Identifying the efficiency decrease factor of motors working under power harmornic in 660V electric mining grids

Abstract

Purpose. Identify the motors efficiency decrease factor corresponding to various values of load-carrying ratio. Methods. Basing on the onsite measurements of power harmonic in 660V low voltage (LV) grids in Vietnam underground mines, simulations have been done on MATLAB and compared with mathematical models. Verifying data will be implemented in Lab-measurements carried out on pumping system to reveal series of decreasing factors. Findings. Series factors present the relation of the level of power total harmonic distortion (THD) and the decrease in motor efficiency with alternative load-carrying ratio. The factors will help mine operators to have better understanding of the power harmonics impact on 660V motors. Originality. The proposed factors and simulation in MATLAB may be applied to all underground mining grids with different input parameters of THD. Practical implications. The research is implemented to identify the factors obtained from the operation of motors which work in high power harmonic environment. The resulting factors could be utilized to recalculate mining efficiency.

Мета. Визначення факторів зниження ефективності двигунів обладнання, що відповідає різним значенням коефіцієнта несучого навантаження в умовах вугільних шахт В’єтнаму. Методика. Базуючись на вимірах місцевих гармонік потужності в мережах низької напруги (НН) 660 В у підземних шахтах В'єтнаму було проведено моделювання в MATLAB і порівняно з математичними моделями. Перевірка даних реалізована в лабораторних умовах, проведених на насосній системі, для виявлення ряду спадаючих факторів. Результати. За допомогою моделювання теплового ефекту двигуна, що працює під впливом гармонік, проаналізовано та розраховано зниження коефіцієнта корисної дії двигуна для різних коефіцієнтів навантаження. Встановлено, що послідовні фактори представляють співвідношення рівня загальних гармонійних викривлень (ЗГВ) потужності і зниження ефективності двигуна з альтернативним коефіцієнтом несучого навантаження. Ці фактори допоможуть операторам шахт краще зрозуміти вплив гармонік потужності на двигуни 660 В. Визначено вплив зниження номінальних характеристик та збільшення втрат, спричинених гармоніками, однакових для двигунів, незважаючи на їхню номінальну потужність. Ці значення в основному залежать від мережі ЗГВ, тому у вузлах мережі точки загального зв’язку (ТЗЗ) повинні бути встановлені пасивні фільтри, щоб знизити ЗГВ до 2%. Наукова новизна. Розширено область застосування встановлених факторів ефективності двигунів та підходів моделювання в MATLAB на всі мережі підземного видобутку з різними вхідними параметрами ЗГВ. Практична значимість. Дослідження реалізовано з метою виявлення факторів, отриманих від роботи двигунів, які працюють у високопотужному гармонійному середовищі. Отримані фактори можуть бути використані для перерахунку ефективності видобутку.

Цель. Определение факторов снижения эффективности двигателей оборудования, что соответствует разным значениям коэффициента несущей нагрузки в условиях угольных шахт Вьетнама. Методика. Основываясь на измерениях местных гармоник мощности в сетях низкого напряжения (НН) 660 В в подземных шахтах Вьетнама, было проведено моделирование в MATLAB и в сравнении с математическими моделями. Проверка данных реализована в лабораторных условиях, проводимых на насосной системе, для обнаружения ряда убывающих факторов. Результаты. С помощью моделирования теплового эффекта двигателя, работающего под влиянием гармоник, проанализировано и рассчитано снижение коэффициента полезного действия двигателя для различных коэффициентов нагрузки. Установлено, что последовательные факторы представляют соотношение уровня общих гармонических искажений (ОГИ) мощности и снижение эффективности двигателя с альтернативным коэффициентом несущей нагрузки. Эти факторы помогут операторам шахт лучше понять влияние гармоник мощности на двигателе 660 В. Определено влияние снижения номинальных характеристик и увеличения потерь, вызванных гармониками, одинаковых для двигателей, несмотря на их номинальную мощность. Эти значения в основном зависят от сети ОГИ, поэтому в узлах сети точки общей связи (ТОС) должны быть установлены пассивные фильтры, чтобы снизить ОГИ до 2%. Научная новизна. Расширена область применения установленных факторов эффективности двигателей и подходов моделирования в MATLAB на все сети подземной добычи с разными входными параметрами ОГИ. Практическая значимость. Исследование реализовано с целью выявления факторов, полученных от работы двигателей, работающих в высокомощной гармонической среде. Полученные факторы могут использоваться для пересчета эффективности добычи.