Elektrotehnìka ta Elektroenergetika (Oct 2022)
Розробка моделі врахування збільшення активного опору провідника змінному струмі при поверхневому ефекті
Abstract
Мета роботи. При проходженні змінного струму з вищими гармоніками по кабелю нагрівання здійснюється середньоквадратичним значенням всіх гармонік. Зважаючи на різний опір кабелю в залежності від частоти через дію поверхневого ефекту, доцільно розраховувати коефіцієнт підвищення опору повному струму, приймаючи дію кожної гармоніки незалежною. Однак, є передумови вважати існуючи розрахункові моделі складними для алгоритмічної реалізації у програмних пакетах. Тому метою роботи є розробка розрахункової моделі для врахування збільшення активного опору провідника змінному струму при поверхневому ефекті для подальшого використання у пакетах імітаційного моделювання таких як, наприклад, MATLAB. Методи дослідження. Методи лінійної алгебри, лінійної регресії, визначення коефіцієнта детермінації. Отримані результати. Отримано залежності для визначення величини опору високовольтних кабельних ліній струмам високої частоти, котрі враховують переріз та гармонійний склад струму. За існуючими та обґрунтованими графіками (залежностями), отриманими на підставі класичних виразів з літератури, були отримані нові спрощені розрахункові залежності (для перерізу мідних кабельних ліній 240 - 1000 мм2) при протіканні гармонік струму вище п'ятої при базовій частоті 50 Гц. Такі розрахункові співвідношення дозволять здійснювати у програмному середовищі MATLAB Simulink врахування декількох гармонійних складових струму при нагріванні лінії. Отримані значення коефіцієнта детермінації при визначенні розрахункових залежностей близькі до 1, що говорить про правильно обраний вид рівняння і правильно підібраний коефіцієнт k для різних перерізів кабельної лінії. Наукова новизна. Наукова новизна полягає у розробці нової залежності, котра обґрунтована високим значенням множинного коефіцієнту кореляції, поправочного коефіцієнту збільшення опору жили кабелю від номеру гармоніки та емпіричного коефіцієнту регресійної моделі, котрий враховує переріз кабельної лінії. Практична цінність. Практична цінність роботи полягає у отриманні залежностей, котрі можливо використовувати у аналітичних та імітаційних моделях при визначенні величини нагріву кабельних ліній з урахуванням струму гармонік вище п'ятої при базовій частоті 50 Гц. Таке застосування дозволить у багатьох випадках замінити фізичний експеримент імітаційним у програмному середовищі MATLAB Simulink, що зменшить необхідні людські та матеріальні витрати.
Keywords
