The Mayr-Pentegov model of electric arc involving the use of the exponential function and enabling the approximation of static characteristics

• Autorzy: Sawicki Antoni

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2021.1/5

Warianty tytułu

PL

Model Mayra-Pentegowa łuku elektrycznego z wykorzystaniem funkcji wykładniczej do aproksymowania charakterystyk statycznych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents the justified use of functions containing the exponential component for the approximation of the static current-voltage characteristics of electric arc. The Author proposed a new function approximating the above-named characteristics which were next used in the mathematical Mayr-Pentegov model, expressed in two, i.e. differential and integral, forms. The two forms constituted the basis enabling the development of macromodels using controlled voltage and current sources. The article also presents families of dynamic current-voltage characteristics obtained through the simulation of processes in a circuit containing macromodels of arc powered by the source of current characterised by sinusoidal and trapezoidal waveforms and various frequency. The article demonstrates the usability of the proposed variants of the Mayr-Pentegov model.

PL

Podano uzasadnienie wykorzystania funkcji zawierających składową wykładniczą do aproksymowania charakterystyk napięciowo-prądowych statycznych łuku elektrycznego. Zaproponowano nową funkcję aproksymującą te charakterystyki, którą następnie wykorzystano w modelu matematycznym Mayra-Pentegowa. Zapisano go w dwóch postaciach: różniczkowej i całkowej. Na ich podstawie opracowano makromodele z wykorzystaniem źródeł sterowanych napięciowych i prądowych. W artykule zamieszczono rodziny charakterystyk napięciowo-prądowych dynamicznych. Uzyskano je w wyniku symulowania procesów w obwodzie zawierającym makromodele łuków zasilanych ze źródła prądu o sinusoidalnym i trapezoidalnym kształcie fali i o różnej częstotliwości. Pokazano użyteczność stosowania proponowanych wariantów modelu Mayra-Pentegowa.

Słowa kluczowe

EN

electric arc; static current-voltage characteristics; Mayr-Pentegov model

PL

łuk elektryczny; charakterystyka prądowo-napięciowa; model Mayra-Pentegowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 65, No. 1
• Strony: 51--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Sawicki Antoni

• Polish Federation of Engineering Associations - Association of Polish Electrical Engineers – Division in Częstochowa

Bibliografia

• [1] Ling Yuan, Lin Sun, Huaren Wu: Simulation of Fault Arc Using Conventional Arc Models. Energy and Power Engineering, 2013, no. 5, pp. 833–837, doi:10.4236/epe.2013.54B160.
• [2] Grabowski D.: Selected applications of stochastic approach in circuit theory. Monograph. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2015.
• [3] Katsaounis A.: Heat flow and arc efficiency at high pressures in argon and helium tungsten arcs. Welding Research Supplement I, 1993, September, pp. 447-s–454-s.
• [4] Pientiegov I. V.: Matiematiczeskaja modiel stolba dinamiczeskoj elektriczeskoj dugi. Avtomaticzeskaja Svarka, 1976, vol. 6, no. 279, pp. 8–12.
• [5] Pentegov I. V., Sidorec V. N.: Sravnitielnyj analiz modielej dinamiczeskoj svarocznoj dugi. Avtomaticzeskaja Svarka, 1989, vol. 2, no. 431, pp. 33–36.
• [6] 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.
• [7] Sawicki A.: The universal Mayr-Pentegov model of the electric arc. Przegląd Elektrotechniczny, 2019, R. 94, no. 12, pp. 208–211, doi:10.15199/48.2019.12.47.
• [8] Sawicki A.: Modele Mayra-Pentegova łuku elektrycznego z wybranymi charakterystykami napięciowo-prądowymi statycznymi. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2020, no. 3, pp. 44–50.
• [9] Marciniak L.: Model of the arc earth-fault for medium voltage networks. Central European Journal of Engineering, 2011, no. 2, pp. 168–173.
• [10] Marciniak, L.: Modele dynamiczne łuku zwarciowego dla sieci z małym prądem zwarcia doziemnego. Archives of Energetics, 2007, no. 37, pp. 357–367.
• [11] Sawicki A.: Aproksymacje charakterystyk napięciowo-prądowych łuku urządzeń elektrotechnologicznych. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2013, no. 6, pp. 58–68.
• [12] Rassvetalov L. A.: Dualizm nelineynykh tsepey i nelineynykh rezonansnykh sred. Vestnik NGU 2012, no. 68, pp. 45–49.
• [13] Vereshchago Ye. N., Kostyuchenko V. I.: Model' elektricheskoy dugi v MATLAB/Simulink. Elektrotekhnika ta elektroenerhetyka, 2013, no. 2, pp. 40–46.
• [14] 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, 2001, pp. 341–342.

Uwagi

1. Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 32-37.

2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).