I nte rna t io na l   J o urna l   of   Ro bo t ics   a nd   Aut o m a t io n   ( I J R A)   Vo l. 9 ,   No . 3 ,   Sep tem b er   2020,   pp.   1 71 ~ 1 7 7   I SS N:   2089 - 4856,   DOI :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r a . v9 i 3 . pp 1 71 - 177     171       J o ur na l   ho m ep a g e :   h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   Derivi ng  t he  sy ste m   eq u a tions  of  un ba la nced    tw o - pha se   inducti o n  m o tor       H a ny   I bra hi m   Sh o u s ha ,   Ab dels a m ie  B .   K o t b   De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   A l - Az h a r  Un iv e rsit y ,   Eg y p t       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 0 ,   2 0 19   R ev i s ed   Oct   06 ,   2 0 19   A cc ep ted   Feb   1 8 ,   2 0 20       A s th e re   is  n o   s y ste m   d riv e n   e sp e c iall y   f o r  th e   tw o - p h a se   in d u c ti o n   m o to r  f e d   f ro m   u n b a lan c e d   tw o - p h a se   su p p ly   y e t,   so   w e   sta rt  f o r  d e riv a ti o n   th e   sy ste m   e q u a ti o n s  f o r  th e   sa id   m o to r  to   b e   g e n e ra ll y   u se d   e v e n   f o r  th e   b a lan c e d   o r  u n b a la n c e d   tw o - p h a se   su p p ly .   In   th is  p a p e r,   w e   w il l  d e riv e   a   s y ste m   e q u a ti o n   sta rti n g   f ro m   th e   se q u e n c e   e q u iv a len t  c ircu it   f o r  th e   f o rw a rd   a n d   b a c k w a rd s   e q u iv a len t  c ircu it s,  t h e n   w e   w il l  re - a rra n g e   th e   e q u a ti o n s  w it h   so m e   m a th e m a ti c a l  a ss u m p ti o n s  w h ich   w il l  lea d   u s  to   th e   n e w   s y ste m   e q u a ti o n s.  f irst  f o r  th e   v o lt a g e   e q u a ti o n s  th e n   f o r  th e   c u rre n t  e q u a ti o n s  a n d   f in a ll y   f o r  b o t h   p o w e r  a n d   t o rq u e   e q u a ti o n s .   M o re o v e r,   w e   w il l  p u t  a n   e x a m p le  w h ich   w il l  c o v e r  a ll   c a s e s  w it h   sp e c if ic  v a lu e s an d   re latio n s ch a rts.   K ey w o r d s :   Fo r w ar d   a n d   b ac k w a r d   eq u iv ale n t c ir c u its   P er f o r m a n ce   o f   t w o - p h a s e   m o to r   u n d er   u n b alan ce d   s u p p ly   Seq u en ce   cir c u its   T h is  is  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Han y   I b r ah i m   S h o u s h a ,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   A l - A z h ar   Un i v er s it y ,   E g y p t .   E m ail:  h . i.s h o u s h a @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   W h en   t h e  m o to r   w o r k s   u n d er   a  g en er al  o p er atin g   co n d i tio n s   o f   u n b ala n ce d   s tato r   v o ltag es  o r   w i n d i n g s ,   an d   i f   w e  s tar t  to   d er iv e  th e  s y s te m   eq u a tio n s ,   it   is   n ec e s s ar y   to   s tar t  f r o m   t h e   k n o w n   eq u i v ale n t   cir cu its   w h ich   ar e   o b tain ed   f o r   b o th   f o r w ar d   an d   b ac k   w o r d   co m p o n e n ts   [ 1 ] .   Us in g   a   s p e cial  an al y s is   w h ich   w il l  b e  r eq u ir ed   in   o r d er   to   co m p letel y   d escr ib e  t h e  t w o - p h a s e  eq u i v ale n t  c ir cu it   o r   t h e  s y s te m   o f   t h e  v o ltag e   eq u atio n s   f o r   th e  t w o - p h a s e  m o to r   [ 2 ] .   