[go: up one dir, main page]

RU2030055C1 - Method of balancing of three-phase load - Google Patents

Method of balancing of three-phase load Download PDF

Info

Publication number
RU2030055C1
RU2030055C1 SU4803883A RU2030055C1 RU 2030055 C1 RU2030055 C1 RU 2030055C1 SU 4803883 A SU4803883 A SU 4803883A RU 2030055 C1 RU2030055 C1 RU 2030055C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
balancing
active
balancing element
load
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.М. Мамедов
Original Assignee
Владимирское арендное предприятие "Экостек"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимирское арендное предприятие "Экостек" filed Critical Владимирское арендное предприятие "Экостек"
Priority to SU4803883 priority Critical patent/RU2030055C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2030055C1 publication Critical patent/RU2030055C1/en

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: complexes of phase current and system voltage are measured. Conductance of balancing element is calculated by given formula. Balancing element has active-reactive character. Depending on sign of calculated reactive component balancing element can be both active-capacitive and active-inductive. Balancing element is connected to phase voltage of three-phase system. EFFECT: enhanced reliability of balancing.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования трехфазных нагрузок и сетей, несимметрия которых обусловлена эксплуатацией однофазных и трехфазных несимметричных нагрузок. The invention relates to electrical engineering and can be used to balance three-phase loads and networks, the asymmetry of which is due to the operation of single-phase and three-phase asymmetric loads.

Известны способы симметрирования несимметричных трехфазных сетей и нагрузок [1,2] . Эти способы сводятся в основном к симметрированию системы несимметричных токов и напряжений при помощи либо рационального распределения (равномерного) нагрузок по фазам, либо при помощи управляемых и неуправляемых емкостных и индуктивных симметрирующих устройств в зависимости от характера графика нагрузок. Known methods of balancing asymmetric three-phase networks and loads [1,2]. These methods are reduced mainly to balancing a system of asymmetric currents and voltages using either a rational distribution of (uniform) loads in phases, or using controlled and uncontrolled capacitive and inductive balancing devices depending on the nature of the load schedule.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ [3], в основу которого положено известное уравнение по определению обратной составляющей токов, напряжений и т.п. Closest to the proposed method in technical essence is the method [3], which is based on the well-known equation for determining the inverse component of currents, voltages, etc.

Недостатки указанных способов заключаются в том, что они сложны требуют больших экономических затрат, обусловленных применением трехфазных симметрирующих устройств при симметрировании трехфазных сетей. The disadvantages of these methods are that they are complex and require large economic costs due to the use of three-phase balancing devices for balancing three-phase networks.

Цель изобретения - упрощение симметрирования несимметричных трехфазных нагрузок и сетей. Данный способ позволяет быстро и без особых затрат определить величину симметрирующего элемента для любой заранее выбранной фазы и, включив его лишь в эту фазу, исключить обратную ее составляющую в целом всей несимметричной трехфазной сети. Полученные величины симметрирующего элемента, в которых участвуют при их определении параметры всех трех фаз, предопределяют наиболее экономичную конструкцию симметрирующего элемента. The purpose of the invention is to simplify the balancing of asymmetric three-phase loads and networks. This method allows you to quickly and without special costs to determine the value of the balancing element for any pre-selected phase and, including it only in this phase, to exclude its inverse component as a whole of the entire asymmetric three-phase network. The obtained values of the balancing element, in which the parameters of all three phases are involved in their determination, determine the most economical design of the balancing element.

