Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження
Показано, що в реальному діапазоні зміни параметрів ланцюга, що відключається, для суттєвого зниження енерговиділення в навантаженні, за інших рівних умов, необхідно покращувати форму кривої i(t), а коефіцієнт комутаційних перенапруг доводити до максимально допустимого рівня. Аналіз проводиться у ві...
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2007
|
| Series: | Електротехніка і електромеханіка |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142893 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження / О.І. Комісаренко, С.Л. Ламанов // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 4. — С. 34-35. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-142893 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1428932018-10-19T01:23:22Z Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження Комісаренко, О.І. Ламанов, С.Л. Електричні машини та апарати Показано, що в реальному діапазоні зміни параметрів ланцюга, що відключається, для суттєвого зниження енерговиділення в навантаженні, за інших рівних умов, необхідно покращувати форму кривої i(t), а коефіцієнт комутаційних перенапруг доводити до максимально допустимого рівня. Аналіз проводиться у відносних одиницях. Показано, что в реальном диапазоне изменения параметров цепи, которая отключается, для существенного снижения энерговыделения в нагрузке, при прочих равных условиях, необходимо улучшать форму кривой i(t), а коэффициент коммутационных перенапряжений довести до максимально допустимого уровня. Анализ проводится в относительных единицах. It is shown that in a real parameters range of a switched-off electrical circuit, for essential energy release reduction in loading it is necessary to improve the shape of i(t) curve and to increase switching surge voltage coefficient up to maximum permissible level, other conditions equal. The analysis is performed in relative units. 2007 Article Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження / О.І. Комісаренко, С.Л. Ламанов // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 4. — С. 34-35. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142893 621.3.064 uk Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Комісаренко, О.І. Ламанов, С.Л. Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження Електротехніка і електромеханіка |
| description |
Показано, що в реальному діапазоні зміни параметрів ланцюга, що відключається, для суттєвого зниження енерговиділення в навантаженні, за інших рівних умов, необхідно покращувати форму кривої i(t), а коефіцієнт комутаційних перенапруг доводити до максимально допустимого рівня. Аналіз проводиться у відносних одиницях. |
| format |
Article |
| author |
Комісаренко, О.І. Ламанов, С.Л. |
| author_facet |
Комісаренко, О.І. Ламанов, С.Л. |
| author_sort |
Комісаренко, О.І. |
| title |
Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження |
| title_short |
Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження |
| title_full |
Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження |
| title_fullStr |
Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження |
| title_full_unstemmed |
Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження |
| title_sort |
вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142893 |
| citation_txt |
Вплив форми кривої спадання струму на енерговиділення при вимиканні навантаження / О.І. Комісаренко, С.Л. Ламанов // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 4. — С. 34-35. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT komísarenkooí vplivformikrivoíspadannâstrumunaenergovidílennâprivimikannínavantažennâ AT lamanovsl vplivformikrivoíspadannâstrumunaenergovidílennâprivimikannínavantažennâ |
| first_indexed |
2025-07-10T15:59:44Z |
| last_indexed |
2025-07-10T15:59:44Z |
| _version_ |
1837276267376803840 |
| fulltext |
34 Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №4
УДК 621.3.064
ВПЛИВ ФОРМИ КРИВОЇ СПАДАННЯ СТРУМУ НА ЕНЕРГОВИДІЛЕННЯ ПРИ
ВИМИКАННІ НАВАНТАЖЕННЯ
Комісаренко О.І., к.т.н., доц., Ламанов С.Л.
Східноукраїнський національний університет ім. Володимира Даля
Україна, 91034, Луганськ, кв. Молодіжний, 20-А, СНУ ім. В. Даля, кафедра електромеханіки
Показано, що в реальному діапазоні зміни параметрів ланцюга, що відключається, для суттєвого зниження енергови-
ділення в навантаженні, за інших рівних умов, необхідно покращувати форму кривої i(t), а коефіцієнт комутаційних
перенапруг доводити до максимально допустимого рівня. Аналіз проводиться у відносних одиницях.
Показано, что в реальном диапазоне изменения параметров цепи, которая отключается, для существенного сниже-
ния энерговыделения в нагрузке, при прочих равных условиях, необходимо улучшать форму кривой i(t), а коэффициент
коммутационных перенапряжений довести до максимально допустимого уровня. Анализ проводится в относитель-
ных единицах.
ПРОБЛЕМА ТА ЇЇ ЗВ'ЯЗОК ІЗ НАУКОВИМИ
ТА ПРАКТИЧНИМИ ЗАДАЧАМИ
При відключенні деяких видів навантажень вини-
кає проблема мінімізації енергетичних характеристик
процесу відключення. Наприклад, при захисному від-
ключенні при зриві інвертування автономних інверторів
із ланкою постійного струму, для збереження напівпро-
відникових приладів необхідно мінімізувати джоулів ін-
теграл (захисний показник). При цьому часто схеми ви-
прямляча й інвертора припускають наявність у колії
значної індуктивності фільтрових і комутуючих дросе-
лів, у якій накопичується магнітна енергія.
