Analysis and investigations of arc-to-glow discharge transformation under dc inductive load

• Autorzy: Nouri H.

Warianty tytułu

PL

Analiza i badania transformacji łuku elektrycznego w wyładowanie jarzeniowe w warunkach obciążeń indukcyjnych prądu stałego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents and discusses results of the study of the arc-to-glow transformation phenomenon at contact opening, under dc inductive loads of low power (<10 J) and low voltage (< 250 V). The mathematical model describing consecutive stages of the arc-to-glow dynamics is elaborated, while heat transportation in contacts is considered using the ANSYS program. The proportion in duration of arcing and glowing is investigated with respect to circuit parameters, contact material properties, gas quenching medium and its pressure. The transition phenomenon is also investigated by means of fast photography and emission spectroscopy. On the basis of both theoretical and investigated results the conclusions about the possibility to control the arc-to-glow transformation for practical use in electrical control switching devices are formulated.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz teoretycznych oraz badań eksperymentalnych zjawiska transformacji łuku elektrycznego w wyładowanie jarzeniowe podczas przerywania prądu stałego malej mocy (< 10 J) i niskiego napięcia (< 250 V) o charakterze indukcyjnym. Procesy termiczne w zestyku i stykach analizowano przy wykorzystaniu programu ANSYS, zaś w celu oceny wpływu poszczególnych zjawisk fizycznych na dynamikę transformacji opracowano odpowiedni model matematyczny. Czasy trwania luku elektrycznego i wyładowania jarzeniowego pomierzono w zależności od parametrów indukcyjnego obwodu łączeniowego, parametrów fizycznych i chemicznych materiału stykowego oraz rodzaju i ciśnienia stosowanego medium gaszącego. Obserwacje zjawisk wykonano również przy wykorzystaniu szybkiej fotorejestracji i fotospektroskopii. Na podstawie uzyskanych wyników sformułowano wnioski odnośnie do praktycznej możliwości sterowania przejściem łączeniowego łuku elektrycznego w wyładowanie jarzeniowe w stykowej elektrycznej aparaturze łączeniowej.

Słowa kluczowe

EN

electric arc energy; mining

PL

górnictwo; łuk elektryczny; wyładowanie jarzeniowe

• Wydawca: Instytut Technik Innowacyjnych EMAG
• Czasopismo: Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 45, nr 8
• Strony: 7--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.,Wz., il., wykr.,

Twórcy

autor

Nouri H.

• School of electrical & computer engineering University of the West of England, Bristol UK

