Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE





BulgaraCeha slovacaCroataEnglezaEstonaFinlandezaFranceza
GermanaItalianaLetonaLituanianaMaghiaraOlandezaPoloneza
SarbaSlovenaSpaniolaSuedezaTurcaUcraineana

електроненизкуство култураикономикаисториякнигакомпютримедицинапсихология
различнисоциологиятехникауправлениефинансихимия

Изчисление на цифровата ЕВМ на електрическото поле и пробивното напрежение на кълбовиден разрядник

електронен

+ Font mai mare | - Font mai mic







DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger

Изчисление на цифровата ЕВМ на електрическото поле и пробивното напрежение на кълбовиден разрядник

Експериментални изследвания



Основният въпрос при приложение на МКЕ за анализ и изследване на електрически и магнитни полета е доколко получените резултати от анализа отговарят на действителността. Затова и най-добрата проверка е провеждането на подходящ практически експеримент за потвърждаването им.

1. Експериментално изследване на електрическото поле на системата електроди „сфера-сфера”

За целта се използува установката за получаване на високи напрежения в лаборатория”Техника на високите напрежения” в катедра” Основи на електротехниката и електроенергетиката”.

Получаването на високи постоянни напрежения най-често става с помощта на електростатични генератори и с помощта на изправителни схеми. Принципът на действие на електростатичните генератори се състои в това, че носителите на зарядите се преместват в направление противоположно на силите на електростатичното поле. Този принцип може да се потвърди експериментално например ако се зареди плосък кондензатор с малко разстояние между електродите d1 и съответно голям капацитет СMAX с напрежение U1, а след това се раздалечат пластините на разстояние d2, при което капацитета се намалява до СMIN. Съгласно закона за съхранение на електрическите заряди:

                                                                                 СMAX U1= СMIN U2 (1)

напрежението между пластините U2 става по-голямо, т.к. капацитетът на кондензатора намалява. Използваната при преместване на носителите на заряди механическа енергия се определя както следва

(3.3)                                            .

За идеалния плосък кондензатор капацитетът е обратно пропорционален на разстоянието между пластините , т.е.

(3.4)                                                                                .

Следователно намиращата се в кондензатора електрическа енергия може да бъде увеличена теоретически безкрайно. Чрез многократно повтаряне на този процес може да се вземе от съответното устройство мощност. Като пример за такова устройство може да служат лентовия генератор на Ван де Грааф и барабанния електростатичен генератор.

Генерацията на високо постоянно напрежение с помощта на изправителни схеми се осъществява ако са необходими токове по-големи от 1-10 mA. В тези схеми трябва да се предвидени специални схеми за снижаване на пулсацийте на постоянното напрежение.

В каскадните схеми може да се получи високо постоянно напрежение от източник с много по-малко променливо напрежение, т.е. с много по-малки разходи. Една примерна тристепена схема на каскаден изправител е представена на фиг.1.

Фиг. 1 Схема на тристепененен каскаден изправител за високо постоянно напрежение

Електрическата схема на уредбата за получаване на високо постоянно напрежение в лабораторията е показана на фиг.2. Основно съоръжение на уредбата е повишаващия трансформатор Т1 тип COSH 250/2 x 100000 V, 5 kVA. Напрежението се регулира с автотрансформатора АТ1 тип RO 7,5; 220/2 x 0ё300 V, 7,5 kVA и се измерва с волтметъра V1. Токът на страната ниско напрежение на трансформатора се измерва с амперметъра А. За получаване на високо изправено напрежение служат кенотроните К1 и К2 тип V320/501P. Трансформаторът Т2 за отопление на кенотроните има изолация между намотките, разчетена на най-голямото работно напрежение на високоволтовия трансформатор Т1 и е поместен в един корпус с него. Напрежението за отопление на кенотроните се регулира чрез автотрансформатора АТ2 и се измерва с волтметъра V2.

Съпротивленията R1, R2 и R3 служат за защита на високоволтовия трансформатор и кенотроните от токово претоварване, възникващо при пробив между измервателната искрова междина ИМ (сфери с диаметър D=10 см) или в изпитвания обект 'Об.', а така също за демпфериране на колебанията възникващи при пробив. Токът на страна високо напрежение на Т1 се контролира чрез милиамперметър 'mA'. Уредбата е защитена с максималнотоково реле. Главният прекъсвач ГП служи за видимо прекъсване на захранването на уредбата, а работния контактор РК - за включване и изключване на високоволтовия трансформатор Т1. Уредбата се заземява чрез устройство, което се задвижва дистанционно от пулта за управление. Вратата на ограждението на уредбата е снабдена с блокировка, контактите на която са включени във веригата за управление на работния контактор РК.