Цель достигается тем, что при этом способе симметрирования трехфазной нагрузки, заключающемся в измерении величин и аргументов фазных токов несимметричной нагрузки, напряжения трехфазной сети, вычислении величин проводимостей симметрирующих элементов и подключении симметрирующих элементов к трехфазной сети с вычисленными величинами проводимостей, которые вычисляют по следующей формуле:
g1 ± jb1=

Figure 00000001
(
Figure 00000002
+
Figure 00000003
)+j
Figure 00000004
(
Figure 00000005
-
Figure 00000006
)-
Figure 00000007
/
Figure 00000008
, (1) где g1, b1 - активная и реактивная составляющие проводимостей симметрирующего элемента, подключаемого к выбранной фазе 1 (А);
U - напряжение трехфазной сети;
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- комплексы фазных токов несимметричной нагрузки, индекс 2 означает опережающую фазу, а индекс 3 - отстающую фазу по отношению к выбранной фазе 1, к которой подключается симметрирующий элемент.The goal is achieved by the fact that with this method of balancing a three-phase load, which consists in measuring the values and arguments of the phase currents of an asymmetric load, the voltage of a three-phase network, calculating the conductivities of the balancing elements and connecting the balancing elements to a three-phase network with calculated values of the conductivities, which are calculated by the following formula:
g 1 ± jb 1 =
Figure 00000001
(
Figure 00000002
+
Figure 00000003
) + j
Figure 00000004
(
Figure 00000005
-
Figure 00000006
) -
Figure 00000007
/
Figure 00000008
, (1) where g 1 , b 1 are the active and reactive components of the conductivities of the balancing element connected to the selected phase 1 (A);
U is the voltage of the three-phase network;
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- complexes of phase currents of an asymmetric load, index 2 means the leading phase, and index 3 means the lagging phase with respect to the selected phase 1, to which the balancing element is connected.

Обобщенное уравнение (1) в комплексной форме в развернутом виде будет иметь вид:

Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
(2) или аналогично (1)
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
(3)
Найденный симметрирующий элемент может быть либо активно-емкостным, либо активно-индуктивным; это зависит от величины и характера нагрузок в фазах. Обобщенные формулы всегда дают возможность определить альтернативные значения симметрирующих элементов по отношению к выбранной фазе. Абсолютные значения величин, найденных при помощи обобщенных формул (1) и (3), всегда будут равны
| I1 | = | I2 | = | I3 |,
|g1±b1|= |g2±b2|= |g3 ±b3|; комплексные их значения не равны
g1±jb1≠g2±jb2≠g3±jb3.The generalized equation (1) in a complex form in expanded form will have the form:
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
(2) or similarly (1)
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
(3)
The found balancing element can be either active-capacitive or active-inductive; it depends on the magnitude and nature of the loads in the phases. Generalized formulas always make it possible to determine alternative values of balancing elements with respect to the selected phase. The absolute values of the quantities found using the generalized formulas (1) and (3) will always be equal
| I 1 | = | I 2 | = | I 3 |,
| g 1 ± b 1 | = | g 2 ± b 2 | = | g 3 ± b 3 |; their complex values are not equal
g 1 ± jb 1 ≠ g 2 ± jb 2 ≠ g 3 ± jb 3 .

В процессе конструирования симметрирующего элемента величину элемента, вычисленную при помощи обобщенной формулы (1) и подлежащую включению в выбранную фазу для исключения обратной составляющей, следует проверить при помощи известной формулы составляющей обратной последовательности
I2=

Figure 00000022
IA+a2IB+aI
Figure 00000023
.In the process of constructing a balancing element, the value of the element calculated using the generalized formula (1) and to be included in the selected phase to exclude the inverse component, should be checked using the known formula of the inverse sequence component
I 2 =
Figure 00000022
I A + a 2 I B + aI
Figure 00000023
.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.

1. Замеренные токи в фазах и их отстающие фазовые углы
IA=I1=19∠40°A;
IB=I2=8∠62°A;
IC=I3=11∠17°A;
UA=UB=UC=220B.1. Measured currents in phases and their lagging phase angles
I A = I 1 = 19∠40 ° A;
I B = I 2 = 8∠62 ° A;
I C = I 3 = 11-17 ° A;
U A = U B = U C = 220B.