Usi n g   t h e  r elatio n s   b et w ee n   t h e  s eq u e n ce   an d   p h ase  v al u es,  to   o b tain   th e  i m p o r tan t  s y s te m   o f   v o lt ag e  eq u atio n s   f o r   th e  ca s e   o f   u n b ala n ce d   s y s te m   [ 3 ] .   Af te r   th e  d er iv atio n   o f     th e  s y s te m   eq u at io n s   w e  ca n   lear n   t h e  p er f o r m an ce   o f   t h e  u n b alan ce d   t w o - p h a s e  elec tr ical  m o to r ,   u s i n g     th e  s y m m etr ical  co m p o n en t s   r ep r esen tatio n   f o r   b o th   v o lt ag es  a n d   cu r r e n ts   [ 4 ] .   T h ese  s y s te m   eq u atio n s     w il l  b e  u s ed   f o r   all  ca s es  f o r   th e  t w o - p h ase   i n d u ctio n   m o to r   w h ic h   f ed   f r o m   t w o - p h ase   p o w er   s u p p l y   u n d er   all  co n d itio n s   [ 5 ] .        2.   RE S E ARCH   M E T H O D    2 . 1 .   E qu iv a lent   circ uit s   o f   f o r w a rd  a nd   ba c k w a rd  co m po ne n t s   Fro m   t h e  u s u al   eq u i v ale n t  cir cu its   o f   f o r w ar d   an d   b ac k w ar d   co m p o n en t s ,   t h e  f o llo w i n g   eq u atio n s   f o r   b o th   co m p o n e n ts   ar e  s h o w n   i n   Fi g u r e  1.   Fro m   t h e  f i g u r e,   w e  ca n   e x p r ess   t h e  v o lta g e  eq u a tio n s   as     th e  f o llo w i n g :     V sf   =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  I sf   +  jx m   I rf   V rf   =   Jx m   I sf   +  (   j   x m   +  R r   /  s   )  I rf     V sb   =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  I sb   +  j   x m   I  rb     V rb   =   j   x m   I sb   +  (   j   x m   +  R r   /   (  2   –   s   ))   I rb   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I nt   J   R ob   &   A u to m ,   Vo l.   9 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   2020   :    1 71   –   177   172               ( a)     ( b )       Fig u r e  1 .   Sin g le - p h ase  eq u iv al en t c ir cu i ts   f o r   a  t w o - p h ase  m o to r   u n d er   u n b alan ce d   co n d iti o n     ( a)   f o r w ar d   f ield   an d   ( b )   b ac k w ar d   f ield       Fo r   th e  ab o v e  eq u iv ale n t c ir c u its   th er e  ar e  s o m e  a s s u m p t io n s     Z m   =   jX m   Z s   =   R s   +  j Xs. ,    Z sm   =   Z m   +  Z s   Z mr   =   Z m   +  jX r   +  (   R r   /   S f   )    S f   =   S ,   S b   =   (  2   –   S   )      T h e  s y m m etr ical  co m p o n en t s   r elatio n s   f o r   th e  v o lta g es a r e     V sf   =   (  V s1   +  j   V s2   )   /  2 ,   V sb   =   (  V s1   –   j   V s2   )   /  2 ,    V rf   =   (  V r1   +  j   V r2   )   /  2 ,   V rb   =   (  V r1   –   j   V r2   )   /  2       an d   f o r   th e  cu r r e n ts   ar e     I sf   =   (  I s1   +  j   I s2   )   /  2,   I sb   =   (  I s1   –   j   I s2   )   /  2 ,   I rf   =   (  I r1   +  j   I r2   )   /  2,   I rb   =   (  I r1   –   j   I r2   )   /  2.     2 . 2 .   So lutio n o f   t h e  f o r w a rd  a nd   ba ck w a rd  curr ent s   Ma th e m atica l  an al y s is   f o r   d er iv atio n   o f   t h e  s y s te m   eq u atio n s   is   t o   o b tain   th e  s y s te m   eq u atio n s   o f     th e  v o lta g es a n d   cu r r en t s .     2 . 