Mathematical differential and integral models in the macromodelling of electric arc using voltage and current controlled sources. Part 1. Variants of electric arc macromodels obtained from various forms of differential or integral equations

• Autorzy: Sawicki Antoni

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2019.6/7

Warianty tytułu

PL

Modele matematyczne różniczkowe i całkowe w makromodelowaniu łuku elektrycznego z wykorzystaniem źródeł sterowanych napięciowych i prądowych. Cz. 1. Warianty makromodeli łuku elektrycznego zadawane przez różne postacie równań różniczkowych lub całkowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents justification for creating mathematical models of electric arc in differential and integral forms as well as discusses simple variants of classic mathematical arc models with indefinite or unreduced ignition voltage and variants of modified mathematical arc models with specified or reduced ignition voltage. In addition, the article discusses hybrid mathematical models of electric arc in differential and integral forms. and presents the above-named variants in the non-rationalised form (with function dependencies determined by arc current) and in the rationalised form (with functional dependencies determined by column conductance). The effectiveness of various macromodels was verified by simulating processes in circuits with electric arc.

PL

Podano uzasadnienie tworzenia modeli matematycznych łuku elektrycznego o postaciach różniczkowej i całkowej. Rozpatrzono proste warianty klasycznych modeli matematycznych łuku z nieokreślonym lub niezredukowanym napięciem zapłonu, a także warianty zmodyfikowanych modeli matematycznych łuku z określonym lub zredukowanym napięciem zapłonu. Ponadto rozpatrzono modele matematyczne hybrydowe łuku elektrycznego w postaciach różniczkowej i całkowej. Tu także przedstawiono je w formie niezracjonalizowanej (o parametrach zależnych od natężenia prądu łuku) i w formie zracjonalizowanej (o parametrach zależnych od konduktancji kolumny). Efektywność działania różnych makromodeli sprawdzono wykonując symulacje procesów w obwodach z łukami elektrycznymi.

Słowa kluczowe

EN

electric arc; Mayr model; Cassie model; hybrid model

PL

łuk elektryczny; model Mayra; model Cassiego; model hybrydowy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 63, No. 6
• Strony: 59--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Sawicki Antoni

• SEP – Stowarzyszenie Elektryków Polskich (FSNT-NOT) /Association of Polish Electrical Engineers/, Częstochowa

Bibliografia

• [1] Верещаго Е.Н., Костюченко В. И.: Имитационная модель электрической дуги, Электротехника, 6, 2014, pp. 36-42.
• [2] 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.
• [3] 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)
• [4] Sawicki A., Haltof M.: Wybrane metody eksperymentalnego wyznaczania przyelektrodowych spadków napięcia łuków elektrycznych. Cz. 1. Metody bezpośrednie wyznaczania przyelektrodowych spadków napięcia. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 2015, no. 6, pp. 61-69. (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, p. 52-62. Internet). http://bulletin.is.gliwice.pl/article/selected-methods-used-experimental-determination-near-electrode-voltage-drops-electric-arcs-part-1
• [5] Jaroszyński L., Stryczewska H.D.: Computer simulation of the electric discharge in glidarc plasma reactor. Conference: 3rd International Conference: Electromagnetic devices and processes in environment protection ELMECO-3, June 2000
• [6] Jaroszyński L., Stryczewska H.D.: The numerical model of the gliding arc discharge. II International Symposium: New Electrical and Electronic Technologies and Their Industrial Implementation NEET’2001, February 2001.
• [7] Jaroszyński L., Stryczewska H.D.: Analiza numeryczna urządzeń wyładowczych na przykładzie reaktora plazmowego ze ślizgającym się wyładowaniem łukowym. Prace Naukowe Instytutu Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii Politechniki Wrocławskiej. Konferencje Vol. 37, no. 12, 2000, pp. 331-335.
• [8] Sawicki A.: Klasyczne i zmodyfikowane modele matematyczne łuku elektrycznego. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 2019, no. 4, pp. 73-76. http://bulletin.is.gliwice.pl/article/non-lin¬ear-and-parametric-mathematic-models-electric-arcs
• [9] Kalasek V.: Measurements of time constants on cascade d.c. arc in nitrogen. TH-Report 71-E18, Eindhoven 1971, p. 1-30.
• [10] 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, 12 (1997), no.3, 429-436 https://ieeexplore.ieee.org/document/575670
• [11] Sawicki A.: Racjonalizacje modeli hybrydowych łuku elektrycznego. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review) 2017, R. 93, no. 11, pp. 198-203. (doi:10.15199/48.2017.11.41) http://sigma-not.pl/publikacja-110416-2017-11.html
• [12] Diatczyk J., Jaroszynski L., Komarzyniec G., StryczewskaH.D.: Modelowanie reaktorów ze ślizgającym się wyładowaniem łukowym. Technologie nadprzewodnikowe i plazmowe w energetyce, Chapter 7, p. 207-239. Wyd. Lubelskie Towarzystwo Naukowe, Lublin 2009.
• [13] Janowski T., Jaroszyński L., Stryczewska H. D.: Modification of the Mayr’s electric arc model for gliding Arc Analysis. XXVI International Conference on Phenomena in Ionized Gases, Nagoya, Japan 2001/7/17, pp. 341-342
• [14] Верещаго Е.Н., Костюченко В. И.: Модель электрической дуги в MAT-LAB/Simulink. Електротехніка та електроенергетика, 2, 2013. pp. 40-46.
• [15] Marciniak L.: Model of the arc earth-fault for medium voltage networks. Central European Journal of Engineering 2011, No 2, pp. 168-173.
• [16] Sawicki A.: Wykorzystanie charakterystyk statycznych o określonym napięciu zapłonu do modelowania łuków w szerokim zakresie zmian wymuszenia prądowego. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 2019, no. 1, pp. 29-33. (Static characteristics of defined ignition voltage used in the modelling of arc within a wide range of current excitation. pp. 45-52 doi: 10.17729/ ebis.2019.1/5) http://bulletin.is.gliwice.pl/article/ ebis.2019.1/5
• [17] Sawicki A.: Funkcje wagowe w modelach hybrydowych łuku elektrycznego. Śląskie Wiadomości Elektryczne 2012, no. 5, pp. 15-19.

Uwagi

1. Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 67-72.

2. Część 2 artykułu "Selected mathematical arc macromodels with explicitly defined current and voltage characteristics / Wybrane modele matematyczne łuku z jawnie zdefiniowanymi charakterystykami napięciowo-prądowymi statycznymi" w zeszycie 1/2020.

3. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).