Особливості моделювання зовнішнього магнітного поля електротехнічних комплексів та систем до і після його компенсації
Вантажиться...
Дата
2022
DOI
doi.org/10.20998/2224-0349.2022.02.01
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
Здійснено комп'ютерне моделювання зовнішнього магнітного поля трифазної електроустановки до та після його компенсації. Проведений аналіз процесу комп'ютерного моделювання зовнішнього магнітного поля триполюсного автоматичного вимикача, що дозволило виділити три особливості, пов’язані з вибором напряму обходу контурів із фазними струмами, з визначенням необхідних умов компенсації поля на великій відстані, а також з розрахунком модуля напруженості в контрольних точках спостереження при дії сумарного зовнішнього магнітного поля контурів електроустановки й джерел, що компенсують. Отримані розрахункові співвідношення, що дозволяють здійснити математичне моделювання зовнішнього магнітного поля контурів зі струмом різної конфігурації, а саме поля окремого контуру зі струмом, поля контурів, що обтікаються трифазним струмом в трифазній системі струмів з нейтральним провідником, у випадку трифазної системи струмів без нейтрального провідника, поля магнітних диполів, а також компенсуючого магнітного поля електромагнітів компенсаторів. Визначено, що при моделюванні зовнішнього магнітного поля розрахунок модуля вектора напруженості магнітного поля в точці спостереження та магнітного моменту контуру із фазним струмом потрібно здійснювати з урахуванням пульсуючих складових компонент, що змінюються в часі за законом синусу та косинусу. Розрахунки підтвердили, що застосування зовнішнього блока електромагнітів компенсаторів для автоматичного вимикача дозволяє в 28 одиниць по осі x та у і 70 одиниць по осі z зменшити вплив його зовнішнього магнітного поля на мікропроцесорний блок керування напівпровідниковим розчіплювачем максимального струму й, тим самим, запобігти помилкових спрацьовувань пристроїв релейного захисту та протиаварійної автоматики електротехнічних комплексів та систем низької напруги.
Computer simulation of the external magnetic field of a three-phase electrical installation before and after its compensation has been carried out. The analysis of the computer simulation process of the three-pole circuit breaker external magnetic field was carried out, which made it possible to identify three features related to the selection of the direction of bypassing the circuits with phase currents, the determination of the necessary conditions for compensation of the field at a long distance, and also the calculation of the stress modulus in the control observation points under the action of the total external magnetic field of the circuits of the electrical installation and compensating sources. Calculated ratios are obtained that allow mathematical modeling of the external magnetic field of current-carrying circuits of different configurations, namely, the field of a separate current-carrying circuit, the field of circuits flowing around a three-phase current in a three-phase current system with a neutral conductor, in the case of a three-phase current system without a neutral conductor, fields of magnetic dipoles, as well as the compensating magnetic field of compensator electromagnets. It was determined that when modeling the external magnetic field, the calculation of the vector modulus of the magnetic field intensity at the point of observation and the magnetic moment of the circuit with the phase current should be carried out taking into account the pulsating components of the components that change in time according to the law of sine and cosine. Calculations confirmed that the use of an external unit of compensator electromagnets for the circuit breaker allows to reduce the impact of its external magnetic field on the microprocessor control unit of the maximum current semiconductor release by 28 units along the x and y axis and 70 units along the z axis and, thereby, prevent false activations of relay devices protection and emergency automation of low voltage electrotechnical complexes and systems.
Computer simulation of the external magnetic field of a three-phase electrical installation before and after its compensation has been carried out. The analysis of the computer simulation process of the three-pole circuit breaker external magnetic field was carried out, which made it possible to identify three features related to the selection of the direction of bypassing the circuits with phase currents, the determination of the necessary conditions for compensation of the field at a long distance, and also the calculation of the stress modulus in the control observation points under the action of the total external magnetic field of the circuits of the electrical installation and compensating sources. Calculated ratios are obtained that allow mathematical modeling of the external magnetic field of current-carrying circuits of different configurations, namely, the field of a separate current-carrying circuit, the field of circuits flowing around a three-phase current in a three-phase current system with a neutral conductor, in the case of a three-phase current system without a neutral conductor, fields of magnetic dipoles, as well as the compensating magnetic field of compensator electromagnets. It was determined that when modeling the external magnetic field, the calculation of the vector modulus of the magnetic field intensity at the point of observation and the magnetic moment of the circuit with the phase current should be carried out taking into account the pulsating components of the components that change in time according to the law of sine and cosine. Calculations confirmed that the use of an external unit of compensator electromagnets for the circuit breaker allows to reduce the impact of its external magnetic field on the microprocessor control unit of the maximum current semiconductor release by 28 units along the x and y axis and 70 units along the z axis and, thereby, prevent false activations of relay devices protection and emergency automation of low voltage electrotechnical complexes and systems.
Опис
Ключові слова
електроустановка, електромагнітна сумісність, зовнішнє магнітне поле, автоматичний вимикач, електромагніт компенсатор, магнітний диполь, electrical equipment, electromagnetic compatibility, external magnetic field, circuit breaker, electromagnet compensator, magnetic dipole
Бібліографічний опис
Середа О. Г. Особливості моделювання зовнішнього магнітного поля електротехнічних комплексів та систем до і після його компенсації / О. Г. Середа, О. Г. Король // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Енергетика: надійність та енергоефективність = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : Energy: Reliability and Energy Efficiency : зб. наук. пр. – Харків : НТУ "ХПІ", 2022. – № 2 (5). – С. 79-89.