univerzÁlne modely ČiastkovÝch vÝbojov
DESCRIPTION
TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH Fakulta elektrotechniky a informatiky Mäsiarska 74, 041 20 KOŠICE. UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV prof. Ing. K. Marton, DrSc.; Ing. J. Balogh, PhD.; Ing. M. Boga; Ing. J. DŽMURA, PhD; Ing. Jaroslav PETRÁŠ. Úvod - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/1.jpg)
TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACHFakulta elektrotechniky a informatiky
Mäsiarska 74, 041 20 KOŠICE
TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACHFakulta elektrotechniky a informatiky
Mäsiarska 74, 041 20 KOŠICE
UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV
prof. Ing. K. Marton, DrSc.; Ing. J. Balogh, PhD.; Ing. M. Boga; Ing. J. DŽMURA, PhD; Ing. Jaroslav PETRÁŠ
UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV
prof. Ing. K. Marton, DrSc.; Ing. J. Balogh, PhD.; Ing. M. Boga; Ing. J. DŽMURA, PhD; Ing. Jaroslav PETRÁŠ
• Úvod
• Teoretická interpretácia napäťového a prúdového modelu
• Univerzálny model čiastkových výbojov
• Viacčlánkové modely
• Záver
![Page 2: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/2.jpg)
ÚvodÚvodDefinícia pojmu „Čiastkový výboj“ (IEC 60270:2000)-
-lokalizovaný elektrický výboj, ktorý len čiastočne
premosťuje izoláciu medzi vodičmi a ktorý sa môže alebo
nemusí objaviť v okolí vodiča
Výskyt a rozvoj čiastkových výbojovVýskyt a rozvoj čiastkových výbojov
Vnútorné
defekty
Vnútorné
defekty
• geometricky
symetrické
• dutiny alebo
cylindrické útvary
• geometricky
symetrické
• dutiny alebo
cylindrické útvary
![Page 3: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/3.jpg)
Stromčekový výboj (treeing effect):Stromčekový výboj (treeing effect):
Povrchové výbojePovrchové výboje
Rozhranie pevná fáza – plyn (vzduch)Rozhranie pevná fáza – plyn (vzduch)
DD
EEEf 22
2
1
2
1
Vz
E
y
E
x
Ep zyx
1
![Page 4: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/4.jpg)
Elektrická schéma vzorky s defektomElektrická schéma vzorky s defektom
A C
+
-
L
C k
Z m
Sam ple = vzorka
PDu q
d tu
![Page 5: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/5.jpg)
TEORETICKÁ INTERPRETÁCIA NAPÄŤOVÉHO A PRÚDOVÉHO
MODELU
TEORETICKÁ INTERPRETÁCIA NAPÄŤOVÉHO A PRÚDOVÉHO
MODELU
C 3 C 1
C 2
U
U 2
U 1
C 3
C 2
C 1
R
GI
i
i2
i1
a) element kapacity s defektom
a) element kapacity s defektom
b) náhradný modelb) náhradný model
Základná schéma (Gemant, Philipoff)Základná schéma (Gemant, Philipoff)
![Page 6: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/6.jpg)
Diferenciálna rovnica popisujúca dej vo výbojovom priestore napäťového moduluDiferenciálna rovnica popisujúca dej vo
výbojovom priestore napäťového modulu
0323121
32
i
CCCCCCR
CC
dt
di
po úprave0 Ki
dt
di
0
dtetfppF pt
dostanemeKteii 0
kde v prípade t=0 bude Kti eR
Ui
Nevýhoda: Nepoukazuje na dej v čele impulzu
Riešením operátorovými počtami a transformáciou
![Page 7: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/7.jpg)
Modelovanie dejov priamo v dutine:PRÚDOVÝ MODELModelovanie dejov priamo v dutine:PRÚDOVÝ MODEL
E 0
R P
C
+
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
+ + + + + + + + + + + +
_ __
__
__
__
_
R P
R P
R P
a)
r1
r2
E 0C
+
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
+ + + + + + + + + + + +
_ __
__
__
__
_
--
--- - -- -- - --- - -- - - -
------
- ------ --
--
-
-
-- --
+--- - -+
----
--
-
- -- -
+
+
++
+
+---
-- -
-++
++
+
++ +
++++
++
+ +++ ++
+ + ++
+ + +++ +++ + +++ + ++
+ ++
+ +++ +++ ++ +
+
+
+
++
+
+
R
L
b)
r1
r2
1
2
0
11r
r
d
F
EE
1
2
01
2
max
11r
r
r
r
i
F
E
E
Pomery pred nasadením výboja
Po vzniku výboja
![Page 8: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/8.jpg)
Obvod je rozšírený o mikroindukčnosť L, ktorá predstavuje dráhu výboja. Pre obvod napíšeme diferenciálnu rovnicu
01
idtCRi
dt
diL
ktorej riešením je ak korene 2 priebeh prúdového impulzu
2121
021tt
tt eeItieAeAti
Ďalšia analýza: i(0)=0 uc= -U0 - pred výbojom je na Cd