2 . 1 .   F o r  v o lt a g e  s y s t e m   equa t io n s   us i ng   t he  s y mm et rica l c o mp o nents   Fo r   v o ltag e  s y s te m   eq u a tio n s   u s i n g   th e  s y m m etr ical  co m p o n en t s ,   w e  u s e:     V s1   =   (  V sf   +  V sb   ) ,   V s2   =   –   j   (  V sf   –   V sb   ) ,   V r1   =   (  V rf   +  V rb   ) ,   V r2   =   –   j   (  V rf   –   V rb   ) ,     T h e  s i m ilar   r elatio n s   f o r   th e  c u r r en ts   ar e:     I s1   =   (  I sf   +  I sb   ) ,   I s2   =   –   j   (  I sf   –   I sb   ) ,     I r1   =   (  I rf   +  I rb   ) ,   I r2   =   –   j   (  I rf   –   I rb   ) ,     Fro m   th e  p r ev io u s   an al y s i s ,   th e  ab o v e  s y s te m   o f   eq u atio n s ,   ca n   b e  u s ed   to   o b tain   th e  f o llo w i n g   g e n er al  s y s te m   o f   eq u atio n s   f o r   th e  p h ase  v o lta g es o f   t h e  t w o - p h ase  in d u ctio n   m ac h i n e  i n   th e  g en e r al  f o r m s .     V s1   =   (  V sf   +  V sb   )      =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  I sf   +  jx m   I rf   +  (   R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  I sb   +  j   x m   I  rb     =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  .   (  I sf   +  I sb   )   +  jx m   (  I rf   +  I  rb   )      u s i n g   th e  p r ev io u s   c u r r en t e q u atio n s   w e  g et     V s1   =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  . I s1   +  jx m   .   I r1       B y   t h e  s a m e  m an n er ,     V s2   =   –   j   (  V sf   –   V sb   )      =   –   j   ((   R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  I sf   +  jx m   I rf   –   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  I sb   –   j   x m   I  rb     =   (((   R s   +  j x LS   +  j   x m   )  .   –   j   (  I sf   –   I sb   )   +  j   x m   (  –   j   (  I rf   –   I  rb   ))     V s2   =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  . I s2   +  j   x m   I r2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt   J   R ob   &   A u to m   I SS N:   2089 - 4856       Derivin g   th e   s ystem   eq u a tio n s   of   u n b a la n ce d   2 - p h a s e   in d u ct io n   mo to r   ( Ha n y   I b r a h im   S h o u s h a )   173   Fo r   th e  o th er   v o lta g e  eq u atio n s     V r1   =   (  V rf   +  V rb   )    V rf   =   Jx m   I sf   +  (   j   x m   +  R r   /   s   )  I rf     V rb   =   j   x m   I sb   +  (   j   x m   +  (   R r   /   (  2   –   s   ) ) )   I rb   V r1   =   jx m   I sf   +  (   j   x m   +  R r   /   s   )  I rf   +  j   x m   I sb   +  (   j   x m   +  (   R r   /   (  2   –   s   ) ) )   I rb     W e  w ill d iv id e  th e  p r ev io u s   e q u atio n   i n to   t w o   p ar ts   to   s o l v e   th e m   s ep ar atel y   t h en   w e  w i ll  co llect  th e m   a g ai n :     V r1   =   [  jx m   I sf   +  j   x m   I sb.   ]  +   [(   j   x m   +  R r   /   s   )  I rf   +  (   j x m   +  (   R r   /   (  2   –   s   )))   I rb   ]      Fo r   th e  f ir s t p ar t      [  jx m   I sf   +  j   x m   I sb.   ]   =   jx m   (  I sf   +  I sb   )   =   jx m   I s1     Fo r   th e  s ec o n s d   p ar t     [(   j   x m   +  R r   /   s   )  I rf   +  (   j   x m   +  (   R r   /   (  2   –   s   )))   I rb   ]  =     =   j   x m   (  I rf   +  I rb   )   +  (   R r   /   s   )  I rf   +  (   R r   /   (  2   –   s   ))   I rb       =   j   x m   I r1   +  ((   2   –   s   )  R r   /   (  s   (  2   –   s   )))   I rf   +  (   sR r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   I rb     =   j   x m   I r1   +   [(   R r   /   (  s   (  2   –   s   )))   .   ((   2   –   s   )  I rf   +  s   I rb   )]      =   j   x m   I r1   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   .   [(   1   +  1  –   s   )  I rf   –   (  –   1   +  1  – s   )  I rb   ]      =   j   x m   I r1   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   .   [  I rf   +  I rb   +  (   1   –   s   )  .   (  I rf   –   I rb   )]      =   j   x m   I r1   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   .   [  I r1   +  j   (  1   –   s   )  I r2   ]      =   [  j   x m   I r1   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) ) ]   I r1   +  j   (  1   –   s   )   [(   R r   /   (  s   (  2   –   s   )))   .   I r2       T h en   f o r   b o th   p ar ts       V r1   =   jx m   I s1   +   [  j   x m   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   )))]  I r1   +  j   (  1   –   s   )   [(   R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   . I r2     f o r   th e  f o llo w i n g   eq u atio n     V r2   =   –   j   (  V rf   –   V rb   ) ,   V rf   =   jx m   I sf   +  (   j   x m   +  R r   /   s   )  I rf ,   V rb   =   j   x m   I sb   +  (   j   x m   +  (   R r   /   (  2   –   s   ) ) )   I rb     as th e  s a m e  f o r   t h e  p r ev io u s   eq u atio n   o f   t h e  V r1     V r2   =   –   j   [  jx m   I sf   +  (   j   x m   +  R r   /   s   )  I rf   –   j   x m   I sb   –   (  j   x m   +  (   R r   /   (  2   –   s   )))   I rb     =   –   j   [  jx m   .   (  I sf   –   I sb   )   +  j   x m   .   (  I rf   –   I rb   )   +  R r   /   s   .  I rf   –   (  R r   /   (  2   –   s   ))   I rb     =   –   j   [(   –   x m   .   I s2   )  –   (  x m   .   I r2   )   +   [  R r   /   s   .  I rf   –   (  R r   /   (  2   –   s   ))   I rb   ]   ]       f o r   th e  s ec o n d   p ar t o f   th e  eq u a tio n       R r   /   s   .   I rf   –   (  R r   /   (  2   –   s   ))   I rb   ]      =   ((   2   –   s   )  R r   /   (  s   (  2   –   s   )))   I rf   –   (  sR r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   I rb     =   (  R r   /   (  s   (  2   –   s   )))   .   ((   2   –   s   )  I rf   –   s   I rb   )      =   (  R r   /   (  s   (  2   –   s   )))   .   [(   1   +  1  –   s   )  I rf   +  (   –   1   +  1  – s   )  I rb   ]      =   (  R r   /   (  s   (  2   –   s   )))   .   [  j   (  –   j   )   (   I rf   –   I rb   )   +  (   1   –   s   )  .   (  I rf   +  I rb   ) ]       =   (  R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   [   j I r2   +  j   (  1   –   s   )  . I r1   ]      T h en   f o r   b o th   p ar ts     j   V r2   =   [(   1   –   s   )  . R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   . I r1   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   ))   +  j  x m   )  . I r1     +  j   (  R r   .   (  1   –   s   )   /   (  s   (  2   –   s   )))   . I r2       T h en   w e  d r iv e  t h e  f o llo w in g   s y s te m   eq u at io n s   f o r   v o ltag e s     V s1   =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  . I s1   +  jx m   .   