Фиг.2 Схема на уредбата за получаване на високо постоянно напрежение

Работният контактор се включва само след извършване на следните манипулации:

1. Главният прекъсвач и отоплението на кенотроните са включени.

2. Автотрансформаторът АТ1 се намира в нулево положение.

3. Вратата на ограждението да е затворена, с което контактите на блокировката също са затворени.

С уредбата се получават високи изправени напрежения с положителна или отрицателна полярност, като скоростта с която повишаваме напрежението не трябва да надвишава 2 kV/s.

След извършване на изпитанието, изключването на уредбата става по следния начин:

1. Посредством автотрансформатора АТ1 се намалява напрежението на изпитвателния трансформатор до нула.

2. Изключва се работния контактор.

3. Чрез автотрансформатора АТ2 се намалява отоплителното напрежение на кенотронните лампи до нула.

 Изключва се защитата на отоплителния трансформатор.

5. Изключва се главния прекъсвач ГП и прекъсвача на главното табло на  лабораторията.

6. Заземителният нож се поставя в положение 'заземено'.

При превишаване на допустимия ток 20 А в първичната страна на повишаващия трансформатор, максималнотоковото реле сработва и изключва работния контактор, при което отпада и напрежението към същия трансформатор. При изключване на работния контактор РК отоплението на кенотронните лампи се запазва.

Работното напрежение се изключва автоматично, при следните случаи:

1. Отоплителното напрежение спадне под 8 V.

2. При отваряне вратата на уредбата.

3. Когато настъпи пробив в изпитвания обект.

 Когато отпадне мрежовото напрежение.

Превключването на поляритета на изправеното високо напрежение се извършва по следните начини:

1. Заземен 'плюс'. Между преходите изолатори на високоволтовия трансформатор се поставят късите потенциални съединения. Двете ограничителни съпротивления R1 и R2 се поставят между 'минус' клемата и анодите на кенотроните. Буферното съпротивление в изходния изолатор се поставя между средното удебеление и удебелението на 'минус' клемата.

2. Заземен 'минус'. Двата преходни изолатора на високоволтовия трансформатор, сочещи към задната страна на таблото за управление се съединяват с долните държатели на кенотроните, посредством дъгообразни съединителни щанги. Съпротивленията R1 и R2 се поставят между 'плюс' клемата и катодите на кенотроните. Буферното съпротивление се поставя между средното и горно удебеление на изходния изолатор. Късото потенциално съединение се поставя между земя и долното удебеление на изходния изолатор.

Извеждането на изпитателното напрежение става чрез двете клеми на изходния изолатор.

Технически данни за уредбата:

захранващо напрежение U=220 V;



номинално изправено напрежение с положителна или отрицателна полярност U2н=100 kV;

номинален ток на високата страна Iн=25 mА;

кенотронни лампи тип V320/501P;

максимално допустимо обратно напрежение Uобр =200 kV;

допустим аноден ток Iа = 30 mА;

напрежение на захранване на катода Uf=8 V;

защитни съпротивления R1=R2=80 kW, 500 W; R3=100 kW, 500 W.

Високо постоянно напрежение може да се измерва с помощта на волтметър на ниската страна (виж фиг.2), а така също и с искрова междина от сфери, при което ефектът на полярността се проявява при големи разстояния между сферите. Стойностите на пробивното напрежение на въздха (при d=1) между сферите при постоянно напрежение, независимо от поляритета му, са дадени в приложение 3.

Практическият експеримент дава възможност за визуално наблюдение на възникванетро и протичането на газовия разряд. За целта се използуват като електроди месингови сфери с диаметър радиус r = 50 mm, разположени на разстояние 25 mm във въздух. Едната сфера има потенциал 60 кV, а долната e заземена и следователно нейния потенциал е 0 V. 

Резултатите от измерването на пробивното напрежение и изчисляване на пробивния интензитет са дадени в таблица 1.

Таблица 1

Разстояние s, cm

UПР

EПР

kV

KV/cm

2,5

2. Експериментално изследване на електрическото поле на заземителя

Експерименталното изследване на полето на заземителя става по косвен път, чрез измерване на съпротивлението на заземление на реален заземител със същите размери, както на изследвания в Глава 3(Приложение 1).

За целта първо се измерва специфичното съпротивление на почвата което трябва да бъде =100 m, тъй като анализа на ел. поле на заземителя по МКЕ в Глава 3 става при тази стойност.

2.1. Измерване специфичното съпротивление на почвата - r

Измерването на специфичното съпротивление на почвата се извършва чрез четирипроводникова схема. На участъка от земната повърхност по права линия се забиват четири метални пръта/сонди(фиг.3) на разстояние “а” (симетрично разстояние от 2 до 30m). Дълбочината на забиването не трябва да превишава 1/20 от разстоянието “а”.

