Details

Данная работа посвящена разработке математической модели дугового разряда внутри двух последовательно соединенных разрядных камер с двумя вариантами электродов (медь, сталь), получению интегрального баланса мощности в зависимости от времени с целью установления критерия - условия гашения дуги. Разработка рабочего стенда проводилась параллельно непосредственно в программе COMSOL Multiphysics при помощи модуля electrical circuit, а также в продукте MATLAB Simulink, во втором случае полученная с помощью схемы временной зависимости импульса тока через разрядник была использована в воссозданной в программе COMSOL Multiphysics модели последовательно соединённых разрядных камер. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Исследование работ, посвящённых математическому моделирование мультикамерной системы. 2. Создание модели испытательной схемы для получения время-токовой зависимости двумя способами. 3. Разработка модели дуги в последовательно соединённых разрядных камерах. 4. Анализ полученных результатов. Был проведен анализ современных исследований посвященных разработке математических моделей разрядных камер РМК, дугового разряда и плазменных процессов. В пакете Matlab Simulink и была разработана модель испытательного стенда, состоящая из: 1) ГИН, отвечающего за имитацию импульса молнии, 2) искрового промежутка, воссоздающего мультикамерную систему, 3) схемы сети, отображающего высоковольтную линию. Полностью идентичная схема была создана в COMSOL Multiphysics, данная схема является более точной моделью, так как блок искрового промежутка изменяет большее количество своих параметров непосредственно во время расчет модели. В Matlab Simulink была получена зависимость тока от времени, проходящего через разрядник, эти данные в дальнейшем были использованы в модели разрядных камер внутри пакета COMSOL Multiphysics, итогами моделирования обоих вариантов стали данные: газодинамических, электромагнитных, тепловых процессов, а также расчет интегрального баланса мощности. На основе полученных данных математических моделей Matlab Simulink и COMSOL Multiphysics были сделаны выводы.

This work is devoted to the development of a mathematical model of an arc discharge inside two series-connected discharge chambers with two electrode variants (copper, steel), obtaining an integral power balance depending on time in order to establish a criterion - the arc quenching condition. The development of the working stand was carried out in parallel directly in the COMSOL Multiphysics program using the electrical circuit module, as well as in the MATLAB Simulink product, in the second case, the model of sequentially connected discharge chambers obtained using the time dependence scheme of the current pulse through the arrester was used in the model recreated in the COMSOL Multiphysics program. Tasks that were solved during the study: 1. Research of works devoted to mathematical modeling of a multicameral system. 2. Creating a test circuit model to obtain a time-current dependence in two ways. 3. Development of an arc model in series-connected discharge chambers. 4. Analysis of the results obtained. The analysis of modern research devoted to the development of mathematical models of discharge chambers of the multicameral arrester, arc discharge and plasma processes was carried out. In the Matlab Simulink package, a test bench model was developed, consisting of: 1) The pulse voltage generator responsible for simulating the lightning pulse, 2) arrestor, recreating a multicameral system, 3) a network diagram showing a high-voltage line. A completely identical scheme was created in COMSOL Multiphysics, this scheme is a more accurate model since the spark gap block changes more of its parameters directly during the calculation of the model. In Matlab Simulink, the dependence of the current on the time passing through the arrester was obtained, these data were later used in the model of discharge chambers inside the COMSOL Multiphysics package, the results of modeling both variants were data: gas-dynamic, electromagnetic, thermal processes, as well as the calculation of the integral power balance. Conclusions were drawn based on the obtained data of mathematical models Matlab Simulink and COMSOL Multiphysics.