napätie U0Ďalšia podmienka je viazaná na i´(0) v bode t = 0
000 00
uRidt
diL
t
z čoho L
Ui 00
![Page 9: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/9.jpg)
i
i (t)1
i(t)
1= 42
1
2
u (t)c
t 0
IN F L . B O D
-U 0
i (t)2
t
S ca le6 5 m V /d iv
T im e sc a le2 n s /d iv
Prúdový impulz strímrového výboja
Aperiodický priebeh impulzuČV získaného z prúdovéhomodelu
z podmienky di/dt = 0, pričom I0 0 bude:
2
1
21
21 ln
mt
![Page 10: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/10.jpg)
UNIVERZÁLNY MODEL ČIASTKOVÝCH VÝBOJOVUNIVERZÁLNY MODEL ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV
Defektné miesto je nahradené iskriskom
a) elektródový systém b) spektrálna analýza
Detailný pohľad na usporiadanie elektród
![Page 11: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/11.jpg)
Objem plynom vyplneného priestoru: V = 1,38.10-9 m3;d = 450μm
Energia elektrického poľa medzi elektródami v prípadeC0 = 0,19 pF a pri fiktívnych napätiach U = 10 – 100 – 1000 Vbude: W1 9,465.10-12 Ws; 59 MeV
W2 9,465.10-10 Ws; 5,9GeVW3 9,465.10-8 Ws; 0,59TeV
![Page 12: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/12.jpg)
A k tiv ita č ia stk o v ý ch v ý b o jo v p r i v y šších tep lo tá ch(E x p er im en t)A k tiv ita č ia stk o v ý ch v ý b o jo v p r i v y šších tep lo tá ch(E x p er im en t)
C K
Z m
![Page 13: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/13.jpg)
Napäťový model (modifikovaný Böningom)Napäťový model (modifikovaný Böningom)
uu
u u
u u
A BC
C
C C
C
ii
T S 1
T S 2
R
R
R
R
G I
t= 0
33
55
44
4
4 1
1
11
2
2
2
3 D IG .O S C .
xx
Rozšírený náhradný obvod prvku vzduchovej dutinyTS1, TS2- toroidná sonda
![Page 14: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/14.jpg)
Priebeh napäťových relaxácií a prúdových impulzov snímaných digitálnym osciloskopom
Priebeh napäťových relaxácií a prúdových impulzov snímaných digitálnym osciloskopom
![Page 15: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/15.jpg)
Prúdový model defektného miestaPrúdový model defektného miesta
C
C
C12
R
R
G I
n 3
D IG .O S C .
u K S
xx
![Page 16: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/16.jpg)
Priebeh napäťového a prúdového signálu z digitálneho osciloskopuPriebeh napäťového a prúdového signálu z digitálneho osciloskopu
![Page 17: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/17.jpg)
Príklad fázového rozloženia čiastkových výbojovPríklad fázového rozloženia čiastkových výbojov
![Page 18: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/19.jpg)
VIACČLÁNKOVÉ MODELYVIACČLÁNKOVÉ MODELY
Model s kapacitným premostením
![Page 20: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/20.jpg)
Mnohočlánkový model podľa KučinskéhoMnohočlánkový model podľa Kučinského
Oba modely umožňujú použiť toroidnú sondu na snímanie napäťových, prip. prúdových impulzov
![Page 21: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/21.jpg)
VIACČLÁNKOVÝ MODEL VINUTIAVIACČLÁNKOVÝ MODEL VINUTIA
S ta to ro v ý p le c h
V n ú to rn á o c h ra n ap ro ti v ý b o jo m
Iz o lá c ia
P o lo v o d iv á o c h ra n ap ro ti v ý b o jo m
Vo n k a jš ia o c h ra n a p ro ti v ý b o jo m
C u v o d ič
VN točivý strojDetail statorového vinutia
![Page 22: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/22.jpg)
Kapacitno- odporový modelKapacitno- odporový model
R ´ R d xC H
C I
S te n a d rá ž k y
V z d u c h o v á m e d z e ra
P o lo v o d iv á o c h ra n a
Iz o lá c ia
C u v o d ič
T S
xx
xx
s u p e rp o z íc iev ý b o jo v
![Page 23: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/23.jpg)
ZÁVERZÁVER
Vysoká stabilita modelovAplikovateľnosť pri teplotách od -15°C do 100°CVysoká citlivosť U a I modelovSnímanie signálov: TS; KS a galvanicky Privedenie výpovedeschopnej veličiny cez A/D prevodník do počítača
![Page 24: UNIVERZÁLNE MODELY ČIASTKOVÝCH VÝBOJOV](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/5681443d550346895db0d6fa/html5/thumbnails/24.jpg)
Ďakujem za pozornosťĎakujem za pozornosť