I r1   j   V s2   =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  . j   I s2   +  j   x m   j   I r2   V r1   =   jx m   I s1   +   [  j   x m   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   )))]  I r1   +  j   (  1   –   s   )   [(   R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   . I r2   j   V r2   =   [(   1   –   s   )  . R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   . I r1   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   ))   +  j   x m   )  . I r1     +  j   (  R r   .   (  1   –   s   )   /   (  s   (  2   –   s   )))   . I r2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I nt   J   R ob   &   A u to m ,   Vo l.   9 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   2020   :    1 71   –   177   174   2 . 2 . 2 .   F o r  curr ent   s y s t e m   e qu a t io ns   Usi n g   t h e  p r ev io u s   eq u atio n s   f o r   th e  s in g le - p h ase  eq u iv a len t  cir cu its   w i ll g i v e  as t h e  f o llo w in g :     V sf   =   Z sm   . I sf   –   Z m   .   I rf   V rf   =   Z mr   .  I rf   –   Z m   . I sf   I rf   =   (  Z sm   . I sf   )   /   Z m   –   V sf   /   Z m     A l s o ,   ac co r d in g   to   th e  r elatio n   b et w ee n   c u r r en t,  i m p ed an ce   a n d   v o ltag e     I rf   =   (  Z m   /   Z mr   )  .   I sf     T h en ,     I rf   =   (  Z m   /   Z mr   )  . I sf   =   (  Z sm   . I sf   )   /   Z m   –   V sf   /   Z m   V sf   /   Z m   =   [(   Zsm   /   Z m   )  –   (  Z m   /   Z mr   )]  . I sf   I sf   =   [  Z mr   /   ((   Z sm   . Z mr   )  –   Z m   2   )]  .   V sf       No w   w e  g et  th e  f ir s t c u r r en t e q u atio n   as  f o llo w in g     I sf   =   [  Z mr   /   ((   Z sm   . Z mr   )  –   Z m   2   )]  .   V sf     I sf   =   [(   Z m   +  jX r   +  (   R r   /   S f   ))  /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S f   )))   –   Z m   2   )]  . V sf     Usi n g   t h e  f o llo w i n g   eq u atio n     V rf   =   Z mr   .  I rf   –   Z m   . I sf   =   0     T h en   w e  g et     I rf   =   [  Z m   /   ((   Z sm   . Z mr   )  –   Z m   2   )]  . V sf     I rf   =   [  Z m   /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S f   )))   –   Z m   2   )]  . V sf     T h en   w e  ca n   ex p r es s   f o r   th e  f o r w ar d   as th e  f o llo w in g     I sf   =   [(   Z m   +  jX r   +  (   R r   /   S f   ))  /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S f   )))   –   Z m 2   )]  . V sf   I rf   =   [  Z m   /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S f   )))   –   Z m   2   )]  . V sf     Fo r   th e  b ac k w ar d s ,     I sb   =   [(   Z m   +  jX r   +  (   R r   /   S b   ))  /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S b   )))   –   Z m 2   )]  . V sb   I rb   =   [  Z m   /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S b   )))   –   Z m   2   )]  . V sb     T o   o b tain   th e  air   g ab   p o w er   eq u atio n     I rf   =   (  I r1   +  j   I r2   )   /  2,   I rb   =   (  I r1   –   j   I r2   )   /  2     Fo r   th e  P gf   w e  u s e  th e  e x p r ess i o n     P gf   =   m s   I rf   I rf   ⃰   R r   /  s f ,    2   I rf   =   I r1r   +  j   I r1i   +  j   I r2r   –   I r2i     =   (  I r1r   –   I r2i   )   +  j   (  I r1i   +  I r2r   )      T h en     2  I rf   =   (  I r1r   –   I r2i   )   +  j   (  I r1i   +  I r2r   ) ,   2   I rf *   =   (  I r1r   –   I r2i   )  –   j   (  I r1i   +  I r2r   )    P gf   =   m s   I rf   I rf   ⃰   R r   /  s f       =   [((   m s   .   