Выполнен библиографический обзор, благодаря которому для моделирования электрической дуги принят метод, основанный на описании магнитной газовой динамики (МГД) плазмы. Сформирована система уравнений, позволившая создать компьютерную модель открытой дуги переменного тока с изменяющимися геометрическими параметрами в программном комплексе COMSOL Multiphysics. Проведена верификация разработанной компьютерной модели дуги в COMSOL Multiphysics (КМД-CM). Она показала хорошее качественное и количественное совпадение расчетных результатов с ранее опубликованными в разных источниках. Построенная КМД-CM позволяет проводить расчет распределения температурного поля канала, а также получать временные зависимости тока, напряженности и радиуса дуги в сетях промышленной частоты в зависимости от теплофизических свойств плазмы, схемы и параметров внешней цепи.

A bibliographic observation was conducted, due to which the method based on description of magnetohydrodynamics (MHD) plasma was adopted for electric arc modeling. The generated system of equations makes it possible to create a computer model of an open AC arc with changing geometrical parameters in the COMSOL Multiphysics® software. The verification of the developed arc computer model in COMSOL Multiphysics (KMD-CM) was carried out. It has shown good qualitative and quantitative agreement between calculated and previously published in different sources results. Created KMD-CM allows to calculate temperature distribution within the channel, as well as the current, arc electric field and radius oscillograms in industrial frequency networks depending on thermodynamic properties of plasma, design and parameters of the external circuit.

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МОДЕЛИ ДУГИ И ИХ ОСОБЕННОСТИ
  • 1.1. Дуга в открытом воздухе
  • 1.2. Интегральные модели электрической дуги
  • 1.3. Методы на основе уравнений МГД. Каналовая модель
  • 1.4. Физические факторы, учитываемые при моделировании дуги
    • 1.4.1. Подвод и отвод тепла
    • 1.4.2. Роль излучения
    • 1.4.3. Условие равновесности плазмы
    • 1.4.4. Влияние давления
    • 1.4.5. Физические свойства плазмы
    • 1.4.6. Однородность электрического поля
  • 1.5. Краткие выводы к главе 1
• 2. СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ
  • 2.1. Свойства плазмы
  • 2.2. «Геометрия» модели. Внешняя сеть
  • 2.3. Система уравнений. Начальные и граничные условия
    • 2.3.1. Определение радиуса дуги
    • 2.3.2. Излучение
  • 2.4. Расчетная область
  • 2.5. Построение сетки
  • 2.6. Краткие выводы к главе 2
• 3. ВЕРИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ
  • 3.1. Расчеты при разных значениях индуктивного сопротивления
  • 3.2. Расчеты при разной длине дугового промежутка
  • 3.3. Вольт-амперная характеристика
  • 3.4. Краткие выводы к главе 3
• 4. ИССЛЕДОВАНИЯ НА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ
  • 4.1. Влияние изменения длины дуги
  • 4.2. Распределение температурного профиля
  • 4.3. Радиус дугового канала
  • 4.4. Сопротивление дуги
  • 4.5. Краткие выводы к главе 4
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ПРИЛОЖЕНИЕ 1