Апериодическая составляющая тока: 6 РАСЧЕТ АПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 6

Апериодическая составляющая — ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Апериодическая составляющая тока, возникающая в момент короткого замыкания в обмотке возбуждения, у машин с демпферной обмоткой бывает меньше, чем у машин без нее. Сверхпереходный ток ротора i, быстро затухая, переходит в переходный ток i r, который, как было показано выше, имеет большее, чем i, значение, поэтому ток i должен сначала возрасти и только после перехода в i начинает затухать.
 [1]

Апериодическая составляющая тока и при двухфазном коротком замыкании также определяется тем обстоятельством, что ток статора не может меняться скачкообразно. Поэтому при коротком замыкании на холостом ходу должна возникнуть апериодическая составляющая, равная по своей величине начальному значению переменной составляющей. Ввиду того, что в статоре протекает однофазный ток короткого замыкания, может случиться в зависимости от момента внезапного короткого замыкания, что апериодическая составляющая тока не возникнет вовсе.
 [2]

Апериодическая составляющая тока в общем случае различна для всех фаз. Ее начальное значение a [ oj зависит от момента возникновения к.
 [4]

Апериодическая составляющая тока t K представлена сплошной кривой 2; так как, согласно условию, в начальный момент времени ток 1К 0, то начальная амплитуда апериодической составляющей тока 1та должна быть равна по величине / с, но направлена в обратную сторону.
 [6]

Апериодическая составляющая тока iK представлена сплошной линией 2; так как, согласно условию, в начальный момент времэяя ток гк О, то начальная амплитуда апериодической составляющем тока Iта должна быть равна по величине 1тс, но направлена в оордт-ную сторону.
 [8]

Апериодическая составляющая тока гк представлена сплошной линией 2, так как, согласно условию, в начальный момент времени ток г к 0, то начальная амплитуда апериодической составляющей тока 1та должна быть равна по величине / тс, но направлена в обратную сторону.
 [10]

Апериодическая составляющая тока КЗ от асинхронных двигателей не учитывается даже при определении ударного тока КЗ вследствие быстрого ее затухания.
 [12]

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания ( КЗ) определяется в момент расхождения контактов и оценивается параметром ft, равным отношению апериодической составляющей тока к амплитуде периодической в момент расхождения контактов.
 [13]

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания затухает за время, равное 0 1 — 0 2 сек, и ее тепловыделение заметно влияет на общий нагрев токоведущих частей или аппаратов при продолжительности короткого замыкания меньше одной секунды.
 [14]

Вследствие трансформаторного влияния апериодическая составляющая тока возникает не только в статорной обмотке, но и в обмотках возбуждения и демпферной, расположенных на роторе.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

6 РАСЧЕТ АПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 6

Физический процесс протекания короткого замыкания.

Автор:
Губко А.А., Губко Е.А.

Одной из причин нарушения нормальной работы систем электроснабжения может быть короткое замыкание. Коротким замыканием (к.з.) назы-вается замыкание между фазами, а в системах с заземленной нейтралью — замыкание одной или нескольких фаз на землю или нулевой провод. При возникновении к.з. общее электрическое сопротивление цепи резко уменьшается, что вызывает увеличение тока в сети. Главная причина возникновения к.з. — нарушение изоляции элементов электрооборудования. Эти нарушения могут быть вызваны перенапряжением, механическими повреждениями, старением изоляционных материалов, попаданием в распределительные устройства или в аппараты посторонних предметов, загрязнением изоляторов токопроводящей пылью, при неосторожном монтаже или демонтаже электрооборудования и т.д. Причиной возникновения к.з. могут быть и ошибки, допущенные обслуживающим персоналом при выполнении переключений.

В системах трехфазного переменного тока возможны следующие виды коротких замыканий: • трехфазное к.з. — одновременное замыкание трех фаз между собой; • двухфазное к.з. — замыкание двух фаз; • однофазное к.з. — замыкание одной фазы на землю.

Однофазное замыкание на землю имеет место только в сетях с неизолированной нейтралью. В системах с изолированной нейтралью возможны только трехфазные и двухфазные к. з. В электроустановках выше 1000 В ток короткого замыкания может достигать больших величин и при несвоевременном отключении вызвать разрушение кабелей, электроаппаратуры и других элементов сети. При проектировании и эксплуатации электроустановок предусматриваются мероприятия, уменьшающие вероятность возникновения к.з, а при возникновении их — ограничивающие вредное воздействие.

К этим мероприятиям относятся: выбор более рациональных схем электроснабжения; выбор электрооборудования, устойчивого к действию токов к.з; применение специальных аппаратов для ограничения токов к.з; применение специальных защит от токов к.з. и перенапряжений. Наибольшего значения токи к.з. достигают при возникновении их в местах установки источников питания. При расчете токов к.з. за источники питания принимают турбо- и гидрогенераторы электростанций. Как дополнительные источники питания могут учитываться синхронные и асинхронные двигатели при их мощности более 1000 кВт, установленные вблизи от места к.з. Электрические величины (ток, напряжение мощность и др. ), относящиеся к различным видам к,з. обозначаются соответствующими символами с верхними цифровыми индексами в круглых скобках.

Знать токи к.з. в общем случае необходимо для выбора электрооборудования, проектирования релейной защиты и выбора средств ограничения токов к.з. Рассмотрим процесс трехфазного короткого замыкания в электрической цепи (рис 1). При нормальном режиме работы в цепи протекал ток нагрузки iн При возникновении к.з. сопротивление цепи уменьшается и ток возрастает. Так как электрическая цепь содержит не только активное, но и индуктивное сопротивление (обмотки трансформаторов, двигателей), то увеличение тока происходит не мгновенно, а через некоторый промежуток времени. Возникает переходный процесс, в течение которого ток изменяется от начального значения до какого-то установившегося. Процесс короткого замыкания состоит из двух периодов: неустановившегося режима, когда значение тока меняется во времени и установившегося, когда тюк остается постоянным.

