Diagnostics of electric arc versus the development of universal mathematical models

• Autorzy: Sawicki Antoni

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2021.6/5

Warianty tytułu

PL

Diagnostyka łuku elektrycznego na potrzeby opracowania uniwersalnych modeli matematycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents universal mathematical static current-voltage characteristics-based models of electric arc and indicates primary issues concerned with arc diagnostics related to the determination of the above-named models. Particular attention was paid to the experimental determination of AC-powered arc voltage. Diagnostics-related purposes involved the use of bridge systems with one or two sources of current. Computer-aided simulations involving sinusoidal and trapezoidal current-based excitations made it possible to demonstrate the possibility of obtaining minimum values of bridge unbalance voltage. Such a condition indicated the proper determination of AC-powered arc ignition voltage.

PL

W artykule przedstawiono uniwersalne modele matematyczne łuku elektrycznego wykorzystujące charakterystyki napięciowo-prądowe statyczne. Wskazano na podstawowe zagadnienia w diagnostyce łuków związane z wyznaczaniem parametrów tych modeli. Szczególną uwagę zwrócono na eksperymentalne określenie napięcia zapłonu łuku zasilanego prądem przemiennym. Do celów diagnostycznych zaproponowano wykorzystanie układów mostkowych z jednym lub z dwoma źródłami prądowymi. Za pomocą symulacji komputerowych, z wykorzystaniem wymuszeń prądami sinusoidalnym i trapezoidalnym, wykazano możliwość uzyskania wartości minimalnych napięć niezrównoważenia mostków. Taki stan wskazuje na właściwe wyznaczenie napięcia zapłonu badanego łuku prądu przemiennego.

Słowa kluczowe

EN

electric arc; universal mathematical models; arc diagnostics

PL

łuk elektryczny; uniwersalne modele matematyczne; diagnostyka łukowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 65, No. 6
• Strony: 47--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Sawicki Antoni

• SEP – Association of Polish Electrical Engineers, (FSNT-SEP), Częstochowa Division

