Моделирование переходных процессов на контактах коммутационного аппарата

Электроника, электрика / Электромонтаж / Строительство электростанций
Administrator
1 110
14-03-2017, 22:32
0

При отключении короткого замыкания в электрической сети на контактах коммутационного аппарата происходит непрерывное изменение напряжения, динамика изменения напряжения зависит как от конструкции коммутационного аппарата, так и от параметров электрической сети, в которой установлен аппарат; для моделирования переходного процесса на контактах коммутационного аппарата использовались интегральные динамические модели электрической дуги, параметры этих моделей определялись по экспериментальным осциллограммам тока и напряжения по специально разработанной методике; моделирование проводилось в программной среде MatLab.

I. Введение

Для описания сложных физических явлений, происходящих в цепях, содержащих коммутационные аппараты, необходимо иметь математическую модель электрической дуги. Существует ряд подходов к моделированию дуги. Первый подход предполагает описание физических процессов в столбе дуги, что приводит к необходимости решения основных уравнений для дуговой плазмы. Решение же системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, которые описывают состояние дуговой плазмы, в сочетании с уравнениями цепи, в которой горит электрическая дуга, представляет собой нелегкую, а порой и неразрешимую задачу.

При втором подходе для построения математической модели дуги используется интегральное уравнение энергетического баланса. Такие модели целесообразно использовать при расчетах взаимодействия дуги в коммутационном аппарате и электрической цепи, в которой установлен этот аппарат. Для их построения достаточно иметь полученные при испытаниях осциллограммы тока и напряжения на дуге. Модели этого типа называются интегральными динамическими моделями электрической дуги и представляют собой класс нелинейных дифференциальных уравнений первого, второго и более высоких порядков.

II. Определение параметров модели электрической

ДУГИ С ПОСТОЯННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ

Первыми динамическими моделями дуги такого типа были модели Майра и Кассии. Они использовались исследователями для проведения качественного анализа процессов в цепях с электрическими дугами.

Определим оценки параметров динамической модели дуги с постоянными коэффициентами. В качестве иллюстрации работоспособности методики определим параметры наиболее популярной среди двухпараметрических моделей электрической дуги - модели Майра:

Для получения оценок параметров модели дуги применим метод наименьших квадратов. В связи с тем, что данный

метод может быть использован для идентификации лишь линейных по параметрам моделей, целевую функцию суммы квадратов невязок для модели Майра запишем в следующем виде:

Для того чтобы минимизировать целевую функцию суммы квадратов невязок для модели Майра, частные производные от нее по каждому из параметров приравняем к нулю.

Получаем систему уравнений, в которой значения тока и напряжения берутся с осциллограммы коммутации цепи, проводимость определяется по закону Ома, производные проводимости дуги по времени dg_i/dt для

различных моментов времени вычисляются численно. Решив систему уравнений, получаем значения параметров Р₀, Q₀, постоянной времени модели Майра 0 = Q₀|Р₀и их оценки.

Расчеты были проведены в программной среде MatLab для выборки из 18 наблюдений, взятых с зависимостей тока и напряжения от времени. Погрешность определения параметров составила 0,014 % для Р₀, 0,17 % для Q₀, 0,16 % для 0. Таким образом, по результатам приведенных расчетов определения погрешности параметров можно сделать вывод о том, что при «незашумленных» исходных данных с помощью метода наименьших квадратов можно получить достаточно точные значения оценок параметров модели Майра.

III. Определение параметров модели электрической

ДУГИ С ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ РАЗМЕРАМИ

Если необходимо правильно передать не только качественную картину, но и дать количественные оценки процесса гашения дуги в конкретной цепи, то двухпараметрические динамические модели становятся непригодными. В случае же, если моделирование производится при проектировании контактно-дугогасительной системы, целесообразно использовать модели дуги с изменяющимися геометрическими размерами, которые учитывают изменение длины и сечения столба дуги, для более точного описания поведения электрической дуги. В результате выполнения вычислений и некоторых преобразований получим динамическую модель электрической дуги с изменяющимися геометрическими размерами:

Для ряда характерных способов стабилизации дугового разряда в пространстве можно приблизительно считать либо сечение дуги неизменным, либо ее длину.

Моделирование электрической дуги отключения в коммутационном аппарате с учетом цепи, в которой установлен аппарат, осуществлено в среде MatLab.

Полученные результаты хорошо согласуются с опубликованными ранее положениями по теории восстанавливающегося напряжения на контактах коммутационных аппаратов.

Источник: не определен

Обсудить на форуме

Моделирование переходных процессов на контактах коммутационного аппарата

Комментарии

Методика оценки показателей надёжности электроснабжения в условиях ухудшенного качества электрической энергии

Вынос потенциала в сеть напряжением до 1 кВ при замыканиях на землю в сети напряжением выше 1 кВ

Компьютерное моделирование динамических режимов работы силового трансформатора новой конструкции

Схема управления лампой сканера в МФУ HP LaserJet 3380

Электронное зажигание

Расчет RC цепи

Моделирование переходных процессов на контактах коммутационного аппарата

Комментарии

Похожие статьи:

Методика оценки показателей надёжности электроснабжения в условиях ухудшенного качества электрической энергии

Вынос потенциала в сеть напряжением до 1 кВ при замыканиях на землю в сети напряжением выше 1 кВ

Компьютерное моделирование динамических режимов работы силового трансформатора новой конструкции

Схема управления лампой сканера в МФУ HP LaserJet 3380

Электронное зажигание

Расчет RC цепи