Estudio del efecto de la distorsión armónica de tensión sobre la operación del motor trifásico de inducción en estado estacionario
Se presenta una metodología para cuantificar el efecto de la distorsión armónica de tensión sobre la eficiencia, el factor de potencia y la potencia del motor trifásico de inducción. La metodología usa un circuito equivalente modificado del motor de inducción que permite calcular su operación ante f...
- Autores:
-
Quispe Oqueña, Enrique Ciro
Valencia García, Diego Fernando
Sousa Santos, Vladimir
- Tipo de recurso:
- Article of journal
- Fecha de publicación:
- 2014
- Institución:
- Universidad Autónoma de Occidente
- Repositorio:
- RED: Repositorio Educativo Digital UAO
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- oai:red.uao.edu.co:10614/14096
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/10614/14096
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- Palabra clave:
- Motores eléctricos de inducción
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Se presenta una metodología para cuantificar el efecto de la distorsión armónica de tensión sobre la eficiencia, el factor de potencia y la potencia del motor trifásico de inducción. La metodología usa un circuito equivalente modificado del motor de inducción que permite calcular su operación ante frecuencias armónicas. Las ecuaciones del modelo se resuelven usando el principio de superposición y son simuladas mediante el software MATLAB. La metodología fue aplicada a un motor de jaula de ardilla de 3 HP. Se observa que el factor de potencia y la eficiencia del motor disminuyen respecto a la magnitud y el orden del contenido armónico del sistema de alimentación, por lo tanto la metodología permite determinar la desclasificación de la potencia del motor. |
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Quispe Oqueña, E. C., Valencia García, D.F., Sousa, V. (2014). Estudio del efecto de la distorsión armónica de tensión sobre la operación del motor trifásico de inducción en estado estacionario. Revista Energética, (43), 67-77. https://hdl.handle.net/10614/14096 |
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Arora, T. G., Aware, M. V., & Tutakne, D. R. (2012). Effect of pulse width modulated voltage on induction motor insulation. 7th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), (pp. 2044-2048). Boglietti, A., Cavagnino, A., Ionel, D., Popescu, M., Staton, D., & Vaschetto, S. (2010). A General Model to Predict the Iron Losses in PWM Inverter-Fed Induction Motors. IEEE Transactions on Industry Applications , 46 (5), 1882-1890. Chalmers, B. J., & Sarkar, B. R. Induction-motor losses due to of Electrical Engineers IEEE, 1968, 115 (12), pp 1777-1782. Cochran, P. L. (1989). Polyphase Induction Motors. Analysis, Design, and Application. 33-96. Honsinger, V. B. (1980). Induction motors operating from inverters. IEEE Industry Applications Society , 1276-1285. Hossam, A., y Hasan R. M. (2006). Study of the effect of harmonics on measurements of the energy meters. Power Systems Conference. 2, pp. 547-550. MEPCON. IEEE. (2004). IEEE Standard 112-2004. In IEEE, IEEE Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators. International Electrotechnical Commission IEC. (2007). IEC 60034-2-1. In Rotating Electrical Machines. Part 2-1: Standard methods for determining losses and efficiency from tests (pp. 38-60). Klingshirn, E. A., Jordan, Polyphase Induction Motor Performance and Losses on Nonsinusoidal Voltage Sources. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1968, 87 (3), 624-631. Murphy, J. M., Honsinger, V., Efficiency optimization of inverterfed induction motor drives. 13th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference, 1982, (pp. 544–552). Papazacharopoulos, Z. T. (2002). Dynamic induction motor model for non-sinusoidal supply. IEEE 33rd Annual Power Electronics Specialists Conference, 2, pp. 845-850. Pedra, L. S. (2006). Harmonic modeling of induction motors. Electric Power Systems Research , 76, 936-944. Phumiphak, P. y Chát-uthai (2008). Nonintrusive method for estimating field efficiency of inverter-fed induction motor using measured values. IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies, (pp. 580-583). Quispe, E. C. (2012). Efectos del desequilibrio de tensiones sobre la operación del motor de inducción trifásico. Énfasis en la caracterización del desequilibrio de tensiones y el efecto sobre la potencia nominal. In Tesis de Doctorado en Ingeniería Eléctrica. Quispe, E. C. (2009). Una Visión Integral para el uso Racional de la Energía en la Aplicación de Motores Eléctricos de Inducción. In El Hombre y la Máquina (pp. 52-59). Quispe, E. C., & Aguado, J. (2012). Conceptualización para la estimación de la potencia reactiva, incluyendo el efectode los armónicos de tensióny corriente. In El Hombre y la Máquina (pp. 48-55). Quispe, E. C., Lopez Fernandez, X. M., Mendes, A. M., Marques Cardoso, A. J., & Palacios, J. A. (2013). Influence of the positive sequencevoltageonthederating of three-phaseinducti onmotorsundervoltageunbalance. IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), (pp. 100-105). Quispe, E. C., y Patiño, J. (1995). El generador de inducción autoexcitado. Energía y Computación , 4 (1), 46-52. Raj, C., Agarwal, P., & Srivastava, S. (2006). Performance Analysis of a Three-Phase Squirrel-Cage Induction Motor under Unbalanced Sinusoidal and Balanced Non-Sinusoidal Supply Voltages. Power Electronics, International Conference on Drives and Energy Systems, (pp. 1,4). Ramírez, S., y Cano, E. A. (2003). Calidad del Servicio de Energía Eléctrica. Universidad Nacional de Colombia – Sede Manizales, 3-5. Romero Rueda, M. A.