Currents’ Physical Components (CPC) in Three-Phase Systems with Asymmetrical Voltage

• Autorzy: Czarnecki L. S. , Bhattarai P.

Warianty tytułu

PL

Składowe Fizyczne Prądów w obwodach trójfazowych z niesymetrycznym napięciem zasilania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Energy flow related phenomena in three-phase unbalanced, linear, time-invariant (LTI) loads, supplied with asymmetrical, but sinusoidal voltage, in three-wire systems, are investigated in the paper. It is demonstrated that the load current can be decomposed into Currents’ Physical Components (CPC), associated with distinctive physical phenomena in the load. It is also shown how the CPC can be expressed in terms of the supply voltage and equivalent parameters of the load. An equivalent circuit of LTI loads at asymmetrical, but sinusoidal supply voltage is presented as well. This decomposition provides solid fundamentals for defining powers of such loads.

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań nad zjawiskami energetycznymi w liniowych, czasowo-niezmienniczych (LTI) odbiornikach niezrównoważonych, zasilanych niesymetrycznym, lecz sinusoidalnym napięciem w obwodach trójprzewodowych. Pokazano, że prąd takich odbiorników może być rozłożony na Składowe Fizyczne, jednoznacznie stowarzyszone z określonymi zjawiskami fizycznymi. Pokazano także, że prądy te mogą być określone poprzez napięcie zasilania i parametry równoważne odbiornika. Przedstawiono także obwód równoważny niezrównoważonych odbiorników LTI, zasilanych niesymmetrycznym, lecz sinusoidalnym napięciem. Rozkład ten tworzy solidne podstawy dla definicji mocy takich odbiorników.

Słowa kluczowe

EN

current decomposition; unbalanced load; asymmetrical system; power definition; power theory

PL

rozkład prądu; odbiornik niezrównoważony; system niesymetryczny; definicja mocy; teoria mocy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 6
• Strony: 40--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Czarnecki L. S.

• School of Electrical Eng. and Computer Science, Louisiana State Univ., Baton Rouge, USA, LA 70803

autor

Bhattarai P.

• School of Electrical Engineering and Computer Science, Louisiana State University, Baton Rouge, USA, LA 70803

Bibliografia

• [1] Steinmetz Ch.P., Theory and calculation of electrical apparatur, McGraw-Hill Book Comp., New York, 1917.
• [2] Fortescue C.L., Method of symmetrical components as applied to the solution of poly-phase networks, AIEE 37, (1918), pp. 1027-1140.
• [3] Lyon W.V., Reactive power and unbalanced circuits, Electrical World, (1920), pp. 1417-1420.
• [4] AIEE Committee, Apparent power in three-phase systems, Trans. of AIEE, (1920), Vol. 39, pp. 1450-1455.
• [5] Buchholz F., Drehstrom-Scheinleistung bei unlaichmaiger Belastung der drei Zweige, Licht und Kraft, (1922), pp. 9-11.
• [6] Smith V.G., Reactive and fictitious power, Trans. of AIEE, (1933), Vol. 52, pp. 748-751.
• [7] Fortesque C.L., Powers, reactive volt-ampers, power factor; Trans. of AIEE, (1933), Vol. 52, pp. 758-762.
• [8] Curtis H.L., Silsbee F.B., Definitions of power and related quantities, Trans. of AIEE, (1935), Vol. 54, pp. 394-404.
• [9] Quade, W., Zusammensetzung der Wirk-, Blind-, und Scheinleistung bei Wechselstromen beliebiger Kurvenform und neue Leistungsdefinition fur unsymetrische Mehrphasensysteme belibieger Kurvenform, ETZ, (1937), pp. 1312-1320.
• [10] Rosenzweig I., Symbolic multidimensional vector analysis as a method of analysis of multi-phase systems, (in Polish), Czasopismo Techniczne, (1939), Tom L VI, pp. 1-29.
• [11] Nedelcu V.N., Die enheitliche Leistungstheorie der unsymmetrischen mehrwelligen Mehrphasensysteme, ETZ-A, (1963), No. 5, pp. 153-157.
• [12] Nowomiejski Z., Cichowska Z., Unbalanced three-phase systems, (in Polish). Zaszyty Naukowe Polit. Śl., ELEKTRYKA, (1964), V. 17 No. 98, pp. 25-76.
• [13] Czarnecki L.S., Orthogonal current components of linear loads current, (in Polish) Zaszyty Naukowe Polit. Śl., ELEKTRYKA, (1983), No. 86, pp. 5-17, Gliwice, Poland.
• [14] Akagi H., Kanazawa Y., Nabae A., Instantaneous reactive power compensator comprising switching devices without energy storage components, IEEE Trans. IA, (1984), IA-20, No. 3, pp. 625-630.
• [15] Fryze S., Theorethical and physical fundamentals for the active, reactive and apparemt power definitions in multi-phase systems with distorted voltages and currents, (in Polish), Zeszyty Naukowe Pol. Śl. ELEKTRYKA, (1985), No. 100, pp. 29-46, posthumos publication.
• [16] Koch, K., Bestimmung von Groen in Mehr-Leitr Systemen, etz Archiv, (1986), Vol. 8, No. 10, pp. 313-318.
• [17] Czarnecki L.S., Orthogonal decomposition of the current in a three-phase non-linear asymmetrical circuit with nonsinusoidal voltage, IEEE Trans. on Instr. and Meas., (1988), Vol. IM-37, No. 1, pp. 30-34.
• [18] Institute of Electrical and Electronic Engineers, The New Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms, 1992.
• [19] Depenbrock M., The FDB-method, a generalized applicable tool for analyzing power relations, IEEE Transations on Power Deliv., (1993), Vol. 8, No. 2, pp. 381-387.
• [20] Czarnecki L.S., Equivalent circuits of unbalanced loads supplied with symmetrical and asymmetrical voltage and their identification, Archiv fur Elektrot., (1995), 78 pp. 165-168.
• [21] Czarnecki L.S., Energy flow and power phenomena in electrical circuits: illusions and reality, Archiv fur Elektrotechnik, (82), (1999), No. 4, pp. 10-15.
• [22] de Leon F., Cohen J., A practical approach to power factor definitions: transmission losses, reactive power compensation, and machine utilization, Proc. of the Power Eng. Soc. 2006 Meeting, IEEE Dig. Obj. Ident.: 10.1109/PES.2006.1709175.
• [23] Morsi W.G., El-Hawary M.E., Defining power components in nonsinusoidal unbalanced polyphase systems: the issues, IEEE Transactions on Power Delivery, (2007), Vol. 22, No. 4, pp. 2428-2438.
• [24] IEEE, Standard definitions for the measurement of electric power quantities under sinusoidal, nonsinusoidal, balanced and unbalanced conditions. IEEE 1459-2010.
• [25] Czarnecki L.S., Powers in three-wire systems with neutral conductor, Przegląd Elektrotechniczny, (2013), R. 89, No. 9, pp. 267-273.
• [26] Czarnecki L.S., Haley P.M., Unbalanced power in four-wire systems and its reactive compensation, IEEE Trans. on Power Delivery, (2015), Vol. 30, No. 1, pp. 53-63.