Рисунок 1 – Процесс короткого замыкания

Суммарный ток к. з. в первый период (переходный процесс неустановившегося режима) состоит из двух составляющих: апериодической составляющей ia, которая возникает в момент к.з. и затухает до нуля через 0,1-0,2 с после возникновения кз вследствии наличия в цепи активного сопротивления, и периодической составляющей in, являющейся вынужденным синусоидальным током промышленной частоты. Значение периодической составляющей в начальный момент времени называют начальным значением тока короткого замыкания I» (I0). Данная величина используется при выборе уставок и проверке чувствительности релейной защиты.

Мгновенное значение полного тока к.з. для произвольного момента времени равно:

Максимальное мгновенное значение полного тока к.з. получило название ударного тока короткого замыкания iу. Это значение используется при проверке элекчрооборудования и токопроводов на электродинамическую устойчивость. Наибольшее значение ударный ток достигает через половину периода после возникновения к.з, т.е. через 0,01 с. Силовые выключатели на отключающую способность проверяют по действующему значению периодической составляющей тока к.з, I0,2, т.е. через 0,2 с от начала возникновения к.з. Для быстродействующих выключателей это время может уменьшится до 0,1 с. В установившемся режиме, после затухания апериодической составляющей, в цепи будет протекать установившийся ток к.з. Ioo. По этому току проверяют электрические аппараты, шины, кабели, проходные изоляторы на термическую стойкость. Наибольшее значение установившегося тока равно:

При трехфазном коротком замыкании действующее значение периодической составляющей тока к.з. за первый период после возникновения к.з. определяют по формуле:

Источник

Что такое межфазное короткое замыкание и как защититься от него?

Не будет сильным преувеличением утверждение о том, что такой нештатный режим работы электросети, как короткое замыкание известен даже тем, кто не изучал основы электротехники. Сегодня мы предлагаем рассмотреть частный случай этого явления – межфазное замыкание. Из материалов нашей статьи Вы узнаете, особенности данного вида КЗ и вызванные им последствия. В завершении мы рассмотрим способы защиты электросети от различных видов замыканий.

Что такое межфазное замыкание?

Это аварийный режим работы электросети, вызванный электроконтактом разноименных фаз. В качестве примера приведем типовые виды замыканий.

Виды коротких замыканий

Обозначения:

1. Трехфазные КЗ.
2. Замыкание двух фазных проводов.
3. КЗ на землю при двухфазном замыкании.
4. Фазное (однофазное) КЗ. Замыкание может происходить с землей или нулевым проводом в системах с изолированной или заземленной нейтралью.

Как видно из рисунка, под определение межфазного замыкание подходит пункт 2. Заметим, что при определенных условиях 1 и 3 также можно рассматривать как частный случай межфазного КЗ.

Где возникает и почему?

Теоретически КЗ может образоваться в любой точке сети. Этот процесс носит случайный характер, за исключением тех случаев, когда короткое замыкание вызывается принудительно, при помощи короткозамыкателя для оперативного отключения высоковольтных линий электропередач.

Короткозамыкатель КЗ-110

Непреднамеренное КЗ может возникнуть в следующих местах:

• На изоляторах, как проходных, так и опорных, используемых для токоведущих частей.
• Между фазными обмотками электрических машин и электромагнитных устройств, например, трансформаторов тока, двигателей или генераторов.
• В воздушных и кабельных линиях электропередач.
• В коммутаторах электрических цепей, например, разъединителях, рубильниках, автоматических выключателях и т.д.
• В цепях оборудования или других потребителей электроэнергии.

Причины КЗ могут быть вызваны различными условиями, перечислим наиболее распространенные электрические соединения:

• Металлический контакт межфазных напряжений с минимальным переходным сопротивлением и исключением электрической дуги.
• Дуговые замыкания. Между фазными проводниками протекают сильные токи нагрузки даже при воздушном зазоре.
• Тлеющие КЗ, как правило, возникают в силовых КЛ при разрушении или повреждении изоляции токопроводящих линий. В результате на участке сети между фазными проводниками может образоваться зона с малым сопротивлением, что приводит к перегреву изоляции.
• Пробой силовых полупроводниковых элементов, например, тиристоров.

Ток межфазного КЗ

При любом виде замыкания ток является основной характеристикой аварийного режима работы трехфазной сети. Это необходимо принимать во внимание при разработке электрооборудования, для чего применяется специальная методика, описание которой можно найти на нашем сайте.

Расчет тока КЗ помимо электроустройств также необходим для выбора характеристик аппаратов, производящих защитное (аварийное) отключение, например автоматические выключатели или системы релейной защиты.

Перечислим факторы, от которых зависит ток КЗ:

• Удаление аварийного участка от источника питания. Чем больше расстояние между ними, тем меньшим будет уровень тока КЗ.
• Тип, сечение токоведущих элементов и длина силовых магистралей между аварийным участком и источником электроэнергии. При этом немаловажное влияние оказывают параметры и состояние коммутаторов, расположенных в данной цепи. Перечисленные выше характеристики цепи позволяют рассчитать эквивалентное сопротивление нагрузки, необходимое для определения тока замыкания.

Обратим внимание, что вид электрического соединения при КЗ влияет на величину тока замыкания. Наблюдается следующая зависимость:

• Металлический контакт фазных напряжений образует наибольшую величину тока. Именно поэтому при проектировании электрооборудования производятся расчеты для данного электрического соединения.
• Дуговое КЗ образует меньший ток. Но на практике можно часто наблюдать неустойчивую дугу, то есть, периодически зажигающуюся и затухающую, что приводит к образованию переходных процессов. Они, в свою очередь, могут вызвать превышение расчетных характеристик тока КЗ.
• Тлеющее КЗ образует уровень тока существенно меньше расчетного, что может негативно отразиться срабатывании автоматов защиты. На практике наблюдались случаи, когда данный вид замыкания становился дуговым или образовывал металлический контакт, вызывая срабатывание АВ. Но после включения линии электрическое соединение вновь возвращалось к состоянию тлеющего замыкания, нее распознаваемое АВ. В таких случаях для распознавания аварийного участка необходимо подать на линию повышенное напряжение или провести измерение сопротивления изоляции.

