要求。绝缘介电强度测量是在相互绝缘的部件之间或绝缘部件与地之间，在规定的时间内施加规定的电压，以此来确定电气产品在额定电压下是否能安全工作，能否耐受由于开关、浪涌及其它类似现象所导致的过电压的能力，从而评定低压电气产品绝缘材料或绝缘间隙是否合适。如果产品有缺陷，则在施加试验电压后，会产生击穿放电或损坏。

2 航电产品绝缘介电强度的要求及试验方法

HB6516-91中关于绝缘介电强度的测试要求如下：

定型样机处于不通电状态（必要时按规定断开有关电路）用频率为50Hz、功率不小于5kw的绝缘介质击穿装置的两个输出接线端依次分别连接到规定的测量点上，逐渐增加电压，在规定的试验电压下至少保持1min，然后再逐渐降低电压，在试验期间，应无飞弧火花、闪烁、电晕、击穿等现象。为了避免在绝缘破坏的情况下所造成的过分损伤，试验设备或试验线路中应加入一个自动保护器件。该项试验一般不應重复进行，必须重复进行时，试验电压应降到前次试验值的75%。

另外，GJB 360A-96《电子及电气元件试验方法要求》中涉及到300类基本电性能试验方法，根据其中的方法301“介质耐电压试验”确定了试验条件应该满足如下要求：

①施加电压的持续时间为60s;

②施加电压速率500V/s（应尽量均匀地从零增加到规定值）。

3 故障现象及定位

3.1 故障现象

根据上述内容的航标和国军标要求，进行绝缘介电强度试验前，要将相关电路断开，因某航电设备电子组件A的航空插头与机箱壳体之间有复杂的相关电路，在测试时需要寻找一个容易断开的点进行断开。

试验中，该航电设备201401#电子组件A在进行例行试验的绝缘介电强度测试时，测试设备报警，绝缘介电强度测试不合格。

3.2 故障定位

3.2.1 电子组件机箱组成

电子组件A机箱组成如下：机箱壳体，母板，航空插头（28V电源入口含滤波器），计时器、继电器、机箱焊线。

3.2.2 故障分析

如图1所示，绝缘介电强度试验时，测试设备正端连接机箱航空插头A针（+28V），负端连接机箱壳体。绝缘介电强度考核的对象是航空插头与机箱壳体之间的耐压，而不是中间的相关电路，但是该组件的航空插头与机箱壳体地之间有很多相关电路（在测试时，电路不容易断开，只有X2与机箱壳体之间的焊线方便断开）。

绝缘介电强度试验时，引起测试设备报警的因素有：产品绝缘介电强度不合格和产品有线路没有完全断开。线路没有完全断开的因素有：航空插头、滤波器、计时器、继电器、机箱焊线（试验时，保险丝是拔下的，所以不在故障树中）。

建立故障树如图2所示。

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图2 故障树

①航空插头

航空插头的各个插针与壳体是断开状态，但是航空插头与滤波器焊装灌封在一起，在试验时无法断开。

同时进行试验的电子组件A的航空插头与同时进行试验的电子组件B航空

插头型号相同，均为中航工业158厂生产，电子组件B顺利通过技术鉴定试验和例行试验中的绝缘介电强度检测，且电子组件A也顺利通过了技术鉴定试验中的绝缘介电强度检测。

通过上述试验，说明航空插头没有问题。

②滤波器

滤波器与航空插头是焊装灌封在一起，例行试验的滤波器编号为1714/10（2014年第17周第10只），寻找了一只同一批次滤波器（编号：1714/43）进行单独测试，将耐电压测试仪的正端连接插头A针，负端连接滤波器壳体，电压从0V匀速增加至500V（10s内），从施加电压到测试结束共计60s，确认此滤波器可以满足500V耐压性能。

通过上述试验，说明滤波器没有设计问题。

③计时器

例行试验的绝缘介电强度试验未通过后，对计时器进行检测，系统通电检测，产品功能正常，计时器工作正常，说明计时器没有出现问题。

计时器安装在机箱前面板，需要拆开前面板才能断开相关线路，拆装和恢复不宜操作。

④继电器

例行试验的绝缘介电强度试验未通过后，对继电器进行检测，系统通电检测，产品功能正常，继电器工作正常，说明继电器没有出现问题（继电器：两个触点耐压1000V，线圈对壳体耐压750V）。

继电器安装在机箱前面板，需要拆开前面板才能断开相关线路，拆装和恢复不宜操作。

⑤机箱焊线

核查电子组件A图纸和例行试验机箱焊装的一致性，确认例行试验机箱焊装符合图纸要求，+28V GND（X2）与机箱壳体有连接线，如图3所示。<E：＼书＼排版＼中小企业管理与科技·上旬刊201601＼文件＼13-3.jpg>

图3 28V地与机箱壳体有连线

对比技术鉴定试验件机箱和例行试验件机箱的+28V GND与机箱壳体接线关系不一致，技术鉴定试验件201202#机箱的+28V GND（X2）与机箱壳体没有连接线（如图4所示），例行试验件201401#机箱的+28V GND（X2）与机箱壳