Badania wstępne silnika o mocy 5600 kW w warunkach występowania subharmonicznych napięcia

• Autorzy: Gnaciński Piotr , Klimczak Piotr

Warianty tytułu

EN

Preliminary investigations of 5600 kW induction motor under voltage containing subharmonics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcony jest badaniom silnika o mocy 5600 kW przeznaczonym do napędu wentylatora o dużym masowym momencie bezwładności, zasilanym napięciem zawierającym subharmoniczne. Wyniki obliczeń polowych wykonane w środowisku Ansys Electronics (Ansys Electromagnetics) zostały przedstawione dla subharmonicznych napięcia o rożnych częstotliwościach. W artykule przedstawiono wpływ subharmonicznych napięcia na przebiegi prądu w uzwojeniu stojana, wahania momentu elektromagnetycznego oraz straty mocy. Stwierdzono, że subharmoniczne występujące w rzeczywistych systemach elektroenergetycznych mogą powodować znaczące wahania momentu elektromagnetycznego oraz wzrost strat w uzwojeniach silników dużej mocy. Wzrost strat jest szczególnie istotny w przypadku subharmonicznych o niskiej częstotliwości i może spowodować nadmierny wzrost temperatury uzwojeń. Praca maszyny z wyższą temperaturą uzwojenia może doprowadzić do szybszej degradacji termicznej układu izolacyjnego i do uszkodzenia silnika.

EN

This work deals with investigations of 5600 kW induction cage motor designed for driving a fan of high value moment of inertia, under supply voltage containing subharmonics injection. The results of field calculations in Ansys Electronics (Ansys Electromagnetics) environment are presented for subharmonics of various frequencies. The article presents the influence of subharmonic voltage on the stator windings current waveforms, electromagnetic torque fluctuations and power losses of the motor. It was found that subharmonics occurring in real power systems can cause significant fluctuations of the electromagnetic torque and increase in power losses of high power machines. The increase of power losses is particularly important in the case of low frequency subharmonics and it can cause excessive windings heating. The operation of high power machines with a higher stator windings temperature can lead to a faster thermal degradation of insulation system and motor destruction.

Słowa kluczowe

PL

metoda elementów skończonych; silnik indukcyjny; jakość napięcia; odkształcenia przebiegu napięcia; subharmoniczne

EN

finite element method; induction motor; power quality; voltage waveform distortions; subharmonics

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 1 (121)
• Strony: 55--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gnaciński Piotr

• Katedra Elektroenergetyki Okrętowej, Uniwersytet Morski, Gdynia ul. Morska 81-87

autor

Klimczak Piotr

• Biuro Diagnostyki i Serwisu Silników Elektrycznych, Zakład Maszyn Elektrycznych "EMIT" S.A. Grupa Cantoni, Żychlin, ul. Narutowicza 72

Bibliografia

• [1]. Barros J., de Apraiz, M., Diego, R. I., "Measurement of subharmonics in power voltages", Power Tech IEEE Conference, Lausanne, Switzerland, 1-5 July 2007, pp. 1736-1740.
• [2]. Elvira-Ortiz, D. A., Osornio-Rios, R. A., Morinigo-Sotelo, D., Rostro-Gonzalez, H., Romero-Troncoso, R. J., "Power quality monitoring system under different environmental and electric conditions", 18th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP), 2018.
• [3]. Basic D., "Input current interharmonics of variable-speed drives due to motor current imbalance", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 25, no. 4, pp. 2797-2806, October 2010.
• [4]. Surgevil, T., Akpnar, E., "Effects of electric arcfurnace loads on synchronous generators and asynchronous motors", in Proc. of. International Conference on Electrical and Electronics Engineering, pp. I-49 - I-53, Nov. 2009.
• [5]. Bollen M. H. J., Gu I. Y. H., "Signal processing of power quality disturbances", (Wiley, New York, 2006).
• [6]. Emanuel, A. E., Langella, R.,Testa, A.:’Limiting low frequency interharmonic distortion and voltage fluctuations’, IEEE Power and Energy Society General Meeting, pp.1-6, July 2010
• [7]. Tennakoon S.; Perera S.; Robinson D.: "Flicker attenuation—Part I: Response of three-phase induction motors to regular voltage fluctuations", IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 23, no. 2, pp.: 1207 – 1214, April 2008.
• [8]. de Abreu J. P. G., Emanuel A. E.: "Induction motor thermal aging caused by voltage distortion and imbalance: loss of useful life and its estimated costs"IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 38, January/February 2002, pp. 12-20.
• [9]. Gnaciński P., Hallmann D. Badania wstępne silnika indukcyjnego zasilanego napięciem zawierającym subharmoniczne z wykorzystaniem metody polowej oraz polowo-obwodowej, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, nr 106, s. 48-59, grudzień 2018
• [10]. Gnaciński P., Pepliński M., "Induction cage machine supplied with voltage containing subharmonics and interharmonics", IET Electric Power Applications, Volume 8, Issue 8, pp. 287-295, September 2014.
• [11]. Gnaciński P., Pepliński M., Szweda M., "Wpływ subharmonicznych i interharmonicznych napięcia na prądy w uzwojeniach silnika indukcyjnego", Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe, nr 92/2011, s. 67-71, Katowice 2010.
• [12]. Gnaciński P., Pepliński M., Szweda M.: "Wpływ podharmonicznych na obciążenie cieplne silnika indukcyjnego", Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe, nr 84/2009, s. 97-101, Katowice 2009
• [13]. Ghaseminezhad., M., Doroudi, A, Hosseinian, S. H. and Jalilian, A., "An Investigation of Induction Motor Saturation under Voltage Fluctuation Conditions", Journal of Magnetics, vol. 22(2), pp. 306-314, 2017.
• [14]. Ghaseminezhad, M., Doroudi, A., Hosseinian, S. H., &Jalilian, A.: ‘Investigation of Increased Ohmic and Core Losses in Induction Motors Under Voltage Fluctuation Conditions’, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering, pp. 1-10, 2018.
• [15]. Zhao, K., Cheng, L., Zhang, C., Nie, D., Cai, W., "Induction motors lifetime expectancy analysis subject to regular voltage fluctuations", In Electrical Power and Energy Conference (EPEC), IEEE, pp. 1-6, 2017.
• [16]. EN 50160, "Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution network.", 2010.
• [17]. Sprawozdanie nr 31/NZ/17 z próby silnika Sfw900HV8D prod. Zakładu Maszyn Elektrycznych "EMIT" S.A. Grupa Cantoni.
• [18]. Feese, T., & Maxfield, R., "Torsional vibration problem with motor/ID fan system due to PWM variable frequency drive". In Proceedings of the 37th Turbomachinery Symposium. Texas A&M University. Turbomachinery Laboratories, 2008.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).