ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭРОЗИИ ЭЛЕКТРОДОВ В ВЫСОКОВОЛЬТНОМ СИЛЬНОТОЧНОМ ВОЗДУШНОМ КОММУТАТОРЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

M. I. Baranov, S. V. Rudakov

Анотація


Приведены результаты применения нового инженерного подхода к расчету тепловой энергии, выделяющейся в плазменном канале искрового разряда и на массивных металлических электродах высоковольтного сильноточного воздушного коммутатора (ВСВК) атмосферного давления, используемого в составе высоковольтной электрофизической установки (ВЭФУ) с мощным емкостным накопителем энергии (ЕНЭ). Полученные соотношения для определения указанной энергии позволяют выполнять расчетную оценку баланса электрической энергии в разрядной цепи ВЭФУ с ЕНЭ с учетом ее тепловых потерь в ВСВК. Показано, что на основе разработанного подхода может быть выполнен расчет электрической эрозии основных металлических электродов ВСВК. Получены новые расчетные выражения для нахождения глубины одиночного кратера разрушения на металлических электродах ВСВК и массы металла, выбрасываемой искрой из электродов исследуемого коммутатора за один разряд ЕНЭ установки.

Ключові слова


высоковольтный сильноточный воздушный коммутатор; выделяемая тепловая энергия в воздушной искре и на электродах коммутатора; электрическая эрозия металлических электродов коммутатора; глубина одиночного кратера разрушения на электродах коммутатора

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF RUS

Посилання


1. Dashuk P.N., Zayents S.L., Komel'kov V.S., Kuchinskiy G.S., Nikolaevskaya N.N., Shkuropat P.I., Shneerson G.A. Tehnika bol'shih impul'snyh tokov i magnitnyh polej [Technique large pulsed currents and magnetic fields]. Moscow, Atomizdat Publ., 1970. 472 p. (Rus).

2. Bostic W., Nardi V., Zucker O. Nakoplenie i kommutacija energii bol'shih plotnostej [Accumulation and commutation of energy of high densities]. Moscow, Mir Publ., 1979. 474 p. (Rus).

3. Baranov M.I. Application of new gas-discharge and solid-state semiconductor switchboards in high-current circuits of powerful high-voltage electrophysical installations. Electrical engineering & electromechanics, 2009, no.1, pp. 55-58. (Rus). doi: 10.20998/2074-272X.2009.1.11.

4. Baranov M.I. Application of new vacuum switchboards in high-current circuits of powerful high-voltage electrophysical installations and emergency protection circuits of power electrical equipment. Electrical engineering & electromechanics, 2009, no.3, pp. 5-10. (Rus). doi: 10.20998/2074-272X.2009.3.01.

5. Boyko N.I., Evdoshenko L.S., Zarochentsev A.I., Ivanov V.M., Tour A.N. High-Voltage Spark Gaps for Technological Purposes. Instruments and Experimental Technique, 2001, vol.44, no.2, pp. 204-212. doi: 10.1023/a:1017515003483.

6. Baranov M.I., Bocharov V.A., Zyabko Yu.P., Melnikov P.N. High-voltage strong current spark switches for high-voltage impulse and current generators. Tekhnichna elektrodynamika, 2003, no.3, pp. 41-47. (Rus).

7. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Nedzel’skii O.S., Nosenko M.A. High-voltage high-current air-filled spark gaps of an artificial-lightning-current generator. Instruments and Experimental Techniques, 2008, vol.51, no.6, pp. 833-837. doi: 10.1134/s0020441208060109.

8. Kuhling H. Spravochnik po fizike. Per. s nem. [Dictonary on Physics. Translated from German]. Moscow, Mir Publ., 1982. 520 p. (Rus).

9. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Nedzel’skii O.S., Dnyshchenko V.N. A Current Generator of the Artificial Lightning for Full-Scale Tests of Engineering Objects. Instruments and Experimental Technique, 2008, vol.51, no.3, pp. 401-405. doi: 10.1134/s0020441208030123.

10. Baranov M.I., Kniaziev V.V., Rudakov S.V. Calculation and experimental estimation of results of electro-thermal action of rationed by the international standard IEC 62305-1-2010 impulse current of short blow of artificial lightning on the thin-walled coverage from stainless steel. Electrical engineering & electromechanics, 2017, no.1, pp. 31-38. (Rus). doi: 10.20998/2074-272X.2017.1.06.

11. Raiser Yu.P. Fizika gazovogo razrjada [Physics of gas discharge]. Moscow, Nauka Publ., 1987. 592 p. (Rus).

12. Namitokov K.K. Elektroerozionnye javlenija [Electroerosion phenomena]. Moscow, Energia Publ., 1978. 456 p. (Rus).

13. Butkevich G.V., Belkin G.S., Vedeshenkov N.A., Zhavoronkov M.A. Elektricheskaja erozija sil'notochnyh kontaktov i elektrodov [Electrical erosion of high current contacts and electrodes]. Moscow, Energia Publ., 1978. 256 p. (Rus).

14. Baranov M.I. Izbrannye voprosy elektrofiziki. Tom 3: Teorija i praktika elektrofizicheskih zadach [Selected topics of Electrophysics. Vol. 3: Theory and practice of electrophysics tasks]. Kharkiv, Tochka Publ., 2014. 400 p. (Rus).

15. Lozanskiy E.D., Firsov O.B. Teorija iskry [Theory of spark]. Moscow, Atomizdat Publ., 1975. 272 p. (Rus).

16. SAE ARP 5412: 2013. Aircraft Lightning Environment and Ralated Test Waveforms. SAE Aerospace. USA, 2013. − pp. 1-56.

17. Baranov M.I. An approximate calculation of the maximum temperature of the plasma in high-current high-voltage spark discharge channel switch air atmospheric pressure. Tekhnichna Elektrodynamika, 2010, no.5, pp. 18-21. (Rus).

18. Gulyi G.A. Nauchnye osnovy razriadno-impul'snykh tekhnologii [Scientific basis of the discharge-pulse technology]. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1990. 208 p. (Rus).

19. Abramov N.R., Kuzhekin I.P., Larionov V.P. Characteristics of penetration of the walls of metal objects when exposed to lightning. Electricity, 1986, no.11, pp. 22-27. (Rus).

20. Belkin G.S., Kiselev V.Ya. Influence of electrode material on erosion at strong currents. Technical Physics, 1967, vol.37, no.5, pp. 977-979. (Rus).