-T., Mena, B. M., & Rojas, Y. G. (2012). Evaluación energética de motores asincrónicos ante armónicos y desbalance de voltaje en una empresa minera. Minería Geol. , 28 (1), 49- 61. Sen, P. K., & Landa, H. A. (1989). Derating of induction motors due to waveform distortion. 36th Annual Petroleum and Chemical Industry Conference IEEE Industrial Applications Society, (pp. 29-34). Sousa, V. V., & Gómez, J. (2013). Bacterial foraging algorithm application for induction motor field efficiency estimation under unbalanced voltages. Measurement , 47 (7), 2013. Valencia, D. F., & Quispe E. C. (2013). Methodology for Estimating the Influence of Voltage Harmonics on Efficiency and Power Factor of Three-Phase Induction Motors. Workshop on Power Electronics and Power Quality Applications (PEPQA). Vamvakari, A. K., & Tegopoulos, J. (2001). Analysis of Supply Voltage Distortion Effects on Induction Motor Operation. IEEE Transactions on Energy Conversion , 16 (3), 209-213. Waide, P., & Brunner, C. U. (2013). Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric MotorsDriven Systems. International Energy Agency, EnergyEfficiency Series, OECD/IEA , 11-13 |
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Se observa que el factor de potencia y la eficiencia del motor disminuyen respecto a la magnitud y el orden del contenido armónico del sistema de alimentación, por lo tanto la metodología permite determinar la desclasificación de la potencia del motor.This paper presents a methodology to quantify the effect of voltage harmonic distortion over efficiency, power factor and output power of three-phase induction motors. The methodology uses a modified induction motor equivalent circuit which allows estimating motor operation under harmonic frequencies. The equations obtained by the model are solved using superposition principle and these are simulated in MATLAB. The methodology was applied on a 3 HP squirrel cage induction motor. It is observed that motor’s power factor and efficiency are reduced as a function of the magnitude and order of harmonic content; therefore, the methodology allows determining the derating of the motor11 páginasapplication/pdfspaUniversidad Nacional de ColombiaManizalesDerechos reservados - Universidad Nacional de Colombia, 2014https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Estudio del efecto de la distorsión armónica de tensión sobre la operación del motor trifásico de inducción en estado estacionarioStudy of voltage harmonic distortion effect over three-phase induction motor operation on steady state conditionArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Motores eléctricos de inducciónElectric motors, InductionMotor de inducciónFactor de potenciaEficienciaDesclasificación de la potenciaCircuito equivalenteArmónicos de tensiónInduction motorPower factorEfficiencyDeratingEquivalent circuitVoltage harmonics774367Quispe Oqueña, E. C., Valencia García, D.F., Sousa, V. (2014). Estudio del efecto de la distorsión armónica de tensión sobre la operación del motor trifásico de inducción en estado estacionario. Revista Energética, (43), 67-77. https://hdl.handle.net/10614/14096Revista EnergéticaArora, T. G., Aware, M. V., & Tutakne, D. R. (2012). Effect of pulse width modulated voltage on induction motor insulation. 7th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), (pp. 2044-2048).Boglietti, A., Cavagnino, A., Ionel, D., Popescu, M., Staton, D., & Vaschetto, S. (2010). A General Model to Predict the Iron Losses in PWM Inverter-Fed Induction Motors. IEEE Transactions on Industry Applications , 46 (5), 1882-1890.Chalmers, B. J., & Sarkar, B. R. Induction-motor losses due to of Electrical Engineers IEEE, 1968, 115 (12), pp 1777-1782.Cochran, P. L. (1989). Polyphase Induction Motors. Analysis, Design, and Application. 33-96.Honsinger, V. B. (1980). Induction motors operating from inverters. 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In El Hombre y la Máquina (pp. 48-55).Quispe, E. C., Lopez Fernandez, X. M., Mendes, A. M., Marques Cardoso, A. J., & Palacios, J. A. (2013). Influence of the positive sequencevoltageonthederating of three-phaseinducti onmotorsundervoltageunbalance. IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), (pp. 100-105).Quispe, E. C., y Patiño, J. (1995). El generador de inducción autoexcitado. Energía y Computación , 4 (1), 46-52.Raj, C., Agarwal, P., & Srivastava, S. (2006). Performance Analysis of a Three-Phase Squirrel-Cage Induction Motor under Unbalanced Sinusoidal and Balanced Non-Sinusoidal Supply Voltages. Power Electronics, International Conference on Drives and Energy Systems, (pp. 1,4).Ramírez, S., y Cano, E. A. (2003). Calidad del Servicio de Energía Eléctrica. Universidad Nacional de Colombia – Sede Manizales, 3-5.Romero Rueda, M. A.-T., Mena, B. M., & Rojas, Y. G. (2012). 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