R r   )   /  4   s   )  .   (((   I r1r   –   I r2i   )   +  j   (  I r1i   +  I r2r   ))   .   ((   I r1r   –   I r2i   )  –   j   (  I r1i   +  I r2r   ))       =   [((   m s   .   R r   )   /  4   s   )  .   ((   I r1r   –   I r2i   )  2   +  (   I r1i   +  I r2r   )  2   )      =   [((   m s   .   R r   )   /  4   s   )  .   (  I r1r 2   –   2   I r1r   . I r2i   +  I r2i 2   +  I r1i 2   +  2   I r1i   .   I r2r   +  I r2r 2   ))]      An d   f o r ,   I rb     P gb   =   m s   I rb   I rb   ⃰   R r   /  s b ,   I rb   =   (  I r1   –   j   I r2   )   /  2.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt   J   R ob   &   A u to m   I SS N:   2089 - 4856       Derivin g   th e   s ystem   eq u a tio n s   of   u n b a la n ce d   2 - p h a s e   in d u ct io n   mo to r   ( Ha n y   I b r a h im   S h o u s h a )   175   W ith   th e  s a m e  m a n n er     2   I rb   =   I r1r   +  j   I r1i   –   j   I r2r   +  I r2i     =   (  I r1r   +  I r2i   )   +   j   (  I r1i   –   I r2r   )    t h en :     2  I rb   =   (  I r1r   +  I r2i   )   +   j   (  I r1i   –   I r2r   ) ,   2   I rb *   =   (  I r1r   +  I r2i   )  –   j   (  I r1i   –   I r2r   )    P gb   =   m s   I rb   I rb   ⃰   R r   /  s b ,     =   [((   m s   .   R r   )   /  4   s b   )  .   ((   I r1r   +  I r2i   )   +  j   (  I r1i   –   I r2r   ))   .   ((   I r1r   +  I r2i   )  –   j   (  I r1i   –   I r2r   ))       =   [((   m s   .   R r   )   /  4   s b   )  .   ((   I r1r   +  I r2i   )  2   +  ((   I r1i   –   I r2r   )  2   )      =   [((   m s   .   R r   )   /  4   s b   )  .   (  I r1r 2   +  2   I r1r   . I r2i   +  I r2i 2   +  I r1i 2   –   2   I r1i   .   I r2r   +  I r2r 2   ))]      w h er e     P g   =   P gf   –   P gb     =   [((   m s   .   R r   )   /  4   s   )  .   (  I r1r 2   –   2   I r1r   . I r2i   +  I r2i 2   +  I r1i 2   +  2   I r1i   .   I r2r   +  I r2r 2   ))]  –       [((   m s   .   R r   )   /  4   s b   )  .   (  I r1r 2   +  2   I r1r   . I r2i   +  I r2i 2   +  I r1i 2   –   2   I r1i   .   I r2r   +  I r2r 2   ))]      =   [((   m s   .   R r   )   /   (  2   s   .   (  2   –   s   ) ) )   .   (  I r1r 2   +  I r2i 2   +  I r2r 2   +  (   1   –   s   )  .   (  2   I r1r   . I r2i   +  2   I r1i   .   I r2r   +  I r1i 2   ))       Fo r   th e  p o w er   eq u atio n s     P gf   =   m s   I rf   I rf   ⃰   R r   /  s f ,    P gb   =   m s   I rb   I rb   ⃰   R r   /  s b ,      w h er e , s f   =  s   an d   s b   =   2 - s     P g   =   P gf   –   P gb   Pm   =   Pg   .   (  1   –   s   )    T   =   Pg   /   ω s     w h er e  ω s   =   ω   / p ,   w it h   p   =   n u m b er   o f   p o le  p air .     2 . 3 .   P er f o r m a nce  o f   t wo - ph a s e  m o t o r  un der  un ba la nced  s u pp ly   C ase  s t u d y   f o r   d if f er en t   v alu e s   o f   th e  p h a s e  an g le   o f   t h e  s ec o n d   v o ltag e  s o u r ce   u s e s   Ma tla b   s o f t w ar e   f o r   s i m u la tio n   t h e  r es u lts   ac c o r d in g   to   d if f er en t  v al u es  o f   t h e  v o lta g e  a n g le  v al u es  ( 9 0 o   60 o   30 o   15 o   0 o )   an d   o th e r   ass u m p tio n s   as t h e  f o llo w i n g     V=220 v ac ,   f=50 Hz , p=2, w=2.