ЗБЕРЕЖЕННЯ РОБОТОЗДАТНОСТІ ТРИФАЗНОГО СТАТИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ ЗА НЕПОВНО ФАЗ НОГО ЖИВЛЕННЯ
Ключові слова:
трифазна система, обрив проводу живлення, несметричний режим роботи, роботоздатність при несиметрії, полегшення режиму роботи, активна потужність.
Анотація
В роботі розглянуто надійність функціонування трифазного статичного навантаження і показано, що одним з аварійних режимів його роботи є неповнофазне живлення. Проведено аналіз існуючих способів захисту навантаження у таких режим ах роботи і виявлено, що усі вони пропонують його відключення. Тому у роботі проаналізовано роботу вказаного навантаження у декількох випадках: у симетричному режимі, при обриві лінійного проводу, при обриві лінійного проводу з включенням ідеального нульов ого проводу і при обриві лінійного проводу з переключенням навантаження на схему трикутника. Аналіз показав, що статичне симетричне навантаження може працювати при обриві одного з лінійних проводів. Для збереження його роботоздатності у такому режимі робот и п отрібно перемкнути навантаження на схему трикутника і включити у одну з його фаз додатковий резистор для обмеження на ній лінійної напруги до робочого рівня. При цьому активна потужність навантаження зменшується у 1,2 рази порівняно з симетричним режимо м р оботи. Як реалізацію такого підходу запропоновано схему комбіновану відповідного пристрою.
Посилання
1. D. S. Batorowicz, J. Hanson, O. Goieva, W. Schoenberger, A. Shustov. Impact of Open Phase Fault Conditions on Electrical Protect ion and Motor Behaviour. Conference : 13th Int ernational Conference on Development in Power System Protection 2016 (DPSP) 2016 https://doi.org/10.1049/cp.2016.0092
2. Вовк О. Ю., Квітка С. О. Енергозберігаю че керування асинхронними електродвигунами прикладеною напругою Науковий вісник Таврійського де ржавного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного . 2020. Вип. 10 , т. https doi org 10.31388/2220 8674 2020 2 27
3. Вовк О. Ю., Квітка С. О. Періодичний контроль функціонального стану асинхронних електродвигунів за енергетичними показникам и . Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2020. Вип. 20 , 4 С. 115 125 https://doi.org/10.31388/2078 0877 2020 20 4 115 125
4. Попова І. О., Квітка С. О., Вовк О. Ю. Дослідження несиметричного режиму на роботу динамічного індуктив ного навантаження. Праці Таврійськ ого державного агротехнологічного університету 2023. Вип. 23 , т. 1 С. 179 187 https://doi.org/10.31388/2078 0877 2023 23 1 179 187
5. A. Gelen and T. Yalcinoz. Analysis of TSR - based SVC f or a Three Phase System with Stat ic and Dynamic Loads. International Conference on Electrical Engineering, Lahore 2007 Р . 1 6 https://doi.org/10.1109/ICEE.2007.4287305
6. K. Ma, L. Fang and W. Kong. Revi ew of distribution network phase unbalance: Scale, causes, consequences, solutions, and future research directions. Journal of Power and Energy Systems V ol. 6 (Р . 479 488 https://doi .org/1 0.17775/CSEEJPES.2019.03280
7. F. J. T. E. Ferreira, A. M. Silva and A. T. de Almeida. Single - Phasing Protection of Line Operated Motors of Dif ferent Efficiency Classes. IEEE Transactions on Industry Applications . V ol. 54 (3). Р . 2071 2084 https://doi.org/10.1109/TIA.2018.2797884
8. D. O. Johnson1, K. A. Hassan. Issues of Power Quality in Electrical Systems. International Journal of Energy an d Power Engineering . 2016. Vol. 5(4) 4). P . 148 154 https://doi.org/10.11648/j.ijepe.20160504.12
9. S. Elphick, P. Ciufo, V. Smith and S. Perera. Summary of the economic impacts of power quality on consumers. Australasian Universities Power Engineering C onfere nce (AUPEC), Wollongong, NSW, Australia 2015 P . 1 6, https://doi.org/10.1109/AUPEC.2015.7324875
10. Sheikh M. A., Bakhsh S. T., Irfan M. et al. A Review to Diagnose Faults Related to Three Ph ase In dustrial Induction Motors. J Fail. Anal. and Preven. 2022 . Vol. 22. P. 1546 1557 https://doi.org/10.1007/s11668 02201445 2
11. E. B. Agamloh, S. Peele and J. Grappe. Response of motor thermal overload relays and phase monitors to power quality events. IEEE Pulp, Paper & Forest Industries Conference (PPFIC), Austi n, TX, USA 2016 P . 14 21 https://doi.org/10.1109/PPIC.2016.7523461