Bibliografia

• [1] Pentegov I.V., Sidorec V.N.: Sravnitel`nyj analiz mode-lej dinamičeskoj svaročnoj dugi. Avtomat. svarka, 1989, no. 2, pp. 33–36 (in Russian) Pentegov I.V. and Sydorets V.N.: Comparative analysis of models of dynamic welding arc. The Paton Welding Journal, 2015, no. 12, pp. 45–48.
• [2] King-Jet Tseng, Yaoming Wang D., Mahinda Vilathgamuwa: An experimentally verified hybrid Cassie-Mayr electric arc model for power electronics simulations. IEEE Transactions on Power Electronics, 1997, vol. 12, no. 3, pp. 429–436.
• [3] Sawicki A.: Modified Voronin models of electric arc with disturbed geometric dimensions and increased energy dissipation. Archives of Electrical Engineering 2021, vol. 70, no. 1, pp. 89–102. DOI: 10.24425/aee.2021.136054.
• [4] Gimenez W., Hevia O.: Method to determine the parameters of the electric arc from test data. IPST’99-lnternational Conference on Power Systems Transients, June 20–24, 1999, Budapest – Hungary.
• [5] Marciniak L.: Model of the arc earth-fault for medium voltage networks. Central European Journal of Engineering. 2011, no. 2, pp. 168–173.
• [6] Sawicki A.: The Mayr-Pentegov Model of Electric Arc with Selected Static Current-Voltage Characteristics. Bulletin of the Institute of Welding, pp. 63–73, doi: 10.17729/ebis.2020.3/6.
• [7] Sawicki A.: The universal Mayr-Pentegov model of the electric arc. Przegląd Elektrotechniczny, 2019, vol. 94, no. 12, pp. 208–211, doi:10.15199/48.2019.12.47.
• [8] Sawicki A.: Mathematical differential and integral models in macromodeling of electric arc using voltage and current controlled sources. Part 1. Variants of electric arc macromodels given by different forms of differential or integral equations. Bulletin of the Institute of Welding, doi: 10.17729/ebis.2019.6/7.
• [9] Sawicki A.: Mathematical Differential and Integral Models in the Macromodelling of Electric Arc Using Voltage and Current Controlled Sources Part 2. Selected Mathematical Arc Macromodels with Explicitly Defined Current and Voltage Characteristics. Bulletin of the Institute of Welding, pp. 41–47, doi: 10.17729/ebis.2020.1/5.
• [10] Sawicki A., Haltof M.: Selected Methods Used in Experimental Determination of Near-Electrode Voltage Drops of Electric Arcs. Part 1: Direct Methods Used in Determination of Near-Electrode Voltage Drops. Institute of Welding Bulletin, p. 52–62. http://bulletin.is.gliwice.pl/article/selected-methods-used-experimental-determination-near-electrode-voltage-drops-electric-arcs-part-1
• [11] Lenivkin V.A., Dûgerov N.G., Sagarov H.N.:Tehnologičeskie svojstva svaročnoj dugi v zašitnyh gazah. Izd-vo Mašinostroenie, Moskva 1989.
• [12] Sawicki A., Gryś S.: Wyznaczanie sumy przyelektrodowych spadków napięcia łuku o zmiennej długości zasilanego prądem przemiennym. Metrologia Naukowa, Normatywna i Przemysłowa. Wybrane Zagadnienia. Monografia, Gliwice 2020, pp. 146–162.
• [13] Âvlenie èlektričeskoj dugi. 03.06.2021. https://www.panpwr.ru/expert/tpost/y0hfvrxm61-yavlenie-elektricheskoi-dugi.
• [14] Sawicki A.: Selected Properties of High-Frequency Electric Arc Initiators and Stabilisation Oscillators. Part 1. Devices with Free Electric Arc. Bulletin of the Institute of Welding, 2021, no. 2, pp. 31–39, doi: 10.17729/ebis.2021.2/4.
• [15] Sawicki A., Haltof M.: Spectral and integral methods of determining parameters in selected electric arc models with a forced sinusoid current circuit. Archives of Electrical Engineering, vol. 65, no. 1, 2016, pp. 87–103 (doi: 10.1515/aee-2016-0007).
• [16] Savicki A., Haltof M.: Problemy opredeleniâ parametrov matematičeskih modelej èlektričeskih dug v cepâh s istočnikami toka, Èlektričestvo, 2016, no. 1, pp. 25–34.
• [17] Mironov Û.M.: Analiz vliâniâ inercionnosti èlektričeskojdugi na harakteristiki dugovyh pečej. Èlektričestvo, 2017, no. 5, pp. 62–66.
• [18] Kalasek V.: Measurements of time constants on cascade d.c. arc in nitrogen, TH-Report 71-E18, Eindhoven, pp. 1–30 (1971).
• [19] Novikov O.Â., Kamaev Û.P., Egorov V.M. i dr.:Sposob opredeleniâ postoânnoj vremeni èlektričeskoj dugi postoânnogo toka. Patent SSSR СССР 421451, 30.03.1974.
• [20] Sawicki A.: Diagnostyka imitatorów łuku z określonym lub zredukowanym napięciem zapłonu. Konferencja MKM 2019, Opole – Moszna 23–25.09.2019. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, no. 66, pp. 79–84 (doi: 10.32016/1.66.17).
• [21] Sawicki A.: Imitatory łuków w diagnostyce źródeł spawalniczych, XLIX Międzyuczelniana Konferencja Metrologów MKM 2017, Koszęcin 4–6.09.2017. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, no. 54, pp. 195–198.
• [22] Sawicki A.: Wybrane zagadnienia diagnostyki imitatorów łuku spawalniczego. L Międzyuczelniana Konferencja Metrologów MKM 2018, Szczecin – Kopenhaga, 10–12 September 2018. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki I Automatyki Politechniki Gdańskiej, 2018, no. 59, pp. 169–174 (doi: 10.32016/1.59.36).
• [23] Sawicki A.: Approximations of arc voltage-current characteristics in electrotechnological devices. Bulletin of the Institute of Welding, p. 40–54

Uwagi

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 42-49.