*    .*f,ws=w./p,ms=2,V s1 =v,   x m =40 Ω , Z m =j.*x m   Ω , r s =2   Ω , X s =2 Ω,X r =2 Ω,r r =2 Ω ,   no=1.0,Bv2=(pi./2.).*1./no,vs2=v.*((cos(Bv2)) - (j.*sin(Bv2))),    s=0.00:0.001:1,    s f =s,s b =2. - s      F r o m   th e  p r ev io u s   v alu e s   an d   u s i n g   Ma tlab   w e  ca n   g e t th e  r e s u lt a s   in   Fig u r es 2 – 5.           Fig u r e  2 .   T h e  co n tr o l o f   th e  to r q u e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I nt   J   R ob   &   A u to m ,   Vo l.   9 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   2020   :    1 71   –   177   176       Fig u r e  3 .   T h e  co n tr o l o f   Pm           Fig u r e  4 .   T h e  co n tr o l o f   ls 1           Fig u r e  5 .   T h e  co n tr o l o f   ls 2       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  tar g et  ac h ie v ed ,   as  w e  d er iv e  a  s y s te m   eq u atio n s   o f   u n b ala n ce d   t w o - p h ase   in d u ct io n   m o to r   co u ld   b e  ap p lied   f o r   an y   r u n n i n g   co n d itio n s   o f   th e  m o to r ,   ev en   it  r u n s   i n   b alan ce d   o r   u n - b alan ce d   co n d itio n s   ac co r d i n g   to   th e  f o llo w i n g   eq u atio n s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt   J   R ob   &   A u to m   I SS N:   2089 - 4856       Derivin g   th e   s ystem   eq u a tio n s   of   u n b a la n ce d   2 - p h a s e   in d u ct io n   mo to r   ( Ha n y   I b r a h im   S h o u s h a )   177   V s1   =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  . I s1   +  jx m   .   I r1     V s2   =   (  R s   +  j   x LS   +  j   x m   )  . I s2   +  j   x m   I r2   V r1   =   jx m   I s1   +   [  j   x m   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   )))]  I r1   +  j   (  1   –   s   )   [(   R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   . I r2   j   V r2   =   [(   1   –   s   )  . R r   /   (  s   (  2   –   s   ) ) )   . I r1   +  (   R r   /   (  s   (  2   –   s   ))   +  j   x m   )  . I r1     +  j   (  R r   .   (  1   –   s   )   /   (  s   (  2   –   s   )))   . I r2   I sf   =   [(   Z m   +  jX r   +  (   R r   /   S f   ))  /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S f   )))   –   Z m 2   )]  . V sf   I rf   =   [  Z m   /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S f   )))   –   Z m   2   )]  . V sf   I sb   =   [(   Z m   +  jX r   +  (   R r   /   S b   ))  /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S b   )))   –   Z m 2   )]  . V sb   I rb   =   [  Z m   /   (((   Z m   +  Z s   )  .   (  Z m   +  jX r   +  (   R r   /  S b   )))   –   Z m   2   )]  . V sb   I rf   =   (  I r1   +  j   I r2   )   /  2,   I rb   =   (  I r1   –   j   I r2   )   /  2.   P gf   =   m s   I rf   I rf   ⃰   R r   /  s f ,    P gb   =   m s   I rb   I rb   ⃰   R r   /  s b ,    P g   =   [((   m s   .   R r   )   /   (  2   s   .   (  2   –   s   ) ) )   .   (  I r1r 2   +  I r2i 2   +  I r2r 2   +  (   1   –   s   )  .   (  2   I r1r   . I r2i   +  2   I r1i   .   I r2r   +  I r1i 2   ))     Pm   =   Pg   .   (  1   –   s   )    T   =   Pg   /   ω s       4.   