VPLIV NESIMETRIČNIH NAPAJALNIH NAPETOSTI NA TOKE BREMEN MED USTALJENIM OBRATOVANJEM IN MED PREHODNIMI POJAVI
Povzetek
Vpliv nesimetrije v sinusnih napajalnih napetostih na zmanjšanje moči, povečanje tokov in Joulskih izgub električnih strojev in naprav običajno obravnavamo v kvazi stacionarnih (vnihanih) stanjih, pri tem pa uporabljamo simetrične komponente. Merilo nesimetrije sta najpogosteje razmerji med napetostjo negativnega in pozitivnega ter ničnega in pozitivnega zaporedja simetričnih komponent. To delo predstavlja razširitev opisanega pristopa saj vključuje subrtanzientno, tranzientno in kvazi stacionarno območje delovanja v zvezdo in v trikot vezanih bremen, sestavljenih iz zaporedne vezave upora in tuljave z železnim jedrom z magnetno linearnim in magnetni nelinearnim obnašanjem. To je novost, s katero ta prispevek presega obstoječe pristope. Za ovrednotenje vpliva nesimetrije v sinusnih napajalnih napetostih na toke bremen je uporabljena Dommel-ova metoda dinamične simulacije električnih vezij, ki temelji na modificirani metodi vozliščnih potencialov, implicitni metodi numerične integracije povezane s časovno diskretizacijo. Magnetno nelinearno obnašanje tuljave z železnim jedrom je upoštevano z uporabo spremenljive dinamične induktivnosti, ki je smiselno integrirana v Dommel-ovo metodo. Integrali kvadratov trenutnih vrednosti tokov bremen, so izračunani za subtranzientno, tranzientno in kvazi stacionarno obratovanje in določeni za različne stopnje nesimetrije v sinusnih napajalnih napetostih. Za potrebe primerjave so podeljeni z vrednostmi integralov kvadratov tokov bremen pri napajanju s simetričnimi sinusnimi napetostmi pri kvazi stacionarnem obratovanju. S tem smo dobili normirano obliko, ki implicitno omogoča ovrednotenje vpliva nesimetrije v sinusnih napajalnih napetostih na toploto sproščeno v obliki Joulskih izgub. Predstavljena metoda je splošno uporabna in jo je mogoče generalizirati, njeno delovanje pa je v tem delu predstavljeno na primeru tuljav z železnim jedrom z magnetno linearnim in z magnetno nelinearnim obnašanjem.
Prenosi
Literatura
A. von Jouanne, B. Banerjee: Assessment of voltage unbalance, IEEE Transactions on Power Delivery, vol.16, no. 4 pp.782-790, 2001
IEEE STANDARDS ASSOCIATION: IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, IEEE, p.p.25-28, 2019, DOI: 10.1109/IEEESTD.2019.8796486
Y. Wang: Analysis of effects of three-phase voltage unbalance on induction motors with emphasis on the angle of the complex voltage unbalance factor, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol.16, no.3, p.p.270-275, 2001
Y. Wang: An analytical study on steady-state performance of an induction motor connected to unbalanced three-phase voltage, 2000 IEEE Power Engineering Society Winter Meeting. Conference Proceedings, p.p.159 – 164, 2000
J. Faiz, H. Ebrahimpour, P. Pillay: Influence of unbalanced voltage on the steady-state performance of a three-phase squirrel-cage induction motor, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol.19, no.4, pp.657-662, 2004
C. T. Raj, P. Agarwal, S. P. Srivastava: Performance Analysis of a Three-Phase Squirrel-Cage Induction Motor under Unbalanced Sinusoidal and Balanced Non-Sinusoidal Supply Voltages, 2006 International Conference on Power Electronic, Drives and Energy Systems, p.p.1-4, 2006
J. Faiz, H. Ebrahimpour: Precise derating of three-phase induction motors with unbalanced voltages, Fourtieth IAS Annual Meeting. Conference Record of the 2005 Industry Applications Conference, p.p.485-491, 2005
E. C. Quispe, I. D. Lopez: Effects of unbalanced voltages on the energy performance of three-phase induction motors, 2015 IEEE Workshop on Power Electronics and Power Quality Applications (PEPQA), p.p.1-6, 2015
K. Lee, G. Venkataramanan, T. M. Jahns: Modeling Effects of Voltage Unbalances in Industrial Distribution Systems With Adjustable-Speed Drives, IEEE Transactions on Industry Applications, vol.44, no.5, p.p.1,322-1,332, 2008
P. Gnacinski: Windings Temperature and Loss of Life of an Induction Machine Under Voltage Unbalance Combined With Over- or Undervoltages, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol.23, no.2, p.p.363-371, 2008
J. L. Gonzalez-Cordoba, R. A. Osornio-Rios, D. Granados-Lieberman, R. D. J. Romero-Troncoso, M. Valtierra Rodriguez: Correlation Model Between Voltage Unbalance and Mechanical Overload Based on Thermal Effect at the Induction Motor Stator, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol.32, no.4, pp.1,602-1,610, 2017
P. Sudasinghe, U. Jayatunga, P. Commins, J. Moscrop, S. Perera: Dependancy of Three Phase Induction Motor Derating Aspects on Complex Voltage Unbalance Factor: A Calorimetric and Finite Element Simulation Study, IEEE Access, vol.9, p.p.147,063-147,071, 2021
G. Štumberger, B. Štumberger, T. Maričič: Magnetically nonlinear dynamic models of synchronous machines and experimental methods for determining their parameters, Energies, vol.12, no.18, p.p.1-22, 2019
J. Arrillaga, Computer modelling of electrical power systems, Wiley, 2001
G. Štumberger, Ž. Plantić, B. Štumberger, T. Maričič: Impact of static and dynamic inductance on calculated time response, Przeglęad Elektrotechniczny, vol.87, iss. 3, p.p.190-193, 2011