22
2
НН
2
М
IRTILW ⋅⋅
=
⋅
= ,
де L - сумарна індуктивність контуру; I - струм у
контурі на момент комутації; НT - стала часу; НR -
активна складова опору навантаження.
У такому випадку необхідність розсіяти значний
запас електромагнітної енергії без істотних перенапруг
приводить до значного побіжного виділення енергії
джерела живлення (ДЖ). Становить інтерес дослідження
факторів, що впливають на енергетичні характеристики
навантаження й оцінка ступеня такого впливу.
Результати аналізу факторів, що впливають на
енерговиділення, пошук шляхів зниження енергії на
навантаженні дозволяють виробляти рекомендації по
конструюванню комутаційних апаратів із якнайкра-
щими характеристиками.
АНАЛІЗ ДОСЛІДЖЕНЬ І ПУБЛІКАЦІЙ
У [1], використовуючи розроблену методику [2]
досліджено вплив форми кривої спаду струму ( )ti на
енерговиділення від ДЖ. Проведений аналіз дозволив
зробити висновки про те, що у розглянутому діапазоні
зміни форми кривої ( )ti величина енергії, що надхо-
дить від ДЖ - WДЖ може змінюватися в десятки разів.
Отже, змінюючи конструкцію й параметри дугогасно-
го пристрою (ДП), від яких залежить форма кривої
спаду струму ( )ti , можна суттєво впливати на кіль-
кість енергії від ДЖ, що надходить у коло, що від-
ключається. Однак, у [3] приведені результати дослі-
джень, які вказують на порівняно слабку залежність
від форми кривої ( )ti енергії дуги відключення при
коефіцієнті перенапруг більш ніж 2,3.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ
Якщо реалізувати шляхом зміни конструкції ДП
комутаційного апарата надані в [1, 3] рекомендації, то
можна знизити надходження енергії від ДЖ і енерго-
виділення у дузі відключення, що важливо, напри-
клад, для апаратів керування. Але для апаратів захис-
ту, із точки зору їх призначення, більш важливими є
енергетичні характеристики навантаження.
Енергія, що розсіюється на активному опорі на-
вантаження, не здійснює такого безпосереднього
впливу на апарат, що відключає, як енергія дуги. Од-
нак при аварійних відключеннях апарат, що відклю-
чає, не можна розглядати поза його зв'язком із наван-
таженням. Від того, який процес відключення аварій-
ного режиму забезпечить апарат, залежить кількість
енергії, що виділилася на навантаженні, а від неї за-
лежить, зокрема, надійність навантаження. Показовий
у цьому змісті приклад, коли плавкі запобіжники за-
хищають напівпровідникові прилади. Аналіз енерге-
тичних характеристик навантаження дозволить ви-
значити шляхи зниження енерговиділення на наван-
таженні в період аварійних відключень. Крім того, та-
кий аналіз дозволить до кінця з'ясувати взаємозв'язок
енергетичних характеристик із характером процесу
відключення.
Тому ставиться задача, використовуючи ту ж ме-
тодику, проаналізувати вплив форми кривої i(t) на
енерговиділення в навантаженні. Для цього в контурі,
що вимикається, який містить послідовно ввімкнені
ДЖ, активно-індуктивне навантаження і комутатор із
дугою відключення, замінимо нелінійний елемент -
дугу відключення з опором rД(i) - параметричним ко-
мутуючим елементом (КЕ), який змінює свій опір
rКЕ(t) таким чином, щоб реалізувати у контурі, що ви-
микається, криву спадання струму, описувану відо-
мим виразом:
( )
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ ⋅
−
−⋅=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−⋅= Π
nn
t
n
KI
t
tIti 111
к
, (1)
або у відносних одиницях:
( ) nn
t
n
K
t
tti ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ ⋅
−
−=⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−= Π *
*
к
*
** 111 , (2)
Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №4 35
де ( ) 11кКЕ
к −
=
−
=
ΠK
n
tu
nt - час комутації; ( )кКЕ tu -
максимальна за період відключення напруга на КЕ;
n - емпіричний коефіцієнт, що змінюється в межах
41 ≤≤ n залежно від типу дугогасильного пристрою;
( )
ДЖ
кКЕ
E
tuK =Π – коефіцієнт комутаційних перенап-
руг; ДЖE - ЕРС ДЖ; ( ) ( ) Ititi =** , Н
* Ttt = - нор-
мовані чинники.