2. Симметрирующую токовую нагрузку определяют по формуле (1)
I

Figure 00000024
= I
Figure 00000025
=
Figure 00000026
(I2+I3)+j
Figure 00000027
(I2-I3)-I1=
Figure 00000028
(3,76-j7,04+10,56-j3,19)+
+j
Figure 00000029
(3,76-j7,04-10,56+j3,19)-14,55+j12,21 = -4,06+j1,2 A,
I
Figure 00000030
= 4,23∠16°A. Как видно из результата, полученная величина с отрицательным знаком перед действительной частью комплексного числа не имеет смысла.2. The balancing current load is determined by the formula (1)
I
Figure 00000024
= I
Figure 00000025
=
Figure 00000026
(I 2 + I 3 ) + j
Figure 00000027
(I 2 -I 3 ) -I 1 =
Figure 00000028
(3.76-j7.04 + 10.56-j3.19) +
+ j
Figure 00000029
(3.76-j7.04-10.56 + j3.19) -14.55 + j12.21 = -4.06 + j1.2 A,
I
Figure 00000030
= 4.23∠16 ° A. As can be seen from the result, the obtained value with a negative sign in front of the real part of the complex number does not make sense.

Можно получить альтернативное значение симметрирующего элемента по обобщенной формуле (1) для другой выбранной фазы, например фазы В (2)
I

Figure 00000031
= I
Figure 00000032
=
Figure 00000033
(I3+I1)+j
Figure 00000034
(I3-I1)-I2=
Figure 00000035
(10,56-j3,19+14,55-j12,21)+
+j
Figure 00000036
(10,56-j3,19-14,55+j12,21)-3,76+j7,04=0,99-j4,2 A,
I
Figure 00000037
= 4,23∠76°A.You can get an alternative value of the balancing element according to the generalized formula (1) for another selected phase, for example, phase B (2)
I
Figure 00000031
= I
Figure 00000032
=
Figure 00000033
(I 3 + I 1 ) + j
Figure 00000034
(I 3 -I 1 ) -I 2 =
Figure 00000035
(10.56-j3.19 + 14.55-j12.21) +
+ j
Figure 00000036
(10.56-j3.19-14.55 + j12.21) -3.76 + j7.04 = 0.99-j4.2 A,
I
Figure 00000037
= 4.23∠76 ° A.

Для фазы С (3)
I

Figure 00000038
= I
Figure 00000039
=
Figure 00000040
(I1+I2)+j
Figure 00000041
(I1-I2)-I3=
Figure 00000042
(14,55-j12,21+3,76-j7,04)+
+j
Figure 00000043
(14,55-j12,21-3,76+j7,04)-10,56+j3,19=3,07+j2,91 A,
Figure 00000044
= 4,23∠43°A.For phase C (3)
I
Figure 00000038
= I
Figure 00000039
=
Figure 00000040
(I 1 + I 2 ) + j
Figure 00000041
(I 1 -I 2 ) -I 3 =
Figure 00000042
(14.55-j12.21 + 3.76-j7.04) +
+ j
Figure 00000043
(14.55-j12.21-3.76 + j7.04) -10.56 + j3.19 = 3.07 + j2.91 A,
Figure 00000044
= 4.23∠43 ° A.

Таким образом, для симметрирования трехфазной сети (нагрузки) необходимо включить фазу В активно-индуктивный симметрирующий элемент, либо в фазу С - активно-емкостный
g2-jb2=

Figure 00000045
= 0,0045-j0,0187 Cм;
g3+jb3=
Figure 00000046
= 0,014+j0,013 Cм.Thus, for balancing a three-phase network (load), it is necessary to include phase B of the active-inductive balancing element, or phase C of the active-capacitive one
g 2 -jb 2 =
Figure 00000045
= 0.0045-j0.0187 cm;
g 3 + jb 3 =
Figure 00000046
= 0.014 + j0.013 cm.

