Development of mathematical model of electric arc quenching process in multi-chamber arrester discharge chamber including effects of electrode erosion
| Jazyk: | ruština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: | |
| DOI: | 10.18720/spbpu/3/2020/vr/vr20-3352 |
| Popis: | Данная работа посвящена созданию математической модели разрядной камеры мультикамерного разрядника и моделированию процесса гашения электрической дуги в разряднике с учетом эрозии электродов. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Разработка и валидация математической модели в среде Comsol Multiphysics дугового разряда в мультикамерном разряднике. 2. Расчет теплофизических свойств воздушной плазмы в среде MathCad при наличии в ней паров меди. 3. Добавление в математическую модель, созданную в Comsol Multiphysics, расчитанных в среде MathCad теплофизических свойств плазмы, в которой присутствуют пары меди. При помощи среды Comsol Multiphysics была разработана математическая модель искрового разряда и произведено сравнение результатов полученных в ходе моделирования с результатами эксперимента, которое показало, что данную модель можно использовать для дальнейших расчетов. В среде MathCad был рассчитан состав, термодинамические и транспортные свойств воздушной плазмы, в которой присутствуют пары меди в различной концентрации (0, 35, 65, 85, 100%). Полученные в MathCad свойства были использованы в качестве свойств среды в математической модели электрической дуги, которая была разработана в Comsol Multiphysics. Расчет в Comsol Multiphysics производился при каждой концентрации меди (0, 35, 65, 85, 100%). Для проверки правильности полученных данных было произведено сравнение сопротивлений при различных концентрациях паров меди в плазме в конечный момент расчета, когда сопротивление искрового промежутка восстанавливается. Полученные в ходе данной работы зависимости теплофизических свойств плазмы при различных концентрациях, а также математическая модель разрядной камеры мультикамерного разрядника могут быть использованы для дальнейших исследований влияния эрозии электродов на процессы, происходящие во время искрового разряда в мультикамерном разряднике. The given work is devoted to development of a mathematical model of the discharge chamber of a multi-chamber arrester and modeling the process of quenching the electric arc in the including effects of electrode erosion. The research set the following goals: 1. Development and validation of a mathematical model of an arc discharge in a multi-chamber arrester implemented in Comsol Multiphysics. 2. Calculation of thermodynamic properties of air plasma with copper vapor using MathCad. 3. addition of the thermodynamic properties of plasma to a mathematical model implemented in Comsol Multiphysics. The mathematical model of spark discharge was developed using the Comsol Multiphysics software. The results obtained during the simulation were compared with the results of the experiment. Comparing showed that this model can be used for further calculations. The thermodynamic properties of an air plasma containing different concentrations of copper vapor (0, 35, 65, 85, 100%) were calculated in MathCad software. The properties obtained with MathCad were used as medium properties in the electric arc mathematical model in Comsol Multiphysics. The calculation in Comsol Multiphysics was performed for each copper concentration (0, 35, 65, 85, 100%). To verify the correctness of the data obtained the resistances were compared at different concentrations of copper vapor in the plasma at the final moment of calculation, when the spark gap resistance is restored. The dependences of the thermodynamic properties of plasma at different vapor concentrations as well as the mathematical model of the discharge chamber can be used for further studies of electrode erosion effect on the processes occurring during a spark discharge in a multi-chamber arrester. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|