Зробимо аналіз енергетичних характеристик
процесу відключення (2).
АНАЛІЗ І РЕЗУЛЬТАТИ
Кількість енергії, що виділяється в навантаженні,
визначається виразом:
( ) ( ) ( ) dttiRdttituW
tt
⋅=⋅⋅= ∫∫
кк
0
2
Н
0
НН , (3)
де ( )tuН - напруга на навантаженні;
чи у відносних одиницях:
( )[ ]∫=⋅⋅
=
*
к
0
*2**
НДЖ
Н*
Н
t
dtti
TIE
WW . (4)
Підставивши у (4) вираз (2), одержимо:
∫
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
*
к
0
*
2
*
к
*
*
Н 1
t n
dt
t
tW , (5)
або, після інтегрування:
( )( ) ( )( )( )1211
2
121
2 32
*
к
*
Н ++−
=
++
=
Π nnK
n
nn
ntW . (5)
По (5) розраховані графіки залежності
( )Π= KfW *
Н для різних значень емпіричного коефі-
цієнта n . Графіки зображено на рис. 1.
Рис. 1. Криві залежності ( )Π= KfW *
Н , ( )Π= KfW *
К та
)( П
*
М KW = при різних n
Графіки, наведені на рис. 1 показують, що енер-
говиділення в навантаженні суттєво залежить як від
рівня перенапруг ΠK , так і від форми кривої ( )** ti .
Таким чином, має сенс знижувати енергію НW , в пе-
ршу чергу, шляхом "поліпшення" кривої спадання
струму в процесі відключення, а не за рахунок збіль-
шення рівня ΠK (наприклад, збільшуючи інтенсив-
ність дуття, звужуючи ширину щілини дугогасильної
камери). Збільшений рівень ΠK призведе до збіль-
шення ймовірності повторних запалювань дуги, це
може звести нанівець отримані переваги.
Співставлення кривих ( )Π= KfW *
Н і ( )Π= KfW *
К
та прямої, яка відображає запас електромагнітної ене-
ргії 5,0*
М =W приведених на рис. 1, показує, що при
певних параметрах ДП (низькі значення ΠK та великі
n ) на елементах контуру, що вимикається, за період
відключення розсіюється дуже багато енергії від ДЖ.
Особливо це стосується енерговиділення на наванта-
женні. Тому, окрім наведених вище рекомендацій що-
до проектування ДП, найбільш радикальним рішен-
ням є розробка та впровадження схемних рішень, які
дозволяють у період відключення відокремлювати на-
вантаження та ДП від ДЖ.
ВИСНОВКИ Й НАПРЯМОК ПОДАЛЬШИХ
ДОСЛІДЖЕНЬ
Таким чином, із проведеного аналізу можна зро-
бити такі висновки. Для того щоб зменшити енерго-
виділення на навантаженні, необхідно прагнути до то-
го, щоб розроблюваний ДП реалізував процес від-
ключення, близький до емпіричного процесу з коефі-
цієнтом 1=n при максимально припустимому рівні
ΠK . Однак, перевагу слід надавати тим конструкціям
ДП, які забезпечують кращу форму кривої спадання
струму при менших рівнях ΠK .
Зроблені висновки цілком відносяться і до джоу-
лева інтеграла, вираз для якого у відносних одиницях
збігається з виразом для енергії навантаження *
НW :
( )[ ]∫=
*
0
*2***
Kt
dttiD . (6)
Оскільки відносну кількість енергії *
ДЖW згідно
з методикою, пропонується прийняти за універсаль-
ний показник якості процесу відключення, в подаль-
шому необхідно встановити криву спадання струму,
яка мінімізує цей показник та уточнити наведені ре-
комендації і висновки.
ЛІТЕРАТУРА
[1] Комиссаренко А.И., Ламанов С.Л., Ткаченко Ю.С. О ро-
ли источника питания в энергетическом балансе отклю-
чаемой цепи постоянного тока. Вісн. Східноукр. нац.
Ун-ту им. В. Даля. – 2003 - №4(62). С. 110-114.
[2] Комиссаренко А.И., Ламанов С.Л. Методика исследова-
ний процесса отключения цепей постоянного тока кон-
тактными коммутационными аппаратами. Вісн. Східно-
укр. нац. Ун-ту им. В. Даля. - 2002-№1(47). С. 18-24.
[3] Ламанов С.Л., Михайлова Л.Ф., Яковенко В.В., Коміса-
ренко О.І. Вплив форми кривої спадання струму на ене-
рговиділення у комутуючому елементі. Вісн. Східноукр.
нац. Ун-ту им. В. Даля. - 2006-№9 (103). С. 227-230.
Надійшла 01.10.2006
|