Проверка изоляции с помощью мегаомметра

Последствия

Межфазные КЗ могут не только отразиться на режимах работы электроустройств, ни и стать причиной их выхода из строя. Помимо этого токоведущие элементы подвергаются как термической, так и динамической нагрузке. Последняя характерна для мощных энергосистем, в которых наблюдается притягивание или отталкивание токопроводящих элементов. Это взаимодействие зависит от направления тока.

При аварии высоковольтных цепей динамическая нагрузка может привести к разрушению изоляторов, поддерживающих токопроводные магистрали, что только усугубляет ситуацию.

Что такое апериодический ток?

Трехфазное короткое замыкание генератора. | Кривая изменения тока в обмотке возбуждения при коротком замыкании генератора без автоматического регулятора возбуждения. [1]

Апериодические токи в обмотках статора создают неподвижный в пространстве магнитный поток. При вращении ротора обмотка возбуждения пересекает указанный неподвижный поток статора, поэтому в ней наводится переменный ток, накладывающийся на свободный ток постоянного направления. [2]

3Ток небаланса в реле при внешних. [3]

Апериодический ток Ia затухает со скоростью, значи — тельно меньшей, чем скорость изменения периодического ( переменного) тока. Продолжительность апериодического тока / а зависит от постоянной времени Г, первичной цепи. Поэтому ток / а трансформируется во вторичную обмотку значительно хуже и большая его часть идет на намагничивание сердечника. Ток намагничивания от апериодического тока во много раз превосходит ток намагничивания, имеющий место при протекании переменного тока. [4]

2.Периодическая и апериодическая составляющие тока короткого замыкания

Максимальное время существования апериодической составляющей.

(Дифференциальное уравнение равновесия для любой фазы при трехфазном КЗ

Решение этого уравнения дает полный ток в цепи после кз

Здесь i п — периодическая составляющая тока кз

i а — апериодическая составляющая тока кз

α — фаза напряжения

i а|0| — начальное значение апериодической составляющей

Т а — постоянная времени цепи кз , )-конец!

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания

При наступлении режима КЗ постоянные токовые величины подвергаются существенным изменениям. В самое первое мгновение появляется так называемая апериодическая составляющая тока короткого замыкания, которая достаточно быстро угасает и принимает нулевое значение. Данный временной интервал, когда наблюдаются эти перемены, представляет собой переходный период, определяемый в числовом выражении. Пока аварийное состояние тока не будет отключено, работа электрической сети производится в установившемся режиме короткого замыкания.

1. Физические свойства апериодической составляющей
2. Полный ток при наступлении КЗ
3. Как вычислить апериодическую компоненту
4. Особенности вычислений в многоконтурных схемах

Периодическая составляющая — ток

Периодическая составляющая тока изменяется по гармонической кривой в соответствии с синусоидальной ЭДС генератора. Апериодическая-определяется характером затухания тока короткого замыкания, зависящего от активного сопротивления цепи и обмоток статора генератора. [1]

Периодическая составляющая тока / г в ветви Г изменяется во времени в соответствии с параметрами генераторов ( компенсаторов), характеристиками регуляторов возбуждения, удаленностью точки замыкания и др. Периодическая составляющая тока 1пС ветви С неизменна во времени. [2]

Периодическая составляющая тока изменяется по гармонической кривой в соответствии с синусоидальной ЭДС генератора. Апериодическая — определяется характером затухания тока короткого замыкания, зависящего от активного сопротивления цепи и обмоток статора генератора. [4]

Периодическая составляющая тока / п ( г в ветви Г изменяется во времени по сложному закону, определяемому параметрами генераторов и характеристиками регуляторов возбуждения. Периодическую составляющую тока / п с в ветви С принимают незатухающей. Периодическая составляющая тока в месте замыкания равна сумме этих двух токов. Двухлучевая схема используется при определении импульса квадратичного тока при к. [6]

Периодическая составляющая тока КЗ от генератора изменяется во времени по сложному закону. [7]

Периодическая составляющая тока статора в условиях нормального включения не должна превышать более чем в 3 5 раза величину номинального тока. При аварийных режимах работы допускается пятикратность периодической составляющей по отношению к номинальному току. [8]

Периодическая составляющая тока статора при нормальном включении генератора не должна превышать более чем в 3 5 раза величину номинального тока. При аварийных режимах работы допускается пятикратность периодической составляющей по отношению к номинальному току. [9]

Периодическая составляющая тока статора ( одновременно со всеми нечетными гармониками) убывает до своей установившейся величины с постоянной времени цепи ротора. Апериодическая составляющая тока ротора, возникающая при внезапном коротком замыкании, уменьшается по тому же закону до установившейся величины постоянного тока IrL. В цепи ротора все четные высшие гармонические обнаруживаются и в установившемся режиме. [10]

Периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени / п то называется начальным током КЗ. Значение начального тока КЗ используют, как правило, для выбора уставок и проверки чувствительности релейной защиты. [12]

Периодическая составляющая тока статора при нормальном включении генератора не должна превышать более чем в 3 5 раза силу номинального тока. При аварийных режимах работы допускается пятикратиость периодической составляющей по отношению к номинальному току. [13]

При замыкании за реактором периодическая составляющая тока короткого замыкания не изменяется во времени ( / 7), что позволяет принять t tpac4 22 сек. [14]

Физические свойства апериодической составляющей

Подобное состояние тока возникает в момент короткого замыкания. Его продолжительность и характеристики могут быть разными, в зависимости от многих факторов. Например, при наличии у двигателя демпферной обмотки, апериодическая составляющая тока короткого замыкания будет ниже, чем при ее отсутствии. Вначале возникает сверхпереходный ток, который вначале становится просто переходным, и лишь потом он начинает затухать.

Во время двухфазного замыкания, в статоре не появляются скачкообразные изменения тока. В подобных ситуациях, на холостом ходе возникает апериодическая составляющая, параметры которой совпадают с начальной величиной переменной компоненты. Поскольку ток КЗ внутри статора является однофазным, в отдельных случаях появление апериодической компоненты полностью исключается. В двигателях асинхронного типа этот показатель не учитывается, поскольку данные процессы очень быстро затухают. Он не принимается во внимание даже при расчетных вычислениях ударных токов КЗ.