Включенные в фазу В активно-индуктивный симметрирующий элемент, либо в фазу С - активно-емкостный, должны привести к симметрированию несимметричную трехфазную сеть (нагрузку), т.е. геометрическая сумма фактической величины комплексного значения тока в фазе В (С) и величины симметрирующего элемента приведут составляющую обратной последовательности к нулю. Проверка производится по величине числителя, полученного обобщенной формулой (1). The active-inductive balancing element included in phase B, or active-capacitive in phase C, should result in a symmetrical asymmetric three-phase network (load), i.e. the geometric sum of the actual value of the complex value of the current in phase B (C) and the value of the balancing element will lead the component of the reverse sequence to zero. The check is performed by the value of the numerator obtained by the generalized formula (1).

По фазе В
I2=

Figure 00000047
(IB+a2IC+aIA) =
Figure 00000048
(I2+(I
Figure 00000049
-jI
Figure 00000050
)+a2I3+aI1) =
=
Figure 00000051
(3,76-j12,21+(0,99-j4,12)+(-
Figure 00000052
-j
Figure 00000053
)(10,56-j3,19) +
+ (-
Figure 00000054
+j
Figure 00000055
)(14,55-j12,21) = 0.Phase B
I 2 =
Figure 00000047
(I B + a 2 I C + aI A ) =
Figure 00000048
(I 2 + (I
Figure 00000049
-jI
Figure 00000050
) + a 2 I 3 + aI 1 ) =
=
Figure 00000051
(3.76-j12.21 + (0.99-j4.12) + (-
Figure 00000052
-j
Figure 00000053
) (10.56-j3.19) +
+ (-
Figure 00000054
+ j
Figure 00000055
) (14.55-j12.21) = 0.

По фазе С
I2=

Figure 00000056
(IC+a2IA+aIB) =
Figure 00000057
(I3+(I
Figure 00000058
+jI
Figure 00000059
)+a2I1+aI2) =
=
Figure 00000060
(10,56-j3,19+(3,07+j2,91)+(-
Figure 00000061
-j
Figure 00000062
) (10,56-j3,19) +
+ (-
Figure 00000063
+j
Figure 00000064
)(14,55-j12,21) = 0. Как следует из примеров, полученные симметрирующие элементы: активно-индуктивный, включенный в фазу В, либо активно-емкостный, включенный в фазу С, в обоих случаях приводят трехфазную сеть (нагрузку) к нулю.Phase C
I 2 =
Figure 00000056
(I C + a 2 I A + aI B ) =
Figure 00000057
(I 3 + (I
Figure 00000058
+ jI
Figure 00000059
) + a 2 I 1 + aI 2 ) =
=
Figure 00000060
(10.56-j3.19 + (3.07 + j2.91) + (-
Figure 00000061
-j
Figure 00000062
) (10.56-j3.19) +
+ (-
Figure 00000063
+ j
Figure 00000064
) (14,55-j12,21) = 0. As follows from the examples, the obtained balancing elements: active-inductive, included in phase B, or active-capacitive, included in phase C, in both cases lead a three-phase network (load) to zero.

Claims (1)

СПОСОБ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ, заключающийся в измерении величин и аргументов комплексов фазных токов несимметричной нагрузки, измерении напряжения трехфазной сети, вычислении величин проводимостей симметрирующих элементов и подключении симметрирующих элементов к трехфазной сети с вычисленными величинами проводимостей, отличающийся тем, что, с целью упрощения, вычисления величин проводимостей производят по следующему выражению:
Figure 00000065