Bibliografia

• 1. B. Miedzińki, A. Szymański, G. Wiśniewski and A. Grodziński: "Transformation of Low Power Arc to Glowing under Inductive Load DC" Proc. Int. Conf. On Switching Arc Phenomena SAP 2001, Lodz, 17-20.09.2001, pp. 117-120.
• 2. F Llewellyn-Jones: "The Glow Discharge and an Introduction to Plasma Physics" London-Methuen Co. Ltd. 1966.
• 3. R. Holm: "Electric Contacts. Theory and Applications" Springer-Verlag, Berlin 2000.
• 4. P. Slade: "Electrical Contacts. Principles and Applications" Marcel Dekker Ed. Basel, Switzerland, 1999.
• 5. T.E. Browne: "Circuit Interruption. Theory and Design" Marcel Dekker Ed. 1984.
• 6. C.W. Mills: "The Mechanism of the Showering Arc" IEEE Transaction on Parts, Hybrids and Packaging, Vol PMP-5, No 1, 1969 pp.47-55.
• 7. A,E, Guile: "Arc - electrode Phenomena" Proc. IEE Reviews, vol 118, No 9R, September 1971, pp. 1131-1154.
• 8. B. Miedzinski, A. Fiedel, A. Grodzinski and G. Wisniewski: "Performance of Pure Nickel as Contact Material under Inductive Load DC" Proc. 50th Int. Relay Conf. Newport Beach CA, 15-17.05.2002, pp. 2.1 - 2.5.
• 9. B. Miedzinski, A. Szymanski, G. Wisniewski and A. Grodzinski: "The Influence of Contact Materials on Arc to Glow Transformation" Proc. 49 th Int. Relay Conf. Oak Brook, Ill, 23-25.04.2001, pp. 3.1 - 3.6.
• 10. B. Miedzinski, G. Wisniewski, W. Okraszewski and A. Grodzinski: "Study of the Switching Arc Transition into Glowing" Proc. SIELA 2003 Conf. Plovdiv, 2003, pp.152-l57.
• 11. S.N.Kharin: "Post Bridge Phenomena in Electrical Contacts at the Initial Stage" IEEE Trans. On Comp. Packaging and Manuf. Techn. Part A, vol 19, No 3, 1996, pp. 313-319.
• 12. N. Ben Jemaa: "Effect of Parameters on the Transition from Anodic to Cathodic Arc" Proceedings ICEC, 1999 pp. 173-179.
• 13. S.N. Kharin: "Mathematical Model of the Short Arc Phenomena at the Initial Stage" Proc. 43 rd IEEE Holm Conf. On Electrical Contacts, Philadelphia, USA, 1997, pp. 289-305.
• 14. S.N. Kharin: "Mathematica1 Model of Arc Evalution from Metallic Phase to Gaseous Phase" Proc. 20 th ICEC Stockholm, Sweden 2000, pp. 155-160.
• 15. G.A. Mesyats: "Cathode Spot At an Ecton Process" Proc. 41 st IEEE Holm Conference on Electrical Contacts, Montreal, Canada, 1995, pp. 247-251.
• 16. S.N. Kharin, H. Nouri, B. Miedzinski and G. Wisniewski: "Transient Phenomena of Arc to Glow Discharge Transformation at Contact Opening" Proc. 21 st ICEC Zurich, Switzerland, 2002, pp. 425-431.
• 17. K. Friedel, A. Grodzinski, B. Miedzinski and A. Szymanski: "Estimation of Contact Thermal Conditions of a Small Power Auxiliary Switch" Proc. SIELA ’01 , Plovdiv 2001, pp. 97-107.
• 18. J. Ciba, J Trojanowska and M Zolotajkin: "Small Encyclopaedia of Elements" (in polish) WNT, Warszawa 1996.
• 19. B. Miedzinski, G. Wisniewski, V.N. Shoffa and N.I. Grechanyuk: "Performance of Copper - Molybdenum Contacts when used for Inductive DC Load" Electrical Contacts and Electrodes, Institute of material Science, Kiev 2004, pp. 19-23.
• 20. P. Bąkowski, B. Miedzinski, S. Szkolka, H Poniewierski: "System for Material Testing of Hermetic Switches" Proc. SAP-93 Conf, Lodz, 1993, pp.301-304.
• 21. B. Miedzinski, G. Wisniewski, W. Okraszewski, H Nouri and S. Kharin: "Analysis of Arc to Glow Transition using Fast Photography" Proc. 52nd Int. Relay Conf., Oak Brook, Ill, 2004, pp. 8.1-8.5.
• 22. B. Miedzinski, G. Wisniewski, W. Okraszewski and A. Grodzinski: "Approach the Short Arc to Glow Transition on the Basis of Emission Spectroscopy" Proc. III Symp. NEET, Zakopane 2003, pp. 134-137.
• 23. B. Miedzinski, G. Wisniewski, A. Kresanowa: "Applicability of tungsten based sinters under low voltage DC inductive load" Proc. Conf. "Električeskije Kontakty" Sankt-Petesburg, 2002, pp. 37-41.
• 24. E.F. Beckenbach: Modern mathematics for the engineer. New York. McGraw Hill 1961.
• 25. F.R. Gantmacher: Theory of Matrices, Nauka Edition, Moscow, 1967.
• 26. S.N. Kharin, H. Nouri, T. Davies: "Influence of Inductance on the Arc Evolution in AgMeO Electrical Contacts", Proc. 48th IEEE Holm Conf. On Electrical Contacts, Orlando, USA, 2002. pp. 108-119.