В общем и целом, величина данных компонентов будет отличаться для каждой фазы. Ее начальные параметры будут зависеть от момента появления КЗ. На графиках она представляет собой сплошную кривую линию, поскольку все начальные амплитуды других составляющих будут ей равны, но направлены в обратную сторону.

Наличие апериодической составляющей устанавливается при расхождении контактов. Для ее оценки существует специальный параметр, представляющий собой соотношение между ней и периодической амплитудой в момент размыкания контактов. Время затухания составляет примерно 0,1-0,2 с и сопровождается значительным выделением тепла. Под действием высокой температуры заметно нагреваются токоведущие части и вся аппаратура в целом, несмотря на столь короткий промежуток времени.

Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока кз

Источник

: Фрагмент книги (стр.176 – 179) Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. – М: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.

При КЗ в системе собственных нужд существенное влияние на характер процесса и значение тока оказывают группы электродвигателей, включенных вблизи места повреждения. Наиболее сильно это влияние проявляется в сетях 3 – 6 кВ собственных нужд крупных ТЭС и АЭС.

Для привода механизмов собственных нужд применяют в основном асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. При близком КЗ напряжение на выводах двигателей оказывается меньше их ЭДС. Электродвигатели переходят в режим генератора, посылающего ток в место повреждения. Синхронные электродвигатели при их наличии также подпитывают место КЗ.

Составляющую тока КЗ от электродвигателей необходимо учитывать при проверке аппаратов и проводников распределительных устройств собственных нужд, а также при расчете уставок релейной защиты оборудования 3 – 6 кВ. Для указанных целей достаточно обычно знать начальное значение периодической составляющей, ударный ток, значения периодической и апериодической составляющих тока КЗ в момент т размыкания контактов выключателей.

Влияние тока подпитки от электродвигателей проявляется и учитывается в зависимости от места КЗ.

При КЗ в точке К1 (рис. 3.38) ток подпитки будет иметь определяющее значение при выборе оборудования лишь в том случае, если его действие будет превышать действие тока от внешних источников (генераторов энергосистемы). При КЗ в точке К2 или КЗ действует суммарный ток – от внешней сети и от электродвигателей. Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от электродвигателя определяется по аналогии с синхронными генераторами по выражению

Рис. 3.38. Особенности КЗ в системе собственных нужд

Величины Е»ф и х»д не задаются в каталогах, однако в них указывается кратность пускового тока электродвигателя I*пуск, равная отношению пускового тока электродвигателя Iпуск к его номинальному току Iном. Прямое включение электродвигателя в сеть рассматривается в теории электрических машин как КЗ за сопротивлением х»д. На этом основании в практических расчетах принимают равной

Iп,0,д=Iпуск=I*пуск·Iном,

(3. 64)

В отличие от генераторов запас электромагнитной и кинетической энергии электродвигателей мал и периодическая составляющая тока КЗ, создаваемая ими, быстро затухает:

где Т’д — постоянная времени затухания тока КЗ (периодической составляющей) от электродвигателей. Апериодическая составляющая тока КЗ от электродвигателя описывается обычным выражением

Та,д — постоянная времени затухания апериодического тока для цепи электродвигателя. Ударный ток от электродвигателя

где ку,д — ударный коэффициент, определяемый обычным путем по известному Та,д. В общем случае к секциям собственных нужд электростанций подключается большое количество электродвигателей разных типов и мощностей. При оценке результирующего влияния всех электродвигателей на ток КЗ в месте повреждения целесообразно все электродвигатели заменить одним эквивалентным. Как показывает опыт, такая замена возможна и не приводит к существенным погрешностям. Действующие нормативы [3.7] рекомендуют следующие значения параметров эквивалентного электродвигателя:

С учетом изложенного расчет токов КЗ в системе собственных нужд электростанции целесообразно проводить в следующем порядке [3.7]: 1. Составить расчетную схему (см., например, рис. 3.38), принимая при этом во внимание лишь те электродвигатели, которые имеют с местом КЗ прямую электрическую связь. 2. Составить схему замещения для определения тока КЗ от внешних источников (энергосистемы) и обычным способом (см. § 3.3) рассчитать начальное значение периодической составляющей Iп,0,с. Считаем Iп,0,с незатухающим (удаленная точка). 3. Определить суммарную номинальную мощность всех электродвигателей собственных нужд, электрически связанных с местом КЗ, Рном и начальное значение периодической составляющей тока от электродвигателей:

Полный ток при наступлении КЗ

Сама по себе апериодическая компонента не может быть рассмотрена, поскольку она является одной из составных частей тока короткого замыкания. В электрической сети присутствуют сопротивления индуктивного характера, не дающие току мгновенно изменяться в момент появления КЗ. Рост нагрузочного тока проистекает не скачкообразно, а согласно определенных законов, предполагающих переходный период от нормального к аварийному значению. Расчетно-аналитическая работа значительно упрощается, когда ток КЗ во время перехода рассматривается как две составные части – апериодическая и периодическая.

Как вычислить апериодическую компоненту

Первоначальная величина апериодической части в модульном выражении определяется как разница между мгновенным показателем периодической части в начале КЗ и величиной тока непосредственно перед замыканием. То есть, апериодическая составляющая с максимальным первоначальным значением, сравняется с амплитудными параметрами периодической части тока при появлении КЗ. Это утверждение определяет формула: ia0 = √2Iп0, действующая при условии сниженной активной доли сопротивления в точке КЗ относительно индуктивной составляющей.

1.

2.

Кроме того, перед началом замыкания в расчетной точке не должно быть нагрузки, а напряжение какой-либо фазы к этому времени проходит по нулевому проводнику. Если же перечисленные требования не будут выполнены, то апериодическая часть в первоначальной стадии снизит свои показатели по отношению к амплитуде периодической составляющей.

Для того чтобы выполнить расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания в любое произвольное время, заранее прорабатывается вариант замещения. Согласно первоначальной расчетной схеме, все составные элементы учитываются в качестве активных и индуктивных сопротивлений. Учет синхронных генераторов и компенсаторов, асинхронных и синхронных электродвигателей проводится путем перевода их в категорию индуктивных сопротивлений с обратной последовательностью. Обязательно учитываются сопротивления обмоток статора постоянному току с рабочей температурой установленной нормы.