21. Ermilov I.V. Development of a complex of high-voltage high-current equipment of a new generation for magnetic-pulse processing of materials. Trudy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii MIOM-2007 [Proceedings of the International Scientific and Technical Conference MPPM-2007]. Russian Federation, Samara, SGAU, 18-19 September, 2007, pp. 88-98. (Rus).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     Дашук П.Н., Зайенц С.Л., Комельков В.С., Кучинский Г.С., Николаевская Н.Н., Шкуропат П.И., Шнеерсон Г.А. Техника больших импульсных токов и магнитных полей. − М.: Атомиздат, 1970. − 472 с.
2.     Накопление и коммутация энергии больших плотностей / Под ред. У. Бостика., В. Нарди, О. Цукера: Пер. с англ. Э.И. Асиновского, В.С. Комелькова. − М.: Мир, 1979. − 474 с.
3.     Баранов М.И. Применение новых газоразрядных и твердотельных полупроводниковых коммутаторов в сильноточных цепях мощных высоковольтных электрофизических установок // Електротехніка і електромеханіка. − 2009. − №1. − С. 55-58. doi: 10.20998/2074-272X.2009.1.11.
4.     Баранов М.И. Применение новых вакуумных коммутаторов в сильноточных цепях мощных высоковольтных электрофизических установок и схемах аварийной защиты силового электрооборудования // Електротехніка і електромеханіка. − 2009. − №3. − С. 5-10. doi: 10.20998/2074-272X.2009.3.01.
5.     Boyko N.I., Evdoshenko L.S., Zarochentsev A.I., Ivanov V.M., Tour A.N. High-Voltage Spark Gaps for Technological Purposes // Instruments and Experimental Technique. – 2001. – vol.44. – no.2. – pp. 204-212. doi: 10.1023/a:1017515003483.
6.     Баранов М.И., Бочаров В.А., Зябко Ю.П., Мельников П.Н. Высоковольтные сильноточные искровые коммутаторы для генераторов импульсных напряжений и токов // Технічна електродинаміка. − 2003. − №3. − С. 41-47.
7.     Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Nedzel’skii O.S., Nosenko M.A. High-voltage high-current air-filled spark gaps of an artificial-lightning-current generator // Instruments and Experimental Techniques.− 2008.− vol.51.− no.6.− pp. 833-837. doi: 10.1134/s0020441208060109.
8.     Кухлинг Х. Справочник по физике / Пер. с нем. под ред. Е.М. Лейкина. − М.: Мир, 1982. − 520 с.
9.     Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Nedzel’skii O.S., Dnyshchenko V.N. A current generator of the artificial lightning for full-scale tests of engineering objects // Instruments and Experimental Technique. – 2008. – vol.51. – no.3. – pp. 401-405. doi: 10.1134/s0020441208030123.
10.  Баранов М.И., Князев В.В., Рудаков С.В. Расчетная и опытная оценка результатов электротермического воздействия нормированного по международному стандарту IEC 62305-1-2010 импульса тока короткого удара искусственной молнии на тонкостенное покрытие из нержавеющей стали // Електротехніка і електромеханіка. − 2017. − №1. − С. 31-38. doi: 10.20998/2074-272X.2017.1.06.
11.  Райзер Ю.П. Физика газового разряда. − М.: Наука, 1987. − 592 с.
12.  Намитоков К.К. Электроэрозионные явления. − М.: Энергия, 1978. − 456 с.
13.  Буткевич Г.В., Белкин Г.С., Ведешенков Н.А., Жаворонков М.А. Электрическая эрозия сильноточных контактов и электродов. − М.: Энергия, 1978. − 256 с.
14.  Баранов М.И. Избранные вопросы электрофизики: Монография. Том 3: Теория и практика электрофизических задач. − Х.: Точка, 2014. − 400 с.
15.  Лозанский Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры. − М.: Атомиздат, 1975. − 272 с.
16.  SAE ARP 5412: 2013. Aircraft Lightning Environment and Ralated Test Waveforms. SAE Aerospace. USA, 2013. − pp. 1-56.
17.  Баранов М.И. Приближенный расчет максимальной температуры плазмы в сильноточном канале искрового разряда высоковольтного воздушного коммутатора атмосферного давления // Технічна електродинаміка. − 2010. − №5. − С. 18-21.
18.  Гулый Г.А. Научные основы разрядно-импульсных технологий. – К.: Наукова думка, 1990. – 208 с.
19.  Абрамов Н.Р., Кужекин И.П., Ларионов В.П. Характеристики проплавления стенок металлических объектов при воздействии на них молнии // Электричество. – 1986. – №11. – С. 22-27.
20.  Белкин Г.С., Киселев В.Я. Влияние материала электродов на эрозию при сильных токах // Журнал технической физики. − 1967. − Т.37. − №5. − С. 977-979.
21.  Ермилов И.В. Разработка комплекса высоковольтного сильноточного оборудования нового поколения для магнитно-импульсной обработки материалов // Труды международной научно-технической конференции МИОМ-2007 (Российская Федерация, Самара, СГАУ, 18-19 сентября 2007). − С. 88-98.




DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2017.3.05

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2017 M. I. Baranov, S. V. Rudakov


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)