12. A. Hajar y, R. K ianinezhad, S. G. Seifossadat, S. S. Mortazavi and A. Saffarian. Detection and Localization of Open Phase Fault in Three Phase Induction Motor Drives Using Second Order Rotational Park Transformation. IEEE Transactions on Power Electronics . V o l. 34 (1 1). P. 11241 11252, https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2901598
13. J. V. de M. S. Gomes et al. Prediction of power supply interruption incidents using correlation matrices a nd SVM. IEEE Industry Ap plicati ons Society Annual Meeting (IAS), Vancouver, BC, Canada 2021 P. 1 7 https://doi.org/10.1109/IAS48185.2021.9677095
14. M. Schael and C. Sourkounis. Influences of power supply quality on elec tric eq uipment in production process es. IECON 2013 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Vienna, Austria 2013 P . 2081 2086 https://doi.org/10.1109/IECON.2013.6699452
15. G. L. Aschidamini, G. A. da Cruz, M. Resener, M. J. S. Ramos, L. A. Pereira, B. P. Ferraz, S. Haffner, P. M. Pardalos. Expansion Planning of Power Distribution Systems Considering Reliability: A Comprehensive Review. Energies. 2022. 15 . 2275. https://doi.org/10.3390/en15062275
16. Вовк О. Ю., Квітка С. О., Дідур В. А. Вплив відхилення живля чої напруги на ресурс ізоляції асинхронних електродвигунів потокових технологічних ліній. Науковий вісник Таврійсь кого де ржавного агротехнологічного університету . 2019. 9 , т. 1 https://doi.org/10.31388/2220 8674 2019 1 25
17. Квітка С. О., Вовк О. Ю., С требков О. А., Волошина А. А. Енергозберігаючі режими р оботи а синхронних електродвигунів при змінному завантаженні. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. Технічні науки . 2019. Вип. 19 , т. 3 С. 142 150 https://doi.org/10.31 388/20 78 0877 19 3 142 150
18. Shoaib Shaikh, Dileep Kumar, Abdul Hakeem, Arsalan Muhammad Soomar. Protection System Design of Induction Motor for Industries. Modelling and Simulation in Engineering . 2022. Article ID 7423018 13 p https://doi.org/10.1155/2022/7423 018
19. E. O. Schweitzer, B. Kasztenny, A. Guzmán, V. Skendzic and M. V. Mynam. Speed of line protection can we break free of phasor limitations? 68th Annual Conference for Protective Relay Engineers , Colleg e Station, TX, USA 2015 . Р . 448 461, https://doi. org/10.1109/CPRE.2015.7102184
20. Laadjal K., Sahraoui M. Alloui A. Cardoso A. J. M. Three Phase Induction Motors Online Protection against Unb alanced Supply Voltages. Machines 2021 Vol. 9 P. 203. https://doi.org/10.3390/machines9090203
21. Dawood A., Hasan een B. M. & Abdel Aziz A. M. Design of an efficient neural network model for detection a nd class ification of phase loss faults for three phase induction motor. Neural Comput & Applic 2024. https://doi.org/10.1007/s00521 023 09387 y
22. A. Dianov. A Novel Phase Loss Detection Method for Low Cost M otor Drives. IEEE Transactions on Power Electronics . V ol. 37 (P . 6660 6668 https://doi.org/10.1109/TPEL.2022.3143822
23. T. Dimova. Investigation of Digital Protection Relay For Three - Phase Ind uction Motor. 17 th Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems (ELMA), Sofia, Bulgaria 2021 P . 1 4, https://doi.org/10.1109/ELMA52514.2021.9503040
24. Dawood Ahmed, Ismei l Mohamed Hussein Hany Hasaneen B. & Abdel Aziz. An Efficient Protection Scheme Agai nst Single Phasing Fault for Three Phase Induction Motor. IEEE Access. 2024 . P . 1 1 https://doi.org/10.1109/ACC ESS.2024.33 51106
25. Dandale Rahul, Chawan Amol Falke Vaibhav Patil Dr. S .N. An Improved Method for Protection of Three Phase Induction Motor U sing Arduino (May 18, 2019). Proceedings of International Conference on Communication and Information Processing (2019 http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.3418168
26. M. Sudha and P. Anbalagan. A Novel Protecting Method for Induction Motor Against Faults Due to Voltage Unbalance and Single Phasing. IECON 2007 3 3rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Taipei, Taiwan 2007 P . 1144 1148 https://doi.org/10.1109/IECON.2007.4460176
27. Dr. N. Dhote, R. Bhurke, S. Annadate, M. Kumbhare, K . Turkar, Makde, P. Tadas and M. Thulkar. Six Faults Protection of 3 Phase Induction Motor Using Microcontroller. International Journal of Trend in Research and Development 2023. Vol 6(2) 2). P . 184 186.