3.

Когда в изначальной схеме расчетов присутствуют лишь компоненты, соединенные последовательно, в этом случае величина апериодической доли в любой момент времени определяется формулой 1, в которой Та является постоянной величиной, определяющей время затухания данной части. В свою очередь, Та можно вычислить по формуле 2, в которой Xэк и Rэк будут индуктивной и активной составляющими, а ωсинх является синхронной угловой частотой сетевого напряжения. Если же при расчетах необходимо учесть величину генераторного тока непосредственно перед коротким замыканием, тогда уже используется формула 3.

Особенности вычислений в многоконтурных схемах

Если в расчетах используются многоконтурные схемы, тогда на апериодическую составляющую не действует экспоненциальный закон временного изменения. Фактически, она выглядит в виде суммы токов, каждый из которых является экспоненциальной временной функцией и угасает в различные интервалы времени. Количество таких компонентов в цепях с активными и индуктивными ветвями, совпадает с численностью независимых контуров.

В этом случае апериодические составляющие могут быть вычислены с использованием специальных систем дифференциальных уравнений, учитывающих все активные и индуктивные сопротивления. Методика расчетов во многом зависит от того, как выглядит изначальная схема расчетов, и где расположена рассчитываемое место КЗ.

В некоторых вариантах источники энергии многоконтурной схемы замыкаются на расчетное место КЗ с помощью общего сопротивления. Приближенные расчеты позволяют установить затухание апериодической составляющей в течение какого-то постоянного промежутка времени. Существуют два метода решений, которые, относительно точного результате выдают погрешность с положительной или отрицательной направленностью. То есть, постоянная времени будет завышаться или занижаться.

Расчетная схема, разделенная точкой короткого замыкания на части, независимые между собой, в произвольный момент времени определяется в виде суммы апериодических составляющих, предусмотренных для каждого участка схемы. Их изменение по времени происходит относительно постоянного показателя, а полученные данные учитываются в расчетах.

Ударный ток короткого замыкания

апериодический компонент Последние научные статьи

ВСЕГО ДОКУМЕНТОВ

38

(ПЯТЬ ЛЕТ 23)

H-ИНДЕКС

4

5 (ПЯТЬ ЛЕТ 08)

Определение величины импульсного тока короткого замыкания для построения релейной защиты на герконах и микропроцессорах

Александр Нефтисов
◽  

Андрей Белощицкий
◽  

Олжас Талипов
◽  

Оксана Андреева

Магнитное поле

◽  

Короткое замыкание

◽  

Релейная защита

◽  

Основной элемент

◽  

Трансформаторы тока

◽  

Переходный режим

◽  

Устройства защиты

◽  

Апериодический компонент

◽  

Импульсный ток

Проведено исследование функционирования герконов под действием магнитного поля, создаваемого током в проводнике в переходном режиме с наличием апериодической составляющей. Реализован известный метод определения тока с помощью герконов. При этом было установлено, что первоначально сформулированный метод не давал требуемого результата в пределах погрешностей. Скорее всего, это связано с особенностями механизма перемещения контактов геркона. В качестве альтернативы были проведены измерения обратных токов вместо токов срабатывания и времени между возвратными моментами. Они более стабильны. Выполнено моделирование, проведено экспериментальное определение величины импульсного тока путем измерения времени. Основным элементом созданной установки была катушка силового трансформатора с малым активным и большим индуктивным сопротивлением. В рамках исследования герконы помещались в магнитное поле с апериодической составляющей, как и в переходном режиме. Данное исследование покажет применимость герконов для построения устройств релейной защиты, которым не потребуются трансформаторы тока для получения информации о первичном токе в проводнике. В ходе исследований было установлено, что погрешность определения величины тока составила не более 10 %. С помощью микропроцессоров можно строить устройства релейной защиты с быстродействием до 20 мс. Этот результат позволяет создавать новые устройства. Так как в известных разработках говорилось только об определении величины тока в установившемся режиме. При построении устройств релейной защиты на герконах без использования трансформаторов тока можно будет строить резервные защиты, дублирующие не только сами устройства, но и первичные измерительные трансформаторы с другими чувствительными элементами. Это повысит надежность электроснабжения.

Истощение дофамина можно предсказать по апериодическому компоненту потенциалов локального поля субталамуса.

Джинмо Ким
◽  

Чонмин Ли
◽  

Ынхо Ким
◽  

Джун Хо Чой
◽  

Чон-Чеол Ра
◽  

…

Базальный ганглий

◽  

Гамма-колебания

◽  

Значительная отрицательная корреляция

◽  

Полевые потенциалы

◽  

Истощение дофамина

◽  

Колебание частоты

◽  

Бета сила

◽  

Апериодический компонент

◽  

Бета-частота

◽  

Нигростриарное поражение

Электрофизиологические биомаркеры, отражающие патологическую активность базальных ганглиев, необходимы для понимания этиологии болезни Паркинсона (БП) и разработки методов диагностики и лечения заболевания. Предыдущие исследования, в которых изучались электрофизиологические биомаркеры при БП, были сосредоточены в основном на колебательной или периодической активности, такой как бета- и гамма-колебания. Появляющиеся данные свидетельствуют о том, что неколебательный, апериодический компонент отражает частоту возбуждения и изменения синаптического тока, соответствующие когнитивным и патологическим состояниям. Тем не менее, никогда тщательно не изучалось, можно ли использовать апериодический компонент в качестве биомаркера, отражающего патологическую активность базальных ганглиев при БП. В этом исследовании мы изучили параметры апериодического компонента и проверили его практичность в качестве электрофизиологического биомаркера патологической активности при БП. Мы обнаружили, что набор апериодических параметров, апериодическое смещение и экспонента, были значительно уменьшены нигростриарным поражением. Чтобы дополнительно доказать полезность параметров в качестве биомаркеров, однократное лечение леводопой вернуло апериодическое смещение. Затем мы сравнили апериодические параметры с ранее установленным периодическим биомаркером БП, бета-колебанием частоты. Мы обнаружили умеренно значимую отрицательную корреляцию с бета-мощностью. Наконец, принимая во внимание апериодические параметры, мы могли бы значительно улучшить предсказание патологической активности в базальных ганглиях на основе мощности бета-излучения, продемонстрировав достоверность этих параметров в качестве биомаркеров.