где U - напряжение трехфазной сети;
Figure 00000066
- комплексы фазных токов несимметричной нагрузки;
индекс 2 - опережающая фаза;
индекс 3 - отстающая фаза по отношению к выбранной фазе 1, к которой подключается симметрирующий элемент с активной g1 и реактивной b1 составляющими проводимости, причем если реактивная проводимость b1 > 0, то элемент является емкостным, а если b1 < 0, - то индуктивным.A METHOD FOR THREE-PHASE LOAD SYMMETRATION, which consists in measuring the values and arguments of the complexes of phase currents of an asymmetric load, measuring the voltage of a three-phase network, calculating the conductivities of the balancing elements and connecting the balancing elements to a three-phase network with calculated values of the conductivities, characterized in that, in order to simplify the calculation, conductivities are produced by the following expression:
Figure 00000065

where U is the voltage of the three-phase network;
Figure 00000066
- complexes of phase currents of asymmetric load;
index 2 - leading phase;
index 3 is the lagging phase with respect to the selected phase 1, to which a balancing element with active g 1 and reactive b 1 conductivity components is connected, and if reactance b 1 > 0, then the element is capacitive, and if b 1 <0, - then inductive.
SU4803883 1990-02-09 1990-02-09 Method of balancing of three-phase load RU2030055C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4803883 RU2030055C1 (en) 1990-02-09 1990-02-09 Method of balancing of three-phase load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4803883 RU2030055C1 (en) 1990-02-09 1990-02-09 Method of balancing of three-phase load

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2030055C1 true RU2030055C1 (en) 1995-02-27

Family

ID=21502718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4803883 RU2030055C1 (en) 1990-02-09 1990-02-09 Method of balancing of three-phase load

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2030055C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2237334C2 (en) * 2002-11-25 2004-09-27 Машкин Анатолий Геннадьевич Method for enhancing quality of electric energy

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергий на промышленных предприятиях. М.: Энергия, 1977, с.101 - 106. *
2. Милях А.Н. и др. Схемы симметрирования однофазных нагрузок в трехфазных цепях. Киев: 1973, с.23. *
3. Авторское свидетельство СССР N 974499, кл. H 02 J 3/26, 1983. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2237334C2 (en) * 2002-11-25 2004-09-27 Машкин Анатолий Геннадьевич Method for enhancing quality of electric energy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Williamson et al. Calculation of the bar resistance and leakage reactance of cage rotors with closed slots
Dandeno et al. Effects of synchronous machine modeling in large scale system studies
Filipski Polyphase apparent power and power factor under distorted waveform conditions
CA1312653C (en) Apparatus and method for reducing transient exponential noise in a sinusoidal signal
Karimi-Ghartemani et al. A signal processing module for power system applications
Bouzid et al. Accurate stator fault detection insensitive to the unbalanced voltage in induction motor
RU2030055C1 (en) Method of balancing of three-phase load
Kersting et al. Distribution system short circuit analysis
Williamson et al. Calculation of the resistance of induction motor end rings
Brown et al. Symmetrical-component analysis applied to phase convertors of the Ferraris–Arno type
Brauer Finite element calculation of eddy currents and skin effects
RU2033622C1 (en) Method for fault location and identification in power transmission line using its simulators
Hartman The application of Fortescue’s transformation to describe power states in multi-phase circuits with non-sinusoidal voltage and currents
Montano et al. Identification of instantaneous current components in three-phase systems
Thorsen et al. Effect of induction motor parameter variations on digital computation of transient starting currents and torques
O'Flaherty et al. Synchronous-machine stability under unsymmetrical faults
Khalsa et al. Choice of Reference Conductor in Three Phase Systems-A Paradigm Shift
SU964853A1 (en) Device for symmetrization of asymmetric three-phase load
Maljkovic et al. Induction motor's contribution to short circuit current
Heidt A detailed derivation of a Newton-Raphson based harmonic power flow
Czapp et al. Vectorial method for measurement of short-circuit loop impedance in network with operating load
JP2000069670A (en) Load distribution estimation method in three-phase distribution system
SU759991A1 (en) Method of detecting short-circuited turns in three-phase electric motor stator windings
León-Martínez et al. Phasor total unbalance power: formulation and some properties
JPS61240821A (en) Phase difference detector for voltage current of unbalanced multiphase alternating current