28. D. Sathish Kumar, C. Dinesh, U. Hariharan, S. Kamalakkumar. Io T Based Three Phase Power Monitoring and Failure Using SMS Alerts. Proceedings of the International Conference on Intelligent Technologies in Security and Privacy for Wireless Communication , ITSPWC 2022, 14 15 May 2022, Karur, Tamilnadu, Ind ia https://doi.org/10.4108/eai.1452022.2318884
29. T. Ito, K. Abe, D. Dodo, T. Koike and M. Inai. Evaluation of detecting the breaking of wires on medium voltage system by three phase sensors. Intern ational Symp osium on Smart Electric Distribution Systems and Technologies (EDST), Vienna, Austria 2015 . P . 302 306 https://doi.org/10.1109/SEDST.2015.7315225
30. Z. Lіvetal. A Real Time Monitorin g Method for Single line Break Fault Based on Dual terminal Information of Distribution Network With Fault Toleran t. IEEE 3rd Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Changsha, China 2019 P . 2587 2592 https://doi.org/10.1109/EI247390.2019.9061920
31. Квітка С. О., Вовк О. Ю., Квітка О. С. Пристрій контролю функціонального стану і захисту асин хронних електродвигунів від аварійних режимів роботи. Вісник Харківського національного техніч ного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Технічні науки 2017. Вип . 186. С. 90 92.
32. G. Garg and A. Sinha. An improved method for protection of three phase induction motor using microcontroller. International Conference on Power, Contro l and Embedded Systems (ICPCES), Allahabad, India 2014 Р . 1 6, https://doi.org/10.1109/ICPCES.2014.7062804
33. R. Santhosh, M. V. Siddharthan, Sailakshmi and S. Yadav. Protection and Con trol of 3 Pha se Induction Motors in Industrial Plants with Smart Remote Monitoring and Control on a Centralized System. 6th International Conference on Trends in Electronics and Informatics (ICOEI), Tirunelveli, India 2022 Р . 317 326 https://doi.org/10.1109/ICOEI53556.2022.9776889
34. É. M. Motoki, J. MdC. Filho, P. M. da Silveira, N. B. Pereira, P. V. G. de Souza. Cost of Industrial Process Shutdowns Due to Voltage Sag and Short Interruption. Energies . 2021. Vol 14(10) 10). P 2874 https doi org / en 14102874
35. Пристрій збереження роботоздатності трифазних асинхронних електродвигунів при обриві фази джерела живлення п ат 146671 Україна: МПК H 02H 7/08 . Заяв . 22.09.2020 о публ. 10.03.2021, Бюл. № 10.
2. Вовк О. Ю., Квітка С. О. Енергозберігаю че керування асинхронними електродвигунами прикладеною напругою Науковий вісник Таврійського де ржавного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного . 2020. Вип. 10 , т. https doi org 10.31388/2220 8674 2020 2 27
3. Вовк О. Ю., Квітка С. О. Періодичний контроль функціонального стану асинхронних електродвигунів за енергетичними показникам и . Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2020. Вип. 20 , 4 С. 115 125 https://doi.org/10.31388/2078 0877 2020 20 4 115 125
4. Попова І. О., Квітка С. О., Вовк О. Ю. Дослідження несиметричного режиму на роботу динамічного індуктив ного навантаження. Праці Таврійськ ого державного агротехнологічного університету 2023. Вип. 23 , т. 1 С. 179 187 https://doi.org/10.31388/2078 0877 2023 23 1 179 187
5. A. Gelen and T. Yalcinoz. Analysis of TSR - based SVC f or a Three Phase System with Stat ic and Dynamic Loads. International Conference on Electrical Engineering, Lahore 2007 Р . 1 6 https://doi.org/10.1109/ICEE.2007.4287305
6. K. Ma, L. Fang and W. Kong. Revi ew of distribution network phase unbalance: Scale, causes, consequences, solutions, and future research directions. Journal of Power and Energy Systems V ol. 6 (Р . 479 488 https://doi .org/1 0.17775/CSEEJPES.2019.03280
7. F. J. T. E. Ferreira, A. M. Silva and A. T. de Almeida. Single - Phasing Protection of Line Operated Motors of Dif ferent Efficiency Classes. IEEE Transactions on Industry Applications . V ol. 54 (3). Р . 2071 2084 https://doi.org/10.1109/TIA.2018.2797884
8. D. O. Johnson1, K. A. Hassan. Issues of Power Quality in Electrical Systems. International Journal of Energy an d Power Engineering . 2016. Vol. 5(4) 4). P . 148 154 https://doi.org/10.11648/j.ijepe.20160504.12
9. S. Elphick, P. Ciufo, V. Smith and S. Perera. Summary of the economic impacts of power quality on consumers. Australasian Universities Power Engineering C onfere nce (AUPEC), Wollongong, NSW, Australia 2015 P . 1 6, https://doi.org/10.1109/AUPEC.2015.7324875
10. Sheikh M. A., Bakhsh S. T., Irfan M. et al. A Review to Diagnose Faults Related to Three Ph ase In dustrial Induction Motors. J Fail. Anal. and Preven. 2022 . Vol. 22. P. 1546 1557 https://doi.org/10.1007/s11668 02201445 2
11. E. B. Agamloh, S. Peele and J. Grappe. Response of motor thermal overload relays and phase monitors to power quality events. IEEE Pulp, Paper & Forest Industries Conference (PPFIC), Austi n, TX, USA 2016 P . 14 21 https://doi.org/10.1109/PPIC.2016.7523461
12. A. Hajar y, R. K ianinezhad, S. G. Seifossadat, S. S. Mortazavi and A. Saffarian. Detection and Localization of Open Phase Fault in Three Phase Induction Motor Drives Using Second Order Rotational Park Transformation. IEEE Transactions on Power Electronics . V o l. 34 (1 1). P. 11241 11252, https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2901598
13. J. V. de M. S. Gomes et al. Prediction of power supply interruption incidents using correlation matrices a nd SVM. IEEE Industry Ap plicati ons Society Annual Meeting (IAS), Vancouver, BC, Canada 2021 P. 1 7 https://doi.org/10.1109/IAS48185.2021.9677095
14. M. Schael and C. Sourkounis. Influences of power supply quality on elec tric eq uipment in production process es. IECON 2013 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Vienna, Austria 2013 P . 2081 2086 https://doi.org/10.1109/IECON.2013.6699452
15. G. L. Aschidamini, G. A. da Cruz, M. Resener, M. J. S. Ramos, L. A. Pereira, B. P. Ferraz, S. Haffner, P. M. Pardalos. Expansion Planning of Power Distribution Systems Considering Reliability: A Comprehensive Review. Energies. 2022. 15 . 2275. https://doi.org/10.3390/en15062275
16. Вовк О. Ю., Квітка С. О., Дідур В. А. Вплив відхилення живля чої напруги на ресурс ізоляції асинхронних електродвигунів потокових технологічних ліній. Науковий вісник Таврійсь кого де ржавного агротехнологічного університету . 2019. 9 , т. 1 https://doi.org/10.31388/2220 8674 2019 1 25
17. Квітка С. О., Вовк О. Ю., С требков О. А., Волошина А. А. Енергозберігаючі режими р оботи а синхронних електродвигунів при змінному завантаженні. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. Технічні науки . 2019. Вип. 19 , т. 3 С. 142 150 https://doi.org/10.31 388/20 78 0877 19 3 142 150
18. Shoaib Shaikh, Dileep Kumar, Abdul Hakeem, Arsalan Muhammad Soomar. Protection System Design of Induction Motor for Industries. Modelling and Simulation in Engineering . 2022. Article ID 7423018 13 p https://doi.org/10.1155/2022/7423 018
19. E. O. Schweitzer, B. Kasztenny, A. Guzmán, V. Skendzic and M. V. Mynam. Speed of line protection can we break free of phasor limitations? 68th Annual Conference for Protective Relay Engineers , Colleg e Station, TX, USA 2015 . Р . 448 461, https://doi. org/10.1109/CPRE.2015.7102184
20. Laadjal K., Sahraoui M. Alloui A. Cardoso A. J. M. Three Phase Induction Motors Online Protection against Unb alanced Supply Voltages. Machines 2021 Vol. 9 P. 203. https://doi.org/10.3390/machines9090203
21. Dawood A., Hasan een B. M. & Abdel Aziz A. M. Design of an efficient neural network model for detection a nd class ification of phase loss faults for three phase induction motor. Neural Comput & Applic 2024. https://doi.org/10.1007/s00521 023 09387 y
22. A. Dianov. A Novel Phase Loss Detection Method for Low Cost M otor Drives. IEEE Transactions on Power Electronics . V ol. 37 (P . 6660 6668 https://doi.org/10.1109/TPEL.2022.3143822
23. T. Dimova. Investigation of Digital Protection Relay For Three - Phase Ind uction Motor. 17 th Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems (ELMA), Sofia, Bulgaria 2021 P . 1 4, https://doi.org/10.1109/ELMA52514.2021.9503040
24. Dawood Ahmed, Ismei l Mohamed Hussein Hany Hasaneen B. & Abdel Aziz. An Efficient Protection Scheme Agai nst Single Phasing Fault for Three Phase Induction Motor. IEEE Access. 2024 . P . 1 1 https://doi.org/10.1109/ACC ESS.2024.33 51106
25. Dandale Rahul, Chawan Amol Falke Vaibhav Patil Dr. S .N. An Improved Method for Protection of Three Phase Induction Motor U sing Arduino (May 18, 2019). Proceedings of International Conference on Communication and Information Processing (2019 http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.3418168
26. M. Sudha and P. Anbalagan. A Novel Protecting Method for Induction Motor Against Faults Due to Voltage Unbalance and Single Phasing. IECON 2007 3 3rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Taipei, Taiwan 2007 P . 1144 1148 https://doi.org/10.1109/IECON.2007.4460176
27. Dr. N. Dhote, R. Bhurke, S. Annadate, M. Kumbhare, K . Turkar, Makde, P. Tadas and M. Thulkar. Six Faults Protection of 3 Phase Induction Motor Using Microcontroller. International Journal of Trend in Research and Development 2023. Vol 6(2) 2). P . 184 186.
28. D. Sathish Kumar, C. Dinesh, U. Hariharan, S. Kamalakkumar. Io T Based Three Phase Power Monitoring and Failure Using SMS Alerts. Proceedings of the International Conference on Intelligent Technologies in Security and Privacy for Wireless Communication , ITSPWC 2022, 14 15 May 2022, Karur, Tamilnadu, Ind ia https://doi.org/10.4108/eai.1452022.2318884
29. T. Ito, K. Abe, D. Dodo, T. Koike and M. Inai. Evaluation of detecting the breaking of wires on medium voltage system by three phase sensors. Intern ational Symp osium on Smart Electric Distribution Systems and Technologies (EDST), Vienna, Austria 2015 . P . 302 306 https://doi.org/10.1109/SEDST.2015.7315225
30. Z. Lіvetal. A Real Time Monitorin g Method for Single line Break Fault Based on Dual terminal Information of Distribution Network With Fault Toleran t. IEEE 3rd Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Changsha, China 2019 P . 2587 2592 https://doi.org/10.1109/EI247390.2019.9061920
31. Квітка С. О., Вовк О. Ю., Квітка О. С. Пристрій контролю функціонального стану і захисту асин хронних електродвигунів від аварійних режимів роботи. Вісник Харківського національного техніч ного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Технічні науки 2017. Вип . 186. С. 90 92.
32. G. Garg and A. Sinha. An improved method for protection of three phase induction motor using microcontroller. International Conference on Power, Contro l and Embedded Systems (ICPCES), Allahabad, India 2014 Р . 1 6, https://doi.org/10.1109/ICPCES.2014.7062804
33. R. Santhosh, M. V. Siddharthan, Sailakshmi and S. Yadav. Protection and Con trol of 3 Pha se Induction Motors in Industrial Plants with Smart Remote Monitoring and Control on a Centralized System. 6th International Conference on Trends in Electronics and Informatics (ICOEI), Tirunelveli, India 2022 Р . 317 326 https://doi.org/10.1109/ICOEI53556.2022.9776889
34. É. M. Motoki, J. MdC. Filho, P. M. da Silveira, N. B. Pereira, P. V. G. de Souza. Cost of Industrial Process Shutdowns Due to Voltage Sag and Short Interruption. Energies . 2021. Vol 14(10) 10). P 2874 https doi org / en 14102874
35. Пристрій збереження роботоздатності трифазних асинхронних електродвигунів при обриві фази джерела живлення п ат 146671 Україна: МПК H 02H 7/08 . Заяв . 22.09.2020 о публ. 10.03.2021, Бюл. № 10.
Опубліковано
2024-07-02
Як цитувати
Вовк, О. Ю., Квітка, С. О., Попова, І. О., & Діордієв, В. Т. (2024). ЗБЕРЕЖЕННЯ РОБОТОЗДАТНОСТІ ТРИФАЗНОГО СТАТИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ ЗА НЕПОВНО ФАЗ НОГО ЖИВЛЕННЯ. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, 24(1), 136-150. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-1-10
Розділ
Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