Отделение нейронных колебаний от апериодической активности 1/f: проблемы и рекомендации

Мориц Герстер
◽  

Гуннар Уотерстраат
◽  

Владимир Литвак
◽  

Клаус Ленертц
◽  

Альфонс Шницлер
◽  

…

Априори

◽  

Полевой потенциал

◽  

Спектры мощности

◽  

Нейронные колебания

◽  

Периодическая часть

◽  

Спектральные характеристики

◽  

Спектральные пики

◽  

Апериодический компонент

◽  

Параметры моделирования

◽  

Периодические компоненты

Электрофизиологические спектры мощности обычно состоят из двух компонентов: апериодическая часть, обычно следующая степенному закону 1/f P∝1/fβ, и периодические компоненты, проявляющиеся в виде спектральных пиков. В то время как исследованию периодических частей, обычно называемых нервными колебаниями, уделяется значительное внимание, изучение апериодической части только недавно приобрело больший интерес. Периодическая часть обычно количественно определяется центральными частотами, мощностью и шириной полосы, в то время как апериодическая часть параметризуется точкой пересечения y и показателем степени 1/f β. Однако для исследования любой части важно разделить два компонента. В этой статье мы подробно рассмотрим два часто используемых метода, FOOOF (подгонка колебаний и перекрытие F) и IRASA (автоспектральный анализ с нерегулярной повторной выборкой), которые обычно используются для отделения периодического компонента от апериодического. Мы оцениваем эти методы, используя различные спектры, полученные с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), магнитоэнцефалографии (МЭГ) и записи потенциала локального поля (LFP), относящиеся к трем независимым наборам исследовательских данных. Каждый метод и каждый набор данных создают определенные проблемы для извлечения обеих спектральных частей. Конкретные спектральные особенности, препятствующие периодическому и апериодическому разделению, выделяются с помощью моделирования спектров мощности, подчеркивающего эти особенности. Путем сравнения с параметрами моделирования, определенными априори, определяется ошибка параметризации каждого метода. Основываясь на реальном и смоделированном спектрах мощности, мы оцениваем преимущества обоих методов, обсуждаем общие проблемы, отмечаем, какие особенности спектра препятствуют разделению, оцениваем вычислительные затраты и предлагаем рекомендации по их использованию.

Сравнительный анализ мер и технических средств подавления апериодической составляющей тока в выключателе

Кучанский В.В.

Линия передачи

◽  

Высокое напряжение

◽  

Электростанции

◽  

Автоматический выключатель

◽  

Электромагнитные переходные процессы

◽  

Текущий компонент

◽  

Большая мощность

◽  

Конкретные инвестиции

◽  

Апериодический компонент

◽  

Сверхвысокое напряжение

Рассмотрены электромагнитные переходные процессы при реализации трехфазного АПВ на ЛЭП сверхвысокого напряжения 750 кВ. Оценено влияние автоматического шунтирования фаз и предвводного активного сопротивления на ограничение характеристик апериодической составляющей тока, препятствующей переходу полного тока через ноль. В работе проанализированы мероприятия, учитывающие влияние изменения степени компенсации зарядной мощности и углов включения элегазового выключателя. Разработаны подсхемы отключенных неповрежденных фаз ЛЭП сверхвысокого напряжения для исследования апериодической составляющей тока. Определены значения предвводных активных сопротивлений различного включения и автоматического шунтирования фаз, при которых происходит эффективное снижение характеристик апериодической составляющей тока. В программной среде разработана модель и смоделированы коммутационные переходные процессы в ЛЭП 750 кВ. Определены режимы работы, потенциально опасные для элегазовых выключателей, и даны рекомендации по их исключению. В настоящее время возрастают технико-экономические требования к линиям электропередачи, предназначенным для транспортировки электроэнергии от крупных электростанций и для связи мощных энергетических систем. Сегодня актуально снижение удельных капиталовложений в строительство новых и реконструкцию существующих линий. Решение этих вопросов связано с максимальным использованием линий электропередач за счет повышения их пропускной способности и режимов управления, особенно в аварийных режимах работы и послеаварийной эксплуатации энергосистем.

Сочетание динамики популяции зрачков и нейронов выявляет различные влияния возбуждения на корковую обработку.

Томас Пфеффер
◽  

Кристиан Кейтель
◽  

Дэниел С. Клюгер
◽  

Анна Кейтель
◽  

Алена Руссманн
◽  

…

Низкая частота

◽  

Промежуточная частота

◽  

Области мозга

◽  

Нейронная популяция

◽  

Нейронная популяция

◽  

Корковые цепи

◽  

Активность населения

◽  

Линейные отношения

◽  

Корковые области

◽  

Апериодический компонент

Колебания возбуждения, контролируемые подкорковыми нейромодуляторными системами, постоянно формируют состояние коры, что имеет серьезные последствия для обработки информации. Тем не менее, то, как сигналы возбуждения влияют на корковую популяционную активность в деталях, до сих пор было охарактеризовано только для нескольких избранных областей мозга. Традиционные источники рассматривают возбуждение как однородный модулятор нейронной популяционной активности в коре головного мозга. Однако недавние исследования указывают на более высокую специфичность воздействия возбуждения на различные компоненты нервной активности и во всех областях коры. Здесь мы предоставляем исчерпывающий отчет о взаимосвязи между колебаниями возбуждения и активностью нейронной популяции в человеческом мозгу. Используя установленную связь между размером зрачка и центральными системами возбуждения, мы провели параллельные магнитоэнцефалографические (МЭГ) и пупиллографические записи у большого числа участников, объединенных в трех лабораториях. Мы обнаружили каскад эффектов относительно пикового времени спонтанного расширения зрачка: снижение низкочастотной (2–8 Гц) активности в височной и латеральной лобной коре с последующим повышением высокочастотной (> 64 Гц) активности в средней лобных отделов с последующими линейными и нелинейными связями с активностью промежуточного частотного диапазона (8-32 Гц) в затылочно-теменных отделах. Нелинейность напоминала перевернутую U-образную форму, при которой промежуточные размеры зрачков совпадали с максимальной активностью 8-32 Гц. Зрачковое возбуждение также совпало с обширными изменениями в структуре апериодического компонента популяционной активности коры, свидетельствующими об изменении баланса возбуждения-торможения в нижележащих микросхемах. Наши результаты обеспечивают новую основу для изучения модуляции возбуждения когнитивных вычислений в корковых цепях.

