Use of Orthogonal Components to Determine the Active Power of AC Arc Furnace Based on Measurements of Voltages and Currents

• Autorzy: Jagieła K. , Gała M. , Rak J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.01.44

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie składowych ortogonalnych do wyznaczania mocy czynnej pieca łukowego AC na podstawie pomiarów napięć i prądów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present article shows the results of an analysis of active power consumed by AC arc furnace at various stages of the melting process, taking harmonics into consideration. The analysis was based on measurement data in the form of computer recorded voltage and current waveforms in the power circuit of the arc furnace. Next the frequency analysis and the evaluation of the content harmonics of recorded waveforms were performed. Computation made using the fast Fourier transform FFT built-in in MATLAB. The active power of the arc furnace was determined on the basis of the classical theory of harmonic power distributions and instantaneous power after Clarke transformation to the orthogonal coordinate system α-β. Harmonic distribution phase currents and voltages were transformed using the FFT procedure, as well as distorted voltage/current waveforms registered as a sequence of samples. The obtained results demonstrate a high level of compatibility between the instantaneous power and active power for the methods under consideration.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy mocy czynnej pobieranej przez piec łukowy AC w różnych etapach procesu wytopu z uwzględnieniem wyższych harmonicznych. Do analizy wykorzystano dane pomiarowe w postaci zarejestrowanych komputerowo przebiegów napięć i prądów w torze zasilania pieca łukowego. Następnie przeprowadzono analizę częstotliwościową i ocenę zawartości wyższych harmonicznych zarejestrowanych przebiegów. Obliczenia wykonano za pomocą szybkiej transformacji Fouriera FFT w programie MATLAB. Moc czynną pieca łukowego wyznaczono w oparciu o klasyczną teorię mocy dla rozkładów harmonicznych oraz na podstawie mocy chwilowej po transformacji Clarke’a do układu ortogonalnych współrzędnych α-β. Transformacji poddano uzyskane w procedurze FFT rozkłady harmoniczne prądów i napięć fazowych, a także zarejestrowane w postaci ciągu próbek odkształcone przebiegi napięciowo-prądowe. Uzyskane wyniki wykazują dużą zgodność mocy chwilowej i mocy czynnej dla rozpatrywanych metod.

Słowa kluczowe

EN

harmonics; orthogonal component; arc furnace; power flow

PL

harmoniczne; składowe ortogonalne; piec łukowy; przepływ mocy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 1
• Strony: 186--191
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Jagieła K.

• Academy Technical and Humanistic in Bielsko-Biala, Department of Computer Science and Automation, 43-309 Bielsko-Biała, Willowa 2

autor

Gała M.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, 42-200 Częstochowa, Armii Krajowej 17

autor

Rak J.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, 42-200 Częstochowa, Armii Krajowej 17

Bibliografia

• [1] Mielczarski W., Quality of electricity supply, Proceedings 4th International Conference EPQU’97, Cracow, Poland, 1997, 15-23
• [2] Kuśmierek Z., Harmoniczne w systemach elektroenergetycznych, Przegląd Elektrotechniczny, R. 82, nr 6/2006, 8-19
• [3] Kanalik M., Novak M., Kolcun M., The effect of negative active power consumption of asymmetrical and variable load represented by EAF, IEEE Conference 14th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC), Cracow, Poland, May 10-12, 2014
• [4] Hanzelka Z., Jakość dostawy energii elektrycznej – zaburzenia wartości skutecznej napięcia, AGH, Kraków, 2013
• [5] Liu Y. J., Chang G. W., Hong R. C., Curve-fitting-based method for modeling voltage-current characteristic of an ac electric arc furnace, Electric Power Systems Research, No. 80 (2010), 572-581
• [6] Rak J., Influence of AC arc furnace on parameters of industrial medium-voltage network, Proceedings 5th International Conference EPQU’99, Cracow, Poland, 1999, 315-322
• [7] Vervenne I., Van Reusel K., Belmans R., Electric arc furnace modelling from a “power quality” point of view, Proceedings 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation, EPQU 2007, Barcelona, Spain, 2007, 1-6, available: http://www.leonardo-energy.org/ebook/print/2290
• [8] Jagieła K., Rak J.,Gała M., Kępiński M., Identification of Electric Power Parameters of AC Arc Furnace Low Voltage System, Proc. 14th Intern. Confer. Harmonics and Quality of Power, Bergamo, Italy, 26-29. Sept. 2010
• [9] Kuśmierek Z., Application of computer measurement methods for investigation of electric energy quality, Quality and Use of Electric Energy, Vol. 1, No. 1, 1995, 47-53.
• [10] Czarnecki L.S., Moce w obwodach elektrycznych z niesinusoidalnymi przebiegami prądów i napięć, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005
• [11] Hartman M., Zastosowanie przekształcenia Fortescue’a do opisów stanów energetycznych w układach wielofazowych z niesinusoidalnymi przebiegami napięć i prądów, Przegląd Elektrotechniczny, R. 82, nr 10/2006, 61-72
• [12] Pasko M., Maciążek M., Teoria mocy p-q - poprawna teoria czy użyteczny algorytm sterowania kompensatorów kluczujących, Electrical Review, R. 82, nr 6/2006, 40-48
• [13] Rybski R., Furmankiewicz L., Wpływ obwodów wejściowych na dokładność przetwarzania przetworników mocy, III Konferencja EPN’97, Zielona Góra 1997, t. 2, 205-215
• [14] IEC 61000-4-30: Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-30: Testing and measurement techniques - Power quality measurement methods, Ed. 2.0, IEC Standard Code 33.100.99, 13 Oct. 2008
• [15] Puchała A., Dynamika maszyn i układów elektromechanicznych, PWN Warszawa 1977
• [16] Meisel J., Zasady elektromechanicznego przetwarzania energii, WNT Warszawa 1970

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.