Components of total electric energy losses power in pqr spatial coordinates

Purpose. To obtain relations determining the components of the total losses power with p-q-r power theory for three-phase four-wire energy supply systems, uniquely linking four components: the lowest possible losses power, losses power caused by the reactive power, losses power caused by the instantaneous active power pulsations, losses power caused by current flowing in the neutral wire. Methodology. We have applied concepts of p-q-r power theory, the theory of electrical circuits and mathematical simulation in Matlab package. Results. We have obtained the exact relation, which allows to calculate the total losses power in the three-phase four-wire energy supply system using three components corresponding to the projections of the generalized vectors of voltage and current along the pqr axis coordinates. Originality. For the first time, we have established a mathematical relationship between spatial representation of instantaneous values of the vector components and the total losses power in the three-phase four-wire energy supply systems. Practical value. We have elucidated an issue that using the proposed methodology would create a measuring device for determining the current value of the components of total losses power in three-phase systems. The device operates with measuring information about instantaneous values of currents and voltages.
Цель. Целью статьи является получение соотношений для определения составляющих суммарной мощности потерь с использованием p-q-r теории мощности для трехфазных четырехпроводных систем электроснабжения, однозначно связывающих четыре компоненты: минимально возможную мощность потерь; мощность потерь, обусловленную реактивной мощностью; мощность потерь, обусловленную пульсациями мгновенной активной мощности; мощность потерь, обусловленную протеканием тока в нулевом проводе. Методика. Для проведения исследований использовались положения p-q-r теории мощности, теория электрических цепей, математическое моделирование в пакете Matlab. Результаты. Получено точное расчетное соотношение, позволяющее рассчитать суммарную мощность потерь в трехфазной четырехпроводной системе электроснабжения через три составляющие, соответствующие проекциям обобщенных векторов тока и напряжения на оси pqr системы координат. Научная новизна. Впервые установлена математическая связь между пространственным векторным представлением мгновенных величин и составляющими мощности суммарных потерь в трехфазных четырехпроводных системах электроснабжения. Практическое значение. Использование предложенной методики позволит создать измерительный прибор для определения текущего значения составляющих мощности суммарных потерь в трехфазных системах, оперирующий измерительной информацией о мгновенных значениях токов и напряжений.
Мета. Метою статті є отримання співвідношень для визначення складових сумарної потужності втрат з використанням p-q-r теорії потужності для трифазних чотирипровідних систем електропостачання, що однозначно зв'язують чотири компоненти: мінімально можливу потужність втрат; потужність втрат, обумовлену реактивною потужністю; потужність втрат, обумовлену пульсаціями миттєвої активної потужності; потужність втрат, обумовлену протіканням струму в нульовому проводі. Методика. Для проведення досліджень використовувалися положення p-q-r теорії потужності, теорія електричних кіл, математичне моделювання в пакеті Matlab. Результати. Отримано точне розрахункове співвідношення, що дозволяє визначати сумарну потужність втрат у трифазній системі електропостачання через три складові, відповідні проекціям узагальнених векторів струму і напруги на осі pqr системи координат. Наукова новизна. Вперше встановлено математичний зв'язок між просторовим векторним поданням миттєвих величин і складовими потужності сумарних втрат в трифазних чотирипровідних системах електропостачання. Практичне значення. Використання запропонованої методики дозволить створити вимірювальний прилад для визначення поточного значення складових потужності сумарних втрат в трифазних системах, що оперує вимірювальною інформацією про миттєві значення струмів і напруг.