Формирование ортогональных составляющих входных токов в микропроцессорных защитах электрооборудования

Ф. А. Романюк
◽  

Ю. В. Румянцев
◽  

В.Ю. Румянцев
◽  

Новаш И.В.

Динамические свойства

◽  

Электрооборудование

◽  

Магнитный сердечник

◽  

Степень насыщения

◽  

Трансформаторы тока

◽  

Входное действие

◽  

Магнитные сердечники

◽  

Ортогональные компоненты

◽  

Апериодический компонент

◽  

Защита микропроцессора

Применяемые в микропроцессорной защите электрооборудования методы формирования ортогональных составляющих входных токов обеспечивают их надежную развязку после смены режима с последующими одним или несколькими периодами основной частоты. Это связано с инерционностью функциональных элементов, в частности, цифровых фильтров частоты, а также с насыщением стальных магнитопроводов трансформаторов тока. Для повышения скорости выделения ортогональных составляющих входных токов предлагается формировать их как эквивалентные по косинусной и синусоидальной составляющим, полученным с помощью цифровых фильтров Фурье, путем умножения на полученный коэффициент. Разработанный метод определения указанного коэффициента обеспечивает компенсацию задержки, вызванной инерционностью цифровых фильтров, а также насыщением стали магнитопроводов трансформаторов тока. Предлагаемый способ формирования ортогональных составляющих высокоэффективен в режимах сильного насыщения магнитопровода со сложным входным воздействием при наличии апериодической составляющей с большой постоянной времени затухания. Оценка эффективности предложенного метода проводилась с помощью комплексной цифровой модели, реализованной в среде динамического моделирования MatLab-Simulink. В результате проведенных исследований установлено, что при отсутствии насыщения магнитопровода трансформаторов тока, а также при наличии малой и средней степени насыщения предложенный способ формирования эквивалентных ортогональных составляющих входных токов имеет динамические свойства, близкие к тем, которые были предложены ранее. При сильном насыщении магнитопровода трансформаторов тока скорость получения достоверных значений этих составляющих увеличивается в 1,5–2 раза.

Усовершенствование алгоритма формирования ортогональных составляющих входных величин в микропроцессорной защите

Ф. А. Романюк
◽  

Ю. В. Румянцев
◽  

В.Ю. Румянцев
◽  

Новаш И.В.

Высокоскоростной

◽  

Блок-схема

◽  

Короткое замыкание

◽  

Цифровое устройство

◽  

Измерительные приборы

◽  

Входные сигналы

◽  

Ортогональные компоненты

◽  

Способ появления

◽  

Апериодический компонент

◽  

Защита микропроцессора

Использование ортогональных составляющих (ОК) лежит в основе построения измерительных элементов современных устройств защиты и автоматики. В большинстве микропроцессорных защит ортогональная составляющая входного сигнала извлекается с использованием дискретного преобразования Фурье (ДПФ). Недостатками ДПФ являются его низкое быстродействие, составляющее более одного периода основной частоты, а также чувствительность к свободной апериодической составляющей, что создает значительные погрешности преобразования в зависимости от постоянной времени ее затухания. Такое время установления истинного выходного сигнала часто неприемлемо для конструкции быстродействующих измерительных устройств. В работе предлагается формировать ОК эквивалентного сигнала по значениям косинуса и синуса ОК основной гармоники, сформированным с помощью ДПФ, путем их умножения на полученный поправочный коэффициент. Разработанный алгоритм формирования ортогональных составляющих входных сигналов в микропроцессорных защитах характеризуется высоким быстродействием на переходных режимах и имеет широкие функциональные возможности. Итак, предлагаемое цифровое устройство формирования ортогональных составляющих эквивалентного сигнала, по сравнению с цифровым фильтром на основе ДПФ, имеет повышенное быстродействие как в режиме возникновения короткого замыкания, так и при спаде контролируемого сигнала, при сохранении тех же характеристик, что и при ДПФ в других режимах. Разработана структурная схема предлагаемого цифрового устройства формирования ОК эквивалентного сигнала, все блоки которого могут быть реализованы на микроэлектронной и микропроцессорной элементной базе. В системе динамического моделирования MatLab-Simulink разработана цифровая модель указанного устройства в соответствии со структурной схемой. В результате расчетов установлено значительное (до двух раз) повышение быстродействия предлагаемого цифрового устройства формирования ОК в переходных режимах по сравнению с формирователями на основе ДПФ.

Связанная со сном гипермоторная эпилепсия и парасомнии с небыстрыми движениями глаз: различия в периодическом и апериодическом компонентах электроэнцефалографических спектров мощности

Сара М. Пани
◽  

Маттео Фраскини
◽  

Микела Фигорилли
◽  

Людовика Тамбуррино
◽  

Раффаэле Ферри
◽  

…

Движение глаз

◽  

Спектры мощности

◽  

Быстрое движение глаз

◽  

Апериодический компонент

Аналитическое выражение эквивалентной длительности и модель чувствительности апериодической составляющей послеаварийного теплового воздействия
ДФИГ

Шенху Ли
◽  

Яхай Чжан
◽  

Ютин Хуа
◽  

Цируй Чжао
◽  

Аобо Чжан

Тепловой эффект

◽  

Аналитическое выражение

◽  

Апериодический компонент

Отчет о клиническом случае: апериодические колебания нервной активности в иктальной МЭГ у ребенка с лекарственно-устойчивой лобно-височной эпилепсией