Фиг. 3. Схеми за измерване специфичното съпротивление на почвата с уред М416

Специфичното съпротивление на почвата се определя по формулата:

                                                                                               (4)

В зоната на измерване не трябва да има паралелно разположени тръби, кабели или други метални конструкции.

С приближение се приема, че по този начин се измерва средното специфично съпротивление на почвата на дълбочина, равна на разстоянието “а” между прътовете.

2.2. Измерване съпротивлението на заземление

Съпротивлението  на защитните заземителни и мълниезащитни уредби се измерва с измерител на земно съпротивление М 416.

Уредът има батерийно захранване и е предназначен за измерване на заземители, специфично съпротивление на почвата и активни съпротивления.

Принципът на действие на уреда е основан на компенсационния метод на измерване с употреба на помощен заземител и потенциален електрод (сонда). Измерителят на земно съпротивление М416 се състои от източник за постоянен ток (батерии), преобразувател на постоянен ток в променлив (генератор) и измерителна система. Номиналното изходно променливо напрежение при отворена външна верига е не повече от 20 V.  

1. Ред за извършване на измерванията 

- Поставяне на батериите

Сваля се капакът на долната част на уреда и в нишата се поставят три неизтичащи батерии 1,5V, R20 съгласно знаците за полярност.

- Проверка на уреда

Уредът се поставя на равна повърхност. Механичната нулева точка се настройва с винта. Превключвателят се поставя в положение “контроль 5W”. Натиска се бутонът и се завърта ръкохватката до установяване на стрелката в нулево положение. На скалата на реохода стрелката трябва да показва 5 ± 0,3W, което е показател за изправността на батериите,а от там и за точно отчитане на съпротивлението на заземлението.




Нормалната работа на уреда е възможна при напрежение на батериите от 3,8 до 4,8V. 

- Подготовка за измерване

Уредът се поставя в близост до измервания заземител  Rх, тъй като при това положение съединителните проводници не оказват влияние върху резултатите от измерването.

Избира се място за забиване на помощния заземетел Rпом и потенциалната сонда RС, като се проверява в близост до тези места да няма тръбопроводни инсталации, кабели, релси и други поставени по дължина метални съоръжения, които могат да внесат голяма грешка при измерването.

Металните прътове от комплекта за помощния заземител и потенциалната сонда се забиват в почвата на дълбочина  не по-малка от 500mm, на разстояние както следва: 

- сондата трябва да е на разстояние  ³ 20m от измервания заземител

- помощният заземител трябва да е на разстояние  ³ 10m от сондата

Измерванията с този уред се извършват чрез използване на трипроводна и четирипроводна схеми.

Трипроводните схеми се използват за измерване на заземителни съпротивления над 5W.

Начинът на свързване за измерване на съпротивлението на заземителя е показан по-долу на фиг.

Фиг. Трипроводна схема за измерване съпротивлението на единичен заземител с M416

     

Измерване на съпротивлението на помощния заземител Rпом.

Помощният заземител Rпом се присъединява към клемите 1 и 2, заземителят Rх – към клема 4, а потенциалната сонда Rс – към клема 3.

       - Измерване съпротивлението на потенциалната сонда Rс.

 Сондата Rс се присъединява към клеми 1 и 2, заземителят Rх – към клема 3, а помощният заземител Rпом – към клема  

При измерване на Rпом и Rх превключвателят се поставя на положение “х100”, натиска се бутонът за включване на уреда и се върти ръкохватката, докато стрелката на индикатора максимално се доближи до положение “0”.

Стойността на измереното съпротивление се получава от произведението на скалата на реохода и показанието на превключвателя.

Ако измерваното съпротивление има стойност под 200W, превключвателят се поставя на положение “х20”, “х5” или “х1” и се повтарят посочените действия.

Основната грешка на уреда (5%) се запазва при положение, че съпротивлението на помощният заземител и сондата не е по-голямо от:

500W на обхват х1 (0,1 - 10W)

1000W на обхват х5 (0,5 - 50W)

2500W на обхват х20 (2 - 200W)

5000W на обхват х100 (10 - 1000W)

         При превишаване на Rпом и Rс над посочените стойности е необходимо почвата да се овлажни или помощния заземител да се изпълни от няколко паралено свързани заземителя, забити на разстояние 2 – 3m един от друг.

- Измерване на съпротивлението на заземителя Rх  

Измерването се извършва по следния ред:

Превключвателят се поставя на положение “х1”, натиска се бутонът  и се върти ръкохватката, докато стрелката на индикатора максимално се доближи до положение “0”.

Стойността на измерваното преходно съпротивление се получава от произведението на скалата на реохода и показанието на превключвателя.