CO NCLU SI O N    As  t h er e  i s   n o   s y s te m   d r iv e n   esp ec iall y   f o r   t h e  t w o - p h a s e   in d u ctio n   m o to r   f ed   f r o m   u n b alan ce d     t w o - p h a s e   s u p p l y ,   s o   w e  s tar t  f o r   d er iv atio n   t h e  s y s te m   eq u a tio n s   f o r   th e  s a id   m o to r   to   b e  g en er all y   u s ed   ev e n   f o r   th e  b alan ce d   o r   u n b alan ce d   t w o - p h ase   s u p p l y .   I n   th is   p ap er ,   w e  d er i v e  a  s y s te m   eq u atio n   s tar ti n g   f r o m     th e  s eq u en ce   eq u i v alen t  cir c u it  f o r   th e  f o r w ar d   an d   b ac k w ar d s   eq u i v ale n t  cir c u its ,   t h en   w e  re ar r an g e     th e  eq u atio n s   w it h   s o m e   m at h e m a tical  a s s u m p t io n s   w h ich   lead   u s   to   t h e  n e w   s y s te m   eq u atio n s .   f ir s t  f o r     th e  v o ltag e  eq u atio n s   t h e n   f o r   th e  cu r r en t  eq u atio n s   a n d   f i n all y   f o r   b o th   p o w er   a n d   to r q u e  eq u atio n s .   Mo r eo v er ,   w e  p u t a n   e x a m p le  w h ic h   co v er   all  ca s es  w i th   s p ec if ic  v alu e s   an d   r elatio n s   ch ar t s .       RE F E R E NC E S     [1 ]   H.  M .   El   Zo g h b y ,   S .   M .   S h a ra f ,   a n d   M .   A .   G h a z y ,   “ Co n tro ll in g   o f   Tw o - P h a se   S e rv o m o to r  b y   Ch a n g in g   T h e   P h a se   Diff e r e n c e   A n g le  Us in g   P o ly n o m ial – P ro p o rti o n a l  P l u s  In teg ra l  (P P I)  Co n tro l le , ”   Pro c e e d in g s  o f  th e   1 4 t h   In ter n a t io n a l  M i d d le E a st P o we r  S y ste ms   Co n fe re n c e   ( M EP CON' 1 0 ) ,   2 0 1 0 .   [2 ]   M .   P o p e sc u ,   E .   De m e ter,  D.  M ic u ,   V .   Na v ra p e sc u   a n d   T .   Jo k in e n ,   “ A n a l y sis  o f   a   v o lt a g e   re g u lato r  f o r  a   t wo - p h a se   in d u c ti o n   m o to r  d riv e , ”   IEE E  I n ter n a ti o n a l  El e c tric  M a c h in e s  a n d   Dr ive s  Co n fer e n c e .   IEM DC'9 9 .   Pr o c e e d in g s   ( Ca t.   No . 9 9 EX 2 7 2 ) ,   S e a tt le,  W A ,   USA ,   1 9 9 9 ,   p p .   6 5 8 - 6 6 0 .   [3 ]   H.  S .   P a tel   a n d   R.   G .   Ho f t,   " Ge n e ra li z e d   T e c h n iq u e s  o f   Ha r m o n ic  El im in a ti o n   a n d   Vo lt a g e   Co n t ro l  i n   T h y risto r   In v e rters :  P a rt   I -- Ha rm o n ic  El im in a ti o n , "   in   IEE E   T ra n sa c ti o n s  o n   In d u stry   A p p li c a ti o n s ,   v o l.   IA - 9 ,   n o .   3 ,   p p .   3 1 0 - 3 1 7 ,   M a y   1 9 7 3 .   [4 ]   V .   D.  C h ik a te,  A .   Y.  F a d n is,   G .   C.   G o n d h a lek a r,   “ S p e e d   Co n tr o l  o f   Tw o   P h a se   In d u c ti o n   M o t o r , ”   In ter n a t io n a l   J o u rn a l  o f  E n g i n e e rin g   Res e a rc h   in   El e c trica l  a n d   E lec tro n ic E n g i n e e rin g   ( IJ ER EE E) , v ol .   4 ,   n o .   3 ,   2 0 1 8 .   [5 ]   P.  Zás k a li c k ý ,   “ T o rq u e   rip p le   c a lcu latio n   o f   tw o - p h a se   im  su p p l ied   b y   th re e - leg   V S I  in v e rter ,”   M a sz y n y   El e k try c zn e :  ze sz y ty p ro b lem o we ,   2 0 1 7 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.