The modelling of electric arc with stochastic disturbances. Part. 2, Simulating the impact of randomly disturbed models of electric arc on the welding system and power supply network

• Autorzy: Sawicki Antoni

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2023.3/7

Warianty tytułu

PL

Modelowanie łuku elektrycznego z zaburzeniami stochastycznymi. Cz. 2, Symulowanie oddziaływania zaburzanych losowo modeli łuku elektrycznego na układ spawalniczy i na sieć zasilającą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article contains the justification for undertaking a study concerning the impact of random disturbances of AC arc on power supply systems of welding machines. In addition, the paper describes principles governing the development of arc macromodels using controlled voltage and current sources. Particular attention is paid to the magnitude of harmonic distortions of the THD+N signal (helpful in the quantitative assessment of the impact of randomly disturbed non-linear devices on supply networks). The article also presents macromodels of arcs corresponding to selected mathematical models, results of the simulated operation of these macromodels in the form of dynamic current-voltage characteristics and corresponding sets of measurement values of harmonic distortions of voltage. The study discussed in the article involved the investigation of processes occurring in the power supply system of the welding transformer loaded with randomly disturbed electric arc (found to be effective in the filtering of higher harmonics).

PL

W artykule podano uzasadnienie badania wpływu zaburzeń losowych łuku prądu przemiennego na układy zasilania urządzeń spawalniczych. Opisano zasady tworzenia makromodeli łuków z wykorzystaniem sterowanych źródeł napięciowych i prądowych. Szczególną uwagę zwrócono na wielkości zniekształceń harmonicznych sygnału THD+N, które są pomocne w ocenie ilościowej oddziaływań zaburzanych losowo urządzeń nieliniowych na sieci zasilające. Przedstawiono makromodele łuków, odpowiadające wybranym modelom matematycznym. Pokazano wyniki symulacji działania tych makromodeli w postaci charakterystyk napięciowo-prądowych dynamicznych. Dołączono odpowiadające im zestawy wartości pomiarowych zniekształceń harmonicznych napięcia. Zbadano procesy w układzie zasilania transformatora spawalniczego obciążonego zaburzanym losowo łukiem elektrycznym. Stwierdzono jego skuteczność w filtrowaniu wyższych harmonicznych.

Słowa kluczowe

EN

electric arc; welding system; stochastic disturbances

PL

łuk elektryczny; układ spawalniczy; zaburzenia stochastyczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 67, No. 3
• Strony: 57--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sawicki Antoni

• Association of Polish Electrical Engineers (FSNT-SEP), Czestochowa Division, Poland

Bibliografia

• [1] Grabowski D., Walczak J., Klimas M.: Electric arc furnace power quality analysis based on a stochastic arc model. 2018 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2018 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC/I&CPS Europe).
• [2] Grabowski D., Walczak J.: Deterministic model of electric arc furnace – a closed form solution. COMPEL – The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 2013, vol. 32, no. 4, pp. 1428–1436.
• [3] Sawicki A.: Modelowanie łuku elektrycznego z zaburzeniami stochastycznymi. Cz. 1. Odwzorowanie zaburzeń stochastycznych w modelach matematycznych łuku elektrycznego. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2022, vol. 66, no. 6, pp. 40–52.
• [4] Sawicki A., Świtoń Ł., Sosiński R.: Process Simulation in the AC Welding Arc Circuit Using a Cassie-Mayr Hybrid Model. Suplement to the Welding Journal, 2011, March, pp. 41–44.
• [5] Klimas M., Grabowski D.: Application of shallow neural networks in electric arc furnace modeling. IEEE Transactions on Industry Applications, Sept.–Oct. 2022, vol. 58, no. 5, pp. 6814-6823, DOI: 10.1109/TIA.2022.3180004.
• [6] Sawicki A.: Modelowanie procesów elektrycznych w obwodach plazmotronów łukowych. Cz. 2. Stany dynamiczne w obwodach z plazmotronami jednofazowymi. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2022, vol. 66, no. 3, pp. 37–41.
• [7] Budennyj A.P.: Svaročnyj transformator. Patent MPK B23K 9/00, B23K 9/10.
• [8] Sawicki A.: Model Mayra-Pentegowa łuku elektrycznego z wykorzystaniem funkcji wykładniczej do aproksymowania charakterystyk statycznych. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2021, vol. 65, no. 1, pp. 32–37.
• [9] Garg Manila, Nijhawan Parag: Mitigation of Power Quality Problems Using DVR in Distribution Network for Welding Load. IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering (IOSR-JEEE) e-ISSN: 2278-1676, p-ISSN: 2320-3331, vol. 10, no. 4, Ver. I (July – Aug. 2015), pp. 106–112.
• [10] Rajpreet Kaur, Shimpy Maheshwari: Comparative Analysis of Total Harmonic Distortion for Welding Load. IJSRSET, 2016, vol. 2, no. 4, pp. 394–396.
• [11] Sawicki A.: Modified Voronin models of electric arc with disturbed geometric dimensions and increased energy dissipation. Archives of Electrical Engineering, 2021, vol. 70, no. 1, pp. 89–102.
• [12] Sawicki A.: Mathematical Model of an Electric Arc in Differential and Integral Forms With the Plasma Column Radius as a State Variable. Acta Energetica, 2020, no. 2, pp. 57–64.
• [13] Marciniak L.: Implementations of the arc earth faults model in programs PSCAD and Matlab/Simulink. Przegląd Elektrotechniczny, 2012, vol. 9, no. 1, pp. 126–129.
• [14] Marciniak L.: Model of the arc earth-fault for medium voltage networks. Central European Journal of Engineering, 2011, vol. 1, no. 6, pp. 168–173.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).