 Ако измерваното съпротивление се окаже над 10W, превключвателят се поставя на положение “х5”, “х20” или “х100” и се повтарят посочените действия.

Резултатите от измерването на специфичното съпротивление на почвата и съпротивлението на заземление са дадени в таблица 2.

Таблица 2

Специфично съпротивление на почвата, m

Съпротивление

на заземление,

98,5

30,5



ЛИТЕРАТУРА

1.                 Алексеев, Д. Заземление: теория и практика, http://www.ixbt.com/peripheral/ground.html, 2000.

2.                  Анев, Г., С. Стоянов. Практика том 12 - Електрически системи. Заземление. Защити. Безопасност. Част 1, АБС Техника,200

3.                  Анев, Г., С. Стоянов. Практика том 16 - Електрически системи. Заземление. Защити. Безопасност. Част 2, АБС Техника,200

4.              Анев, Г., Драгнев, Др., Върбев, Т. Ръководство за курсово и дипломно преоетиране на електрически подстанции и мрежи. ПБ към МНП, 1990.

5.                  Meeker, D., Finite Element Method Magnetics, Version 2, Users Manual, 2006.

6.                  Meeker, D., FEMM 2 Electrostatics Tutorial, 2006.

7.                  Нейман, Л. Р., К. С. Демирчян. Теоретические основы электротехни­ки, ч. 2. - Энергоиздат, Ленинград, 1981.

8.                  Сегерлинд, Л., Применение метода конечных элементов (Пер. с англ.), Мир, Москва, 1979.

9.                  Gьemes J. A., F. Rodriguez, J. M. Ruiz1, F. E. Hernando, Determination of the ground resistance and distribution of potentials in grounding grids using FEM,  International conference on renewable energies and power quality (ICREPQ'03), Las Palmas de Gran Canaria, 2003.

10.             ElecNet v.7, Live Docs, http://www.infolytica.com

11.             Mauricio Valencia Ferreira, Luz Patrick Dular, ANALYTICAL AND FINITE ELEMENT MODELING OF GROUNDING SYSTEMS, IX International Symposium on Lightning Protection 26th-30th November 2007 – Foz do Iguaзu, Brazil.

12.             Popovic, Z., B Popovic,  Introductory Electromagnetics,  Prentice Hall, 1999.

Приложение 1

Заземителна инсталация

Приложение 2

          PROGRAM STREGNTH

          DIMENSION QN1(60),BN1(60),QN2(60),BN2(60),ED(11)

          UF=48.0

          R=5.0

          S=2.5

          PI=3.1459

          EPS=8.85E-12

          QN1(1)=0*PI*EPS*R*UF

          BN1(1)=0.0

          QN2(1)=(-QN1(1)*R)/(S+2.0*R)

          BN2(1)=(R**2)/(S+2.0*R)

          DO 2 I=2,60

          QN1(I)=-QN2(I-1)*R/(S+2.0*R-BN2(I-1))

          BN1(I)=(R**2)/(S+2.0*R-BN2(I-1))

         QN2(I)=-QN2(I)*R/(S+2.0*R-BN1(I))

         BN2(I)=(R**2)/(S+2.0*R-BN1(I))

2     CONTINUE

      WRITE(*,4) (QN1(I),BN1(I),QN2(I),BN2(I),I=1,60)

4     FORMAT(3X,7HQN1(I)=,E11.4,2X,7HBN1(I)=,F5.3,2X,

     *7HQN2(I)=,E11.4,2X,7HBN2(I)=,F5.3)

      DO 5 J=1,11

          XR=(J-1)*S/10.0

          SUM=0.0

          DO 6 I=1,60

          SUM=SUM+QN1(I)/(0*PI*EPS*((R-BN1(I)+XR)**2))

     *-QN2(I)/(0*PI*EPS*((R-BN2(I)+S-XR)**2))

6     CONTINUE

      ED(J)=SUM

5     CONTINUE

      WRITE(*,7) (ED(J),J=1,11)

7     FORMAT(3X,6HED(J)=,F6.3)

      DELTA=0.9

13    BETA=1.0

12    BETA=0

11    DO 8 J=1,11

      BX=BETA*ED(J)

          IF(BX/DELTA.LT.25) GO TO 10

          BETA=BETA+0.2*DELTA*((BX/DELTA-25)**2)

8     CONTINUE

10    BETO=BETA*S/10.0

      WRITE(*,9) BETA,BETO

9     FORMAT(3X,5HBETA=,F2,2X,5HBETO=,F6.3)

      BETA=BETA+0.02

          IF(BETA.LE.1.3) GO TO 12

          DELTA=DELTA+0.1

          IF(DELTA.LE.1.1) GO TO 13

          STOP

          END








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 3336
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site