دانلود شبیه سازی مقاله مکانیزم های تخلیه جزئی در مواد دی الکتریک جامد

تخلیه جزئی در مواد دی الکتریک جامد

تخلیه جزئی (PD) به صورت تخلیه الکتریکی موضعی در یک قسمت از عایق، بین دو رسانای جداگانه، تعریف می شود. در کاربردهای حقیقی، PD، بخاطر وجود حفره در عایق بوجود می آید. حتی اگر میدان الکتریکی محلی در حفره از یک آستانه فراتر رود و تخلیه رخ دهد، در محدوده حفره، بخاطر عایق احاطه کننده قوی، که برای جلوگیری از شکست کامل کافی است، محدود است. PD درون حفره ها، مضر محسوب می شود، بخصوص در سیستم های فشار قوی، زیرا باعث اتلاف انرژی می شوند و به تدریج عایق را تنزل می دهند. PD ممکن است در محیط های عایقی جامد، مایع و گازی رخ دهد و معمولاً بوسیله یک میدان الکتریکی موضعی مازاد و اضافی شروع می شود. جریان ایجاد شده بوسیله PD در یک مدار بیرونی به ماهیت تخلیه و ابعاد سیستم بستگی دارد. در بسیاری از موارد، که نواحی ضعیف از نظر الکتریکی در مواد دی الکتریک جامد وجود دارد (که اغلب عایق های گازی یا مایع می باشند)، PD را زمانی می توان اندازه گیری نمود که  که ولتاژ کافی اعمال شده باشد. پدیده PD باعث تنزل مواد عایقی می شود. بررسی رفتار مواد عایقی تحت تنش الکتریکی و داده های بدست آمده از اندازه گیری PD ها، امکان پیش بینی شکست دی الکتریک را فراهم می کنند. سه نوع PD اصلی وجود دارد: (1) ریز تخلیه در حفره های کوچک، که همیشه هم در سطح الکترودها و هم در داخل حجم عایق ها، وجود دارد (2) شکست در راستای مرزهای بین دو عایق (معمولاً در راستای مرز مشترک عایق جامد-گاز)؛ و (3) PD در کانال های ساختارهای شاخه دار (streamer ها)، در داخل بدنه یک محیط دی الکتریک انشتار پیدا می کنند. PD های از نوع دوم و سوم را می توان به عنوان شکست ناکامل در نظر گرفت، زیرا خواص عایقی یک دی الکتریک، از بین نمی روند. کامل ترین اطلاعات توسط به اصطلاح «داده های تفکیک شده با فاز» ارائه می شوند که برای PD ها از همه نوع در آزمایش های تجربی متعدد، تعیین شده اند. تعدادی نتیجه شبیه سازی که با این کار ارتباط دارند، در چند سال گذشته، گزارش شده اند.

شبیه سازی انجام شده نشان داد که مدار معادل PD گسترش داده شده، قادر به نشان دادن رفتار PD در دی الکتریک های جامد بود. این مدار، دقیق تر است، زیرا تاثیر تجمع بار محلی تولید شده بوسیله تخلیه های قبلی را مورد ملاحظه قرار می دهد. یک تفاوت جزئی در شکل موج ولتاژ و تخلیه جریان در حفره از مدل اصلی وجود دارد. علت آن روش زمان بندی بریکر است. بریکرها نمی توانند برای رخداد PD، زمان بندی کامل را شبیه سازی کنند. بریکر تنها یک بار PD را شبیه سازی می کند. مقدار جریان تخلیه، به ولتاژ ورودی بستگی دارد. اگر ولتاژ ورودی افزایش یابد، آنگاه جریان تخلیه نیز افزایش خواهد یافت. نویسندگان، مدل سازی ریاضیاتی عملکرد مدار را به عنوان تلاشهای بیشتر قابل استفاده در کارهای پژوهشی آتی، توصیه می کنند. مدل ریاضیاتی را می توان براساس مدار معادل تعمیم یافته PD بدست آورد و با استفاده از M فایل MATLAB شبیه سازی نمود.

این شبیه سازی با استفاده از نرم افزار متلب (MATLAB) انجام شده و در ادامه نیز تعدادی از تصاویر مربوط به خروجی های این شبیه سازی قرار داده شده است: