New Approach for Voltage Drop Estimation in the Busbars of Workshop Networks at Higher Current Harmonics Influence
Close
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
756 6
Ultima descărcare din IBN:
2023-12-22 11:49
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.317.785 (1)
Electrical engineering (1146)
SM ISO690:2012
КОЦУР, Михаил, ЯРЫМБАШ, Дмитрий, БЕЗВЕРХНЯЯ, Юлия, КОЦУР, Игорь. New Approach for Voltage Drop Estimation in the Busbars of Workshop Networks at Higher Current Harmonics Influence. In: Problemele Energeticii Regionale, 2019, nr. 1(39), pp. 43-56. ISSN 1857-0070. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.2650419
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 1(39) / 2019 / ISSN 1857-0070

New Approach for Voltage Drop Estimation in the Busbars of Workshop Networks at Higher Current Harmonics Influence

O nouă abordare a estimării căderii de tensiune în bara trolley a rețelelor halelor condiționată de armonicelor superioare de curent

Новый подход к оценке падения напряжения в троллеях шинопровода цеховых сетей в условиях действия высших гармоник тока

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.2650419
CZU: 621.317.785

Pag. 43-56

Коцур Михаил, Ярымбаш Дмитрий, Безверхняя Юлия, Коцур Игорь
 
Запорожский национальный технический университет
 
Disponibil în IBN: 30 aprilie 2019


Rezumat

The presence of higher current harmonics has a negative impact on the efficiency and reliability of the elements of network. Higher current harmonics can lead to significant increases of resistance, voltage drop and active losses in busbar, also to decreasing network power factor. Existing engineering techniques can’t provide a reliable calculation of the parameters of busbars at higher current harmonics influences. Therefore, the aim of the work is to develop a new approach of parameters determination and the voltage drop estimation in busbar at higher current harmonics influence. Mathematical model of electromagnetic processes in busbar, which takes into account their design features, non-linearity of magnetic and electrophysical properties, proximity effects, surface and external surface effects, was developed and proposed. This model will allow to determinate the components of active and reactive resistances of busbar, voltage drops for each eigenvalue of the amplitude and frequency of current harmonics. Based on field simulation results was obtained the functional dependence in bicubic polynomial form. For effective spectra and amplitudes of higher harmonics, at selecting the corresponding polynomial coefficients, it will allow to determinate the components and the resulting values of voltage drops for an individual busbar’s design without spending time on field simulation. Based on the proposed approach, a method will be developed for the busbar's parameters identification and voltage drop estimation. This will allow effectively define the network configuration, installed capacity of compensating devices, which will provide the reliability of electrical collectors with the declared technical data and etc.

Prezența armonicilor superioare în sistemele de alimentare cu energie are un impact negativ asupra eficienței și fiabilității elementelor lor. Armonicile superioare conduc la o creștere semnificativă a rezistenței electrice, a căderii de tensiune și a pierderilor în barele trolley, scăderea factorului de putere al rețelei. Metodele cunoscute de calcule inginerești asigura credibilitatea determinării valorilor parametrilor și caracteristicilor barelor trolley, luând în considerare acțiunea armonici superioare de curent din cauza complexității proceselor electromagnetice care apar în aceste bare. Scopul lucrării constă în dezvoltarea unei noi abordări privind determinarea parametrilor barelor trolley și estimarea căderii de tensiune în barele trolley ale fazelor sub acțiunea armonicilor superioare de curent. Pentru a rezolva această problemă s-a elaborat și propus un model matematic al proceselor electromagnetice în barele de trolley, luând în considerare caracteristicile lor constructive, neliniaritatea proprietăților magnetice și electrofizice, efectele de proximitate, efectele de suprafață și cele de suprafață parvenite din exterior, care vor permite determinarea cu precizie ridicată a valorilor componentelor reactivă și reactivă a impedanței barelor trolley și pierderile de putere condiționate de fiecare armonică superioară a curentului, la utilizarea metodelor numerice de calcul. Pe baza rezultatelor modelării distribuției câmpului electromagnetic s-a obținut o relație funcțională sub forma unui polinom bi-cubic, care permite pentru spectrul cunoscut al armonicilor superioare de curent, selectând valorile coeficienților polinomului să se determine valorile căderilor de tensiune pentru barele date fără a consuma timp pentru efectuarea procesului de simulare a câmpurilor electromagnetice.

Наличие высших гармоник в системах электроснабжения, оказывают негативное влияние на эффективность и надежность их элементов. Высшие гармоники могут приводить к существенному увеличению электрических сопротивлений, падению напряжения и потерь в троллеях шинопроводов, снижению коэффициента мощности сети. Существующие инженерные методики не могут обеспечить достоверный расчет параметров и характеристик шинопроводов с учетом действия высших гармоник тока из-за сложных электромагнитных процессов, протекающих в них. Поэтому, целью работы является разработка нового подхода для определения параметров и оценки падения напряжений в троллеях фаз шинопроводов в условиях действия высших гармоник тока. В связи с этим была разработана и предложена математическая модель электромагнитных процессов в троллейных шинопроводах, учитывающая их конструктивные особенности, нелинейность магнитных и электрофизических свойств, эффекты близости, поверхностные и внешние поверхностные эффекты, которая позволит с высокой точностью и эффективностью численной реализации определить составляющие активных и реактивных сопротивлений троллей шинопровода, падений напряжения и потерь мощности в процессе электропередачи для каждого собственного значения амплитуды и частоты гармоники тока. На основании результатов полевого моделирования получена функциональная зависимость в виде бикубического полинома, которая позволит для действующих спектров и амплитуд высших гармоник тока, а также коэффициента короткого замыкания, при выборе соответствующих коэффициентов полинома, определить составляющие и результирующие значения падений напряжения для конкретного шинопровода без затрат времени на полевое моделирование. На основании предложенного подхода будет разработана методика определения параметров шинопровода и оценки потерь напряжения в условиях действия высших гармоник тока. Это позволит эффективно подобрать конфигурацию цеховой сети, определить установленную мощность фильтрующих и компенсирующих устройств, что даст возможность повысить качество и надежность работы электроприемников с заявленными паспортными данными, а также повысить коэффициент мощности сети.

Cuvinte-cheie
busbar, electromagnetic field, model, interpolation, current harmonics, short-circuit ratio,

bară de curent, câmp electromagnetic, model, interpolare, armonici de curent, factor de scurtcircuit,

шинопровод, электромагнитное поле, модель, интерполяция, гармоники тока, коэффициент короткого замыкания