Published September 1, 2020 | Version v1
Publication Metadata-only

Investigating the effects of faulty induction machine in distribution systems

Creators

  • 1. Indiana University – Purdue University Fort Wayne
  • 2. Osun State University
  • 3. Prairie View A&M University

Description

In addition to its use as the workhorse in the industry, induction machines are fast gaining popularity in renewable energy applications, hence; the need for continual study on the performances of the machines. In this work, a phase frame analysis of a distribution system that feeds single-phase loads and a three-phase induction motor was implemented with the aim of investigating the effects on the distribution system, of an open-circuit fault that occurs in any of the phases of the stator winding of the motor. The IEEE 4-node test feeder was employed for the study and the phase impedance matrices for all the system components of the feeder determined. A programme based on MATLAB code was employed for the analysis that was done for both the healthy and the unhealthy operating conditions of the machine. Based on a specified voltage tolerance value of 0.00001 V, the simulation converged after five iterations giving relatable and reasonable result. The result showed that an open-circuit fault in any of the three phases of the induction machine resulted in high voltage imbalance that get worsened with increase in single-phase loads connected to the system. It is recommended that the machine be disconnected from the distribution network once such a fault is detected.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

بالإضافة إلى استخدامها باعتبارها العمود الفقري في الصناعة، تكتسب الآلات الحثية شعبية سريعة في تطبيقات الطاقة المتجددة، وبالتالي ؛ الحاجة إلى دراسة مستمرة حول أداء الآلات. في هذا العمل، تم تنفيذ تحليل إطار طور لنظام توزيع يغذي الأحمال أحادية الطور ومحرك حثي ثلاثي الطور بهدف التحقيق في التأثيرات على نظام التوزيع، لخطأ الدائرة المفتوحة الذي يحدث في أي من مراحل لفائف الجزء الثابت للمحرك. تم استخدام وحدة تغذية اختبار IEEE المكونة من 4 عقد للدراسة ومصفوفات معاوقة الطور لجميع مكونات النظام لوحدة التغذية المحددة. تم استخدام برنامج يعتمد على كود MATLAB للتحليل الذي تم إجراؤه لكل من ظروف التشغيل الصحية وغير الصحية للجهاز. استنادًا إلى قيمة تفاوت الجهد المحددة البالغة 0.00001 فولت، تقاربت المحاكاة بعد خمس تكرارات مما أعطى نتيجة ذات صلة ومعقولة. أظهرت النتيجة أن خطأ الدائرة المفتوحة في أي من المراحل الثلاث لآلة الحث أدى إلى اختلال توازن الجهد العالي الذي يزداد سوءًا مع زيادة الأحمال أحادية الطور المتصلة بالنظام. يوصى بفصل الماكينة عن شبكة التوزيع بمجرد اكتشاف مثل هذا الخطأ.

Translated Description (French)

En plus de son utilisation comme cheval de bataille dans l'industrie, les machines à induction gagnent rapidement en popularité dans les applications d'énergie renouvelable, d'où la nécessité d'une étude continue sur les performances des machines. Dans ce travail, une analyse de cadre de phase d'un système de distribution qui alimente des charges monophasées et un moteur à induction triphasé a été mise en œuvre dans le but d'étudier les effets sur le système de distribution, d'un défaut en circuit ouvert qui se produit dans l'une des phases de l'enroulement statorique du moteur. Le chargeur de test IEEE à 4 nœuds a été utilisé pour l'étude et les matrices d'impédance de phase pour tous les composants du système du chargeur ont été déterminées. Un programme basé sur le code Matlab a été utilisé pour l'analyse qui a été faite à la fois pour les conditions de fonctionnement saines et malsaines de la machine. Sur la base d'une valeur de tolérance de tension spécifiée de 0,00001 V, la simulation a convergé après cinq itérations donnant un résultat relatable et raisonnable. Le résultat a montré qu'un défaut de circuit ouvert dans l'une des trois phases de la machine à induction entraînait un déséquilibre de tension élevé qui s'aggravait avec l'augmentation des charges monophasées connectées au système. Il est recommandé de déconnecter la machine du réseau de distribution une fois qu'un tel défaut est détecté.

Translated Description (Spanish)

Además de su uso como caballo de batalla en la industria, las máquinas de inducción están ganando rápidamente popularidad en las aplicaciones de energía renovable, de ahí la necesidad de un estudio continuo sobre el rendimiento de las máquinas. En este trabajo, se implementó un análisis de marco de fase de un sistema de distribución que alimenta cargas monofásicas y un motor de inducción trifásico con el objetivo de investigar los efectos en el sistema de distribución, de una falla en circuito abierto que se produce en cualquiera de las fases del devanado del estator del motor. Se empleó el alimentador de prueba de 4 nodos IEEE para el estudio y se determinaron las matrices de impedancia de fase para todos los componentes del sistema del alimentador. Se empleó un programa basado en el código MATLAB para el análisis que se realizó tanto para las condiciones de funcionamiento sanas como para las insalubres de la máquina. Basado en un valor de tolerancia de voltaje especificado de 0.00001 V, la simulación convergió después de cinco iteraciones dando un resultado relatable y razonable. El resultado mostró que una falla en circuito abierto en cualquiera de las tres fases de la máquina de inducción resultó en un desequilibrio de alta tensión que empeoró con el aumento de las cargas monofásicas conectadas al sistema. Se recomienda desconectar la máquina de la red de distribución una vez que se detecte dicho fallo.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحقيق في آثار آلة الحث الخاطئة في أنظمة التوزيع
Translated title (French)
Étudier les effets d'une machine à induction défectueuse dans les systèmes de distribution
Translated title (Spanish)
Investigación de los efectos de una máquina de inducción defectuosa en los sistemas de distribución

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3042530738
DOI
10.1016/j.sciaf.2020.e00486

Is supplement to
https://openalex.org/W2899084033 (Other)
https://openalex.org/W2748952813 (Other)
https://openalex.org/W2530322880 (Other)
https://openalex.org/W2390279801 (Other)
https://openalex.org/W2382290278 (Other)
https://openalex.org/W2376932109 (Other)
https://openalex.org/W2358668433 (Other)
https://openalex.org/W2350741829 (Other)
https://openalex.org/W2049775471 (Other)
https://openalex.org/W1596801655 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W2051593249
  • https://openalex.org/W2102852524
  • https://openalex.org/W2144680725
  • https://openalex.org/W2147565285
  • https://openalex.org/W2157991536
  • https://openalex.org/W2564387207
  • https://openalex.org/W2762654164
  • https://openalex.org/W3109299319
  • https://openalex.org/W4211217582
  • https://openalex.org/W4230435730
  • https://openalex.org/W4237968308
  • https://openalex.org/W4241888083
  • https://openalex.org/W4250412834
  • https://openalex.org/W4254898496