Modelos de horno de arco eléctrico para estudios del efecto flicker

Electric arc furnace models for flicker study

  • Catalina González Castaño Universidad Surcolombiana
  • Alfonso Alzate Gómez Universidad Tecnológica de Pereira
  • Jesser James Marulanda Durango Universidad Tecnológica de Pereira
Palabras clave: Arc furnace, dynamic models, harmonics. (en_US)
Palabras clave: Armónicos, horno de arco, modelo dinámico. (es_ES)

Resumen (es_ES)

Objetivo: El objetivo de este artículo es evaluar las fluctuaciones de voltaje o flicker de dos modelos de un horno de arco eléctrico a través de la comparación con datos reales.

Método: El primer modelo se fundamenta a partir del principio de conservación de la energía, de la cual se obtiene una ecuación diferencial no lineal que captura la característica voltaje – corriente del arco eléctrico. Las fluctuaciones de voltaje se generan con un circuito de caos que modula la amplitud del voltaje del arco eléctrico. El segundo modelo está basado en las relaciones empíricas entre la longitud de arco, la tensión y la corriente a través del arco. Las fluctuaciones de voltaje se obtienen agregando una señal aleatoria a la longitud del arco eléctrico. Ambos modelos son implementados en PSCADTM.

Resultados: Los resultados de ambos modelos son comparados con mediciones reales tomadas en la etapa más crítica de la operación del horno, y muestran que el modelo basado en la conservación de la potencia presenta un menor error medio cuadrático promedio en los voltajes y corrientes de 5,6 V y 1.7 kA frente a 27,2 V y 3.38 kA obtenidos con el segundo modelo.

Conclusiones: Ambos modelos consideran la no linealidad y comportamiento aleatorio que exhibe este tipo de carga, validando su inclusión en modelos computacionales de sistemas eléctricos de potencia.

Resumen (en_US)

Objective: The aim of this paper is to evaluate voltage fluctuations or flicker of two electric arc furnace models through comparison with real data.

Method: The first proposed model is founded on the energy conservation principle, which generates a non-linear differential equation modelling the electric arc voltage – current characteristics. Voltage fluctuations are generated using a chaotic circuit that modulates the amplitude of arc voltage. The second model is based on the empirical relationship between the arc diameter or length as well as voltage and electrical current on the arc. Voltage fluctuations are considered adding a random signal in the arc length. Both models are implemented in PSCADTM.

Results: The results of both models are compared with real data taken at the most critical stage of the operation of the furnace, and they show that the model based on energy conservation has a lower average mean square error in the voltages and currents 5.6 V and 1.7 kA against 27,2 V y 3.38 kA obtained with the second model.

Conclusions: Both models consider the nonlinearity and random behavior present in this type of load, validating their inclusion in computer models of electric power systems.

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Biografía del autor/a

Catalina González Castaño, Universidad Surcolombiana
Ingeniera Electrónica, Master en Ingeniería Eléctrica. Docente de la Universidad Surcolombiana. Neiva.
Alfonso Alzate Gómez, Universidad Tecnológica de Pereira
Ingeniero Electricista, Magister en Sistemas de Generación Eléctrica. Docente de la Universidad Tecnológica de Pereira. Pereira.
Jesser James Marulanda Durango, Universidad Tecnológica de Pereira
Ingeniero Electricista, Magister en Ingeniería Eléctrica. Docente de la Universidad Tecnológica de Pereira. Pereira.

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Cómo citar
González Castaño, C., Alzate Gómez, A., & Marulanda Durango, J. J. (2016). Modelos de horno de arco eléctrico para estudios del efecto flicker. Tecnura, 20(48), 15-27. https://doi.org/10.14483/udistrital.jour.tecnura.2016.2.a01
Publicado: 2016-04-01
Sección
Investigación