基于MATLAB的电弧模型仿真.pdf

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1、第17卷第5期电力系统及其自动化学报Vol.17No.52005年10月ProceedingsoftheCSU-EPSA0ct.2005基于MATLAB的电弧模型仿真D黄绍平杨青李靖(湖南工程学院电气与信息工程系湘潭411101)摘要:开关电器的电弧开断特性是开关电器设计和研制的关键O为了分析断路器开断现象利用MATLAB软件对开关电器电弧开断进行仿真计算O给出了Mayr和Cassie电弧模型方程式阐述了在MATLAB软件平台上构建电弧模型的原理与方法最后用Mayr电弧模型对高压断路器电弧开断进行了实例计算O结

2、果表明这一方法对开关电器电弧开断的定性分析是实用的和有效的O关键词:电弧模型;瞬态恢复电压;仿真中图分类号:TM561.3文献标识码:A文章编号:1003-8930(2005)05-0064-03SimulationofArcModelsBasedonMATLABHUANGShao-pingYANGGingLI]ing(DepartmentofElectricalandInformationEngineeringHunanInstituteofEngineeringXiangtan411101China)Abs

3、tract:ThesimulatingcomputationofarcinterruptioninswitchgearisstudiedusingMATLABsoftware.TheeguationsofMayrarcmodelandCassiearcmodelaregivenandtheprincipleandmethodbuildingarcmodelsupontheMATLABplatformisexpatiated.Acomputationalexampleofarcinterruptioninhigh

4、-voltagecircuitbreakerusingMayrarcmodelispresented.Theresultshowsthatthismethodisfeasibleandeffectiveforgualitativeanalysisofarcinterruptioninswitchgear.Keywords:arcmodel;transientrecoveryvoltage;simulation以从eps.et.tudelft.nl网站免费下载并添加到1前言MATLAB软件中用来分析断路器电弧的开

5、断掌握电弧开断特性是开关电器设计和研制的现象O关键O长期以来科技人员希望能找到电弧的动态2电弧模型方程式物理模型O最早得出的电弧模型是1939年的克西(Cassie)模型和1943年的麦也尔(Mayr)模型O后2.1Mayr电弧模型来科技人员从物理方程式出发来描述电弧过程并Mayr电弧模型是基于热平衡~热惯性~热游离解决电弧过程与灭弧室或其周围介质状况的关系三个基本原理推导而来的其方程式为[1]在实验的基础上又推导出不少方程式O20世纪701dgd1ng1==(1)(1)年代以后在气吹灭弧室纵吹电弧数学物理模型

6、方gdtdtZP式中:g电弧电导;面有相当大的发展提出了由能量方程~动量方程~连续方程~气体方程~电导方程等多个非线性方程电弧电压;式组成的电弧模型O电弧电流;荷兰代夫特技术大学电力系统实验室(PowerZ电弧时间常数;P电弧散热功率OSystemsLaboratoryDelftUniversityofTechnology)的研究人员以MATLAB软件为平台开发出了包含Mayr电弧模型的物理意义很明确当电弧功[2]率大于散热功率P时电弧温度将升高热游离7种电弧模型的电弧模型库(AMB)O这些模型可D收稿日期:2

7、004-12-08;修回日期:2005-03-212OO5年第5期黄绍平等基于MATLAB的电弧模型仿真"65"加强,电弧电导g有增加的趋势o由于电弧有热惯x(O)状态变量的初始值,它是电弧电导性,也即有时间常数z,使得电弧升温或电弧电导g的初始值g(O);的增加趋于缓慢oMayr方程比较适用于小电流,包U(1)DEE第一个输入量,即电弧电压U;括零区的电弧过程oU(2)DEE的第二个输入量,它表示断路2.2Cassie电弧模型器触头的关合状态o当触头闭合时[1]为Cassie电弧模型的方程式U(2)=O;当触

8、头分开时,U(2)=1;21dgd1ng1UyDEE的输出量,即电弧电流z;==(2-1)(2)gdtdtzUCz电弧时间常数;式中U为恒定电弧电压,它是IEC电弧瞬态恢复电CP电弧散热功率o压(TRV)表示方法中的参考电压,取为TRV的峰z和p是Mayr电弧模型的自由参数,它们可在值o其它量的含义与式(1)相同oMayr电弧模型的对话框中进行设置和更改o典型的电弧模型方程式还有~ab