Influence of quasi-static gas pressure changes on electric arc modelling in electrotechnological devices

• Autorzy: Sawicki A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ quasi-statycznych zmian ciśnienia gazu na modelowanie łuku elektrycznego urządzeń elektrotechnologicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents exemplary applications of devices with electric arc in gases of varying pressure used in industry practice and variants of the approximation of static arc characteristics. The article also contains an analysis of the influence of pressure changes on an arc damping factor function and presents mathematical arc models with a quasi-statically variable pressure parameter. The tests also involved simulations of processes in a simple circuit with an arc. The article also contains the results of calculations in the form of the evolution of dynamic voltage-current arc characteristics influenced by pressure changes.

PL

Podano przykłady zastosowania w praktyce przemysłowej urządzeń z łukiem elektrycznym w gazach o różnym ciśnieniu. Przedstawiono różne warianty aproksymacji charakterystyk statycznych łuku. Przeanalizowano wpływ zmian ciśnienia na funkcję współczynnika tłumienia łuku. Opracowano modele matematyczne łuku z quasi-statycznie zmiennym parametrem, jakim jest ciśnienie. Wykonano symulacje procesów w prostym obwodzie elektrycznym z łukiem. Zaprezentowano wyniki obliczeń w postaci ewolucji charakterystyk dynamicznych napięciowo-prądowych łuku pod wpływem zmian ciśnienia.

Słowa kluczowe

EN

electrical arc; damping factor; time constant; gas pressure; mathematical model

PL

łuk elektryczny; współczynnik tłumienia; stała czasowa; ciśnienie gazu; model matematyczny

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 58, No. 2
• Strony: 39--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Sawicki A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny

Bibliografia

• 1. Аверьянов В.В.: Исследования и разработка плавильных плазмотронов пониженного давления для карботермического востановления тугоплавких металлов. Автореферат к.т.н., ВНИИЭТО, Москва 1982.
• 2. Ichiki R., Nagamatsu1 H., Yasumatsu Y., Yoshida M., Akamine S., Kanazawa S.: Plasma Nitriding Performed under Atmospheric Pressure using Pulsed-Arc Plasma Jet. 13th International Conference on Plasma Surface Engineering, September 10-14, 2012, in Garmisch-Partenkirchen, Germany, p.1-4.
• 3. Kruczinin A.M., Sawicki A.: Piece i urządzenia łukowe. Seria Monografie No. 74, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2000.
• 4. Chin J. J., Rubinsky B.: Effects of Varying Subatmospheric Pressure on Stationary Plasma Arc Welds. Welding Research Supplement, 1991, No. 9, pp. 235s – 244s.
• 5. Siwka J., Svjazin A.G.: Azot w ciekłych stopach żelaza. Wyd. PCz, Częstochowa 2006.
• 6. Ogawa Y., Yang Z., Matsuda J., Morita T.: An Experimental Investigation for Influence of Ambient Pressure on Arc-Electrode Behavior. Proceedings of the Twelfth (2002) International Offshore and Polar Engineering Conference, Kitakyushu, Japan, May 26–31, 2002, pp. 268-273.
• 7. Borowik L., Sawicki A.: Selected aspects of modeling the electric arc column in the gas at reduced pressure (approved to printing)
• 8. Katsaounis A.: Heat Flow and Arc Efficiency at High Pressures in Argon and Helium Tungsten Arcs. Welding Research Supplement 1993, September, p. 447s-454s.
• 9. Curtis H.B., Decker A.J.: Electrical characteristics of a free-burning direct-current argon arc operating between 90 and 563 kilowatts with two types of cathodes. Report No.2. Government Accession No. NASATND-8032.
• 10. Suits C.G., Poritsky H.: Application of heat transfer data to arcs characteristics. Phys. Rev. 1939, vol. 55, Issue 12, pp. 1184-1191.
• 11. Таев И.С.: Электрические контакты и дугогасительные устройства аппаратов низкого напряжения. Изд-во Энергия, Москва 1973.
• 12. Izquierdo Castillo E.C.: Étude théorique et expérimentale de décharges électriques à haute pression et faible courant en milieu non-réactif et réactif appliqué à la synthèse d’hydrocarbures. Thèse pour obtenir le grade de Docteur de L’école Nationale Supérieure des Mines de Paris 2008.
• 13. Sawicki A.: Damping Factor Function in AC Electrical Arc Models. Part 1: Heat Process Relaxation Phenomena, their Approximations and Measurement.http://bulletin.is.gliwice.pl/PDF/2013/02/05_Sawicki_Damping_Factor_Function_in_AC_Electrical_Arc_Models_Part1.pdf
• 14. Edels H., Fenlon F.H.: Theory of a filled-tube thermal arc column. Brit. J. Appl. Phys., 1965, vol. 16, pp. 219-230.
• 15. Kalasek V. Measurements of time constants on cascade d.c. arc in nitrogen. TH-Report 71-E18, Eindhoven 1971, pp. 1-30.
• 16. Tseng K.J., Wang Y., Vilathgamuwa D.M.: Development of a dynamic model of electric arc for power electrics simulations. IEEE Industrial Applications Conference, IAS’96, 1996, vol. 4, pp. 2173-2180.
• 17. Freitag W.: Messung der Zeitkonstanten des Lichtbogenwiderstandes an Lichtbögen in Flüssigkeiten. Diss. Dresden 1960.
• 18. Krouchinin A.M., Sawicki A.: A theory of electrical arc heating. The Publishing Office of Technical University of Częstochowa, Częstochowa 2003.
• 19. Sawicki A.: Damping factor function in AC electric arc models. Part 2: Damping factor function in universal electric arc models with moderate cooling. http://bulletin.is.gliwice.pl/PDF/2013/03/03_Sawicki_Damping_Factor_Function_in_AC_Electrical_Arc_Models_Part2.pdf
• 20. Sawicki A.: Damping factor function in AC electric arc models. Part 3: Static and dynamic properties of the arc with intense cooling in plasma torches. http://bulletin.is.gliwice.pl/PDF/2013/04/06_Sawicki_Damping_factor_function_in_AC_electric_arc_models_Part_3.pdf
• 21. Sawicki A.: Modified Habedank and TWV hybrid models of a variable length arc for simulating processes in electrical devices. http://bulletin.is.gliwice.pl/PDF/2012/01/02_Sawicki_Modified_Habedank_and_TWV_hybrid_models_of_a_variable_arc_length.pdf
• 22. Ziani A., Moulai H.: Arc Energy in High Voltage Circuit Breakers. Arab J Sci Eng., 2012, vol. 37, pp. 1055–1064.
• 23. Iwao T., Miyazaki H., Hayashi T., Hirano T., Inaba T.: Radiation power emitted from Ar torch short plasma as a function of input power in several kW. Vacuum, 2000, 59, p. 88-97.
• 24. Sawicki A.: Funkcje wagowe w modelach hybrydowych łuku elektrycznego. Śląskie Wiadomości Elektryczne, 2012, nr 5, s. 15-19.

Uwagi

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 41--48.