Саския ван Хоймен
◽  

Джереми Т. Моро
◽  

Элизабет Симар-Трембле
◽  

Штеффен Альбрехт
◽  

Рой WR. Дадли
◽  

…

Нейронная активность

◽  

Мозговая активность

◽  

Методы диагностики

◽  

Устойчивость к наркотикам

◽  

Начало приступа

◽  

Исходное изображение

◽  

Височная эпилепсия

◽  

Апериодический компонент

◽  

Височный неокортекс

◽  

Регионы управления

Успешное хирургическое лечение больных фокальной лекарственно-резистентной эпилепсией остается сложной задачей, особенно в случаях, когда трудно определить область коры, из которой исходят припадки, зону начала припадка (СОЗ). Для выбора кандидатов на хирургическое вмешательство и определения объема резекции необходимы различные методы диагностики. Интериктальная магнитоэнцефалография (МЭГ) с визуализацией источника оказалась полезной для дооперационной оценки, но использование данных иктальной МЭГ остается ограниченным. Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы определить, являются ли доиктальные вариации спектральных свойств нейронной активности из иктальных записей МЭГ предикторами локализации СОЗ. Мы провели 4-часовую ночную запись МЭГ у 8-летнего ребенка с лекарственно-устойчивым фокальная эпилепсия с подозрением на правосторонний лобно-височный генез и зафиксировала один припадок ~45 с. Пациенту была выполнена правая височная резекция от передней височной неокортекса и миндалины до средне-задней височной неокортекса с сохранением собственно гиппокампа. Через 21 месяц после операции у нее не было приступов. Гистопатологическая оценка подтвердила явную фокальную кортикальную дисплазию (ФКД) типа IIa в СОЗ, определенной МЭГ, которая была основана на исходной визуализации усредненных иктальных спайков в начале приступа. Мы исследовали временные изменения (межприступный, предприступный и иктальный периоды) вместе с пространственными различиями (СОЗ по сравнению с контрольными областями) спектральных параметров фоновой активности мозга, а именно апериодического широкополосного смещения и наклона, и оценили, как они искажают интерпретация видимых вариаций мощности сигнала в типичных электрофизиологических диапазонах. Наши данные показывают, что SOZ был связан с более высоким апериодическим смещением и показателем степени во время припадка по сравнению с контрольными областями. Оба параметра увеличивались во всех областях, начиная с 2 мин до припадка и далее. Области, анатомически расположенные ближе к SOZ, также имели более высокие значения по сравнению с контралатеральными областями, что потенциально указывает на иктальное распространение. Мы также показываем, что узкополосные изменения мощности были вызваны этими колебаниями апериодического компонента текущей мозговой активности. Наши результаты показывают, что широкополосный апериодический компонент текущей мозговой активности не может быть сведен к фоновому шуму, не представляющему физиологического интереса, и скорее может свидетельствовать о нейропатофизиологии СОЗ. Мы считаем, что эти результаты вдохновят будущие исследования иктальных случаев МЭГ и подтвердят их значимость.

Загрузи больше …

Параметризация апериодической и периодической активности мозга с временным разрешением

Новые результаты

View Orcid Profileluc E. Wilson, View Orcid ProfileJason Da Silva Castanheira, View Orcid Profilesylvain Baillet

DOI: https://doi.org/10.1101/2022.01.21.477243 9000

• .
• Показатели
• Данные/код
• Preview PDF

Abstract

Макроскопическая нейронная динамика включает как апериодические, так и периодические компоненты сигнала. Недавние достижения в параметризации спектров нейронной мощности предлагают практические инструменты для оценки этих функций по отдельности. Хотя нейронные сигналы изменяются динамически и выражают нестационарность по отношению к текущему поведению и восприятию, современные методы дают статические спектральные разложения. Здесь мы представляем спектральную параметризацию, разрешенную во времени (SPRiNT), как новый метод разложения сложной нейронной динамики на периодические и апериодические спектральные элементы с временным разрешением. Во-первых, мы демонстрируем с помощью натуралистичных синтетических данных способность SPRiNT надежно восстанавливать изменяющиеся во времени спектральные характеристики. Мы подчеркиваем особые преимущества SPRiNT по сравнению с другими подходами к частотно-временной параметризации, основанными на вейвлетах. Во-вторых, мы используем SPRiNT, чтобы проиллюстрировать, как апериодические спектральные особенности флуктуируют во времени в эмпирических данных электроэнцефалографии в состоянии покоя (9).0360 n = 178), и связать наблюдаемые изменения апериодических параметров с течением времени с демографическими данными и поведением участников. Наконец, мы используем SPRiNT, чтобы продемонстрировать, как апериодическая динамика связана с двигательным поведением во внутричерепных записях у грызунов. Мы предвидим, что SPRiNT ответит на растущий интерес нейробиологов к параметризации изменяющихся во времени спектров нейронной мощности и продвинет количественную оценку сложной нейронной динамики в естественных временных масштабах поведения.

Заявление о значимости Новый метод и опубликованные результаты отражают растущий интерес нейробиологов к исследовательским инструментам, которые могут надежно разложить активность мозга в мезоскопическом масштабе на интерпретируемые компоненты. Мы показываем, что предложенный новый подход способен отслеживать переходные, динамические спектральные компоненты (апериодические и периодические) во времени как в синтетических данных, так и в экспериментальных данных in vivo. Мы ожидаем, что эта новая техника, SPRiNT, позволит проводить новые нейробиологические исследования, которые примиряют многогранную нейронную динамику со сложным поведением.

Заявление о конкурирующих интересах

Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Сноски

• Обновлено для включения новых анализов задачи моделирования I с использованием альтернативных спектрально-временных разрешений для вейвлет-спецификаций и SPRiNT, новых анализов смоделированных временных рядов с апериодическими коленами и пересмотренных анализов данных для исследований 2 и 3 ( оба после более тщательной очистки данных). Обсуждение было обновлено, чтобы отразить новые выводы.

• https://github.com/lucwilson/СПРИНТ

• https://osf.

  Апериодическая составляющая тока: 6 РАСЧЕТ АПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 6