ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕЧНОЙ ДУГИ В MATLAB (SIMULINK)

  • Алексей Николаевич Черненко Тольяттинский государственный университет
  • Вера Васильевна Вахнина Тольяттинский государственный университет
  • Светлана Геннадьевна Мартынова Тольяттинский государственный университет
Ключевые слова: дуговая сталеплавильная печь, гармонические составляющие напряжения, электрическая дуга

Аннотация

В статье показано, что для создания модели электрической дуги целесообразно использовать методы исследования электрической дуги с изменением ее параметров во времени. Проведено сравнение четырех моделей вольт-амперной характеристики дуги переменного тока в дуговой сталеплавильной печи, которое показало, что три из четырех моделей не позволяют получать достоверный спектр высших гармоник тока и напряжения, генерируемых дуговыми электропечами. Они не отображают инерционность тепловых процессов в период зажигания и погасания дуги, в результате чего кривые тока и напряжения дуги в этих моделях отличаются от осциллограмм реальных печных дуг. Для сравнения результатов моделирования вольт-амперных характеристик дуги между собой и с результатами экспериментальных исследований в Matlab (Simulink) была создана модель одной фазы системы электроснабжения с дуговой сталеплавильной электропечью. При расчетах уровней высших гармоник тока и напряжения использовались параметры схем замещения печного трансформатора и короткой сети для печи ДСП-100НЗА с печным трансформатором мощностью 50 МВА. Получены графики напряжения на дуге, напряжения на шинах низкого напряжения печного трансформатора и тока дуги для каждой модели вольт-амперной характеристики. Показано, что наибольшее совпадение результатов гармонического анализа токов и напряжений с экспериментальными данными наблюдается для модели ВАХ, которая учитывает инерционность тепловых процессов в дуге и на электродах.

Биографии авторов

Алексей Николаевич Черненко, Тольяттинский государственный университет
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение и электротехника»
Вера Васильевна Вахнина, Тольяттинский государственный университет
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электроснабжение и электротехника»
Светлана Геннадьевна Мартынова, Тольяттинский государственный университет
магистрант кафедры «Электроснабжение и электротехника»

Литература

Ting W., Wennan S., Yao Z. A New Frequency Domain Method for the Harmonic Analysis of power system with Arc Furnace // 4th international conference on advances in power system control. 1997. Р. 552–555.
Ozgun O., Abur A. Development of an Arc Furnace Model for Power Quality Studies // Power Engineering Society Summer Meeting. 1999. № 1. Р. 507–511.
Свенчанский А.Д., Цуканов В.В. Модель дуги при расчете динамических процессов в цепях ДСП // Математическое моделирование и расчет дуговых и плазменных сталеплавильных печей. М.: ВНИИЭТО, 1983. С. 41–44.
Черненко А.Н. Разработка методики расчета высших гармоник тока и напряжения дуговых электропечей в точке общего присоединения : дис. … канд. техн. наук. Тольятти, 2011. 145 с.
Миронов Ю.М. Теоретическая электротехника электрических электродных печей. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1997. 232 с.
Montanari G., Loggini M., Pitti L., Tironi E. The Effects of Series Inductors for Flicker Reduction in Electric Power System Supplying Arc Furnaces // Industry Applications Society Annual Meeting. 1993. № 2. P. 1496–1503.
Blazic B., Papic I. Analysis of flicker mitigation in utility distribution network // EUROCON 2003. 2003. № 2. P. 292–296.
Zheng T., Makram E., Girgis A. Effect of Different Arc Furnace Models on Voltage Distortion // Harmonics And Quality of Power. 1998. № 2. Р. 1079–1085.
Sharmeela С., Uma G., Mohan M.R., Karthikeyan K. Voltage Flicker Analysis and Mitigation Case Study in ac Electric Arc Furnace Using PSCAD/EMTDC // International conference on power system technology. 2004. № 1. Р. 707–712.
Zheng T., Makram E. An Adaptive Arc Furnace Model // IEEE Transaction on power delivery. 2000. № 15. Р. 931–939.
Черненко А.Н. Обобщенная модель печной и сварочной дуги // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2011. № 3. С. 68–70.
Рубцов В.П., Елизаров В.А. Анализ гармонического состава кривой фазного тока для оценки распределения мощности в тигле рудно-термической печи // Электрометаллургия. 2011. № 3. С. 11–19.
Короткие сети и электрические параметры дуговых электропечей : справочник / под ред. Я.Б. Данцисса, Г.М. Жилова. 2-е изд. М.: Металлургия, 1987. 320 с.
Минеев Р.В., Михеев А.П., Рыжнев Ю.Л. Повышение эффективности электроснабжения электропечей. М.: Энергоатомиздат, 1986. 208 с.
Влияние дуговых электропечей на системы электроснабжения / под ред. М.Я. Смелянского, Р.В. Минеева. М.: Энергия, 1975. 184 с.
Вахнина В.В. Разработка динамических моделей дуговых сталеплавильных печей и их электромагнитной совместимости с системой электроснабжения по несинусоидальности напряжения : дис. … канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2000. 211 с.
Свенчанский А.Д., Цуканов В.В. Модель дуги при расчете динамических процессов в цепях ДСП // Математическое моделирование и расчет дуговых и плазменных сталеплавильных печей. М.: ВНИИЭТО, 1983. С. 41–44.
Цуканов В.В. Исследование динамических режимов в электрических цепях дуговых сталеплавильных печей и их воздействия на качество электрической энергии: дис. … канд. техн. наук. М., 1979. 239 с.
Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 5-е изд. М.: Энергоатомиздат, 2004. 358 с.
ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2014-07-01. М.: Стандартинформ, 2014. 19 с.
Опубликован
2015-06-30
Раздел
Технические науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>