Gedrag van inductiemachines tijdens spanningsdips

摘要

Een fout in het net, inschakelen van een zware belasting, een kortstondige zware overbelasting, ... Wat hun oorzaak ook mag zijn, spanningsdips hebben soms verregaande gevolgen. In het geval van netgekoppelde (direct on line) inductiemotoren kunnen ze niet te verwaarlozen transiënten veroorzaken in het elektromagnetisch koppel. Wanneer de frequentie van deze koppeltransiënten in de buurt komt van de eigenfrequentie van de aan-drijftrein van het systeem, leiden ze mogelijks zelfs tot asbreuk. Een eerste stap die gezet wordt om de schadelijke gevolgen van spanningsdips beter te begrijpen, bestaat erin spanningsvariatie in het algemeen te bestuderen. Aanvankelijk wordt zowel het onderbrekings- als het herinschakel-gedrag van inductiemachines bij bustransfers bestudeerd. Een bustransfer veronderstelt - in tegenstelling tot een dip - een volledige loskoppeling van de bron, waarna de statorklemmen opnieuw aangesloten worden op een alternatieve voeding. Vervolgens worden de spanningsdips aan een grondig onderzoek onderworpen. Zowel drie-fasige symmetrische als asymmetrische dips worden van naderbij bekeken. Na deze eerder theoretische studie wordt overgegaan op de verdere uitwerking van een bestaand motorsimulatiemodel in Matlab [1]. In eerste instantie wordt vooral gewerkt met een uitgebreid elektrisch model. De effecten van spanningsonderbrekingen en -dips worden doorgelicht. De simulatieresultaten worden daarna gevalideerd aan de hand van metingen. Naast een in hoofdzaak elektrisch model, wordt eveneens een mechanisch model uitgewerkt. Er wordt een systeem met drie inerties ontwikkeld om de impact van dips op de mechanische transiënten te analyseren. Een laatste stap in het onderzoeksproces is de identificatie van de meest kritische parameters met betrekking tot de funeste gevolgen van spanningsonderbrekingen en -dips. Aan de hand van goed overwogen simulaties, met zowel het elektrisch als het mechanisch model, wordt de invloed van verschillende parameters onderzocht. Niet alleen de inertie en het externe lastkoppel, maar ook het type dip en de mechanische veer- en dempingsconstantes komen aan bod.%Voltage dips have many origins. Nevertheless, whatever their cause may be, their consequences can be disastrous. This article wants to investigate to what extent direct on line induction motors can suffer through the effects of voltage dips. Especially the impact on transient torques and motor current is analysed.rnThe article begins with a general study of voltage fluctuation. Voltage dips as well as interruptions and bus transfers are examined. Bus transfers are identified by a complete disconnection of the voltage source, followed by a reclosure. Voltage dips, on the contrary, result in a temporary voltage drop instead of a complete disconnection. Both symmetrical and asymmetrical voltage dips are considered.rnSecondly, an existing motor model [1] is elaborated with Matlab, in order to thoroughly test the effects of both voltage dips and interruptions. In an initial phase, the focus is on a merely electrical model. The simulation results are validated with actual test results. In a further stage, a mechanical model for a system with three inertias is built in order to also explore the influence of the system's mechanics on the motor behaviour during and after voltage fluctuations.rnFinally, the most critical parameters, when the hazardous consequences of voltage dips and interruptions are considered, are identified. Through numerous simulations, the influence of several parameters is examined, for both the electrical and the mechanical model. Not only the impact of inertia and the load torque is studied. Also the type of voltage dip, the spring constant and the damping coefficient are observed.