 |
|
Порядок работы с оригинальными программными продуктами
Общие сведения
В программное обеспечение программно-методического комплекса «Автоматика электроэнергетических систем» входит 21 специализированная программа, созданные на языке Delphi 6.
На поставляемом с комплексом компьютере программное обеспечение уже установлено, ярлыки находятся в меню Пуск -> Программы -> Учебная техника.
Для работы этих программ необходимо наличие установленного драйвера Ni-DAQ платы PCI 6023E или PCI 6024E версии не ниже 7.0.1 с включенной поддержкой Microsoft Visual Basic.
Для того чтобы установить вышеупомянутый драйвер, запустите программу его установки с прилагаемого компакт-диска фирмы National Instruments. В ветви «Traditional Ni-DAQ» появляющегося на одном из этапов установки дерева выберите «установить поддержку Microsoft Visual Basic». Откажитесь от установки «Ni-DAQmx», «Ni-Switch» и пр. (список компонентов может меняться от версии к версии).
После перезагрузки компьютера плата сбора данных должна определиться. Запустите «Measurement&Automation Explorer» и пройдите по ветвям «My System / Devices and Interfaces / Traditional Ni-DAQ Devices / PCI-602*E (device1)» дерева, отображаемого слева. На последней ветке щелкните правой кнопкой мыши и в выпадающем контекстном меню выберите пункт «Test Panel». Наличие «жизни» в тестовой панели означает, что драйвер платы установился корректно.
Пройдите по ветвям дерева (просто прощелкайте их мышкой) «My System / Software / Measurement Studio / For Visual Basic / * » и по всем вложенным веткам. Выполнить это необходимо, иначе далее установленные программы работать не будут!
Далее можно приступать к установке программ производства ИПЦ «Учебная техника». Для этого с прилагаемого компакт-диска ИПЦ «Учебная техника» следует запустить файлы D:\Осциллограф\Инсталлятор\setup.exe и D:\Автоматика\Инсталлятор\setup.exe (имеется в виду, что CD-ROM в системе обозначен буквой D). Установленное программное обеспечение можно запускать через кнопку Пуск -> Программы -> Учебная техника.
Пожелания и предложения по программному обеспечению ООО «Учебная техника» можно высказать, связавшись с его разработчиками: soft@electolab.ru, karpesh@mail.ru.
Описание работы с программой «Многоканальный осциллограф»
Программа «Многоканальный осциллограф» является виртуальным аналогом реального прибора и обладает широкими функциональными возможностями. Программа предназначена для регистрации и отображения различных аналоговых сигналов в удобной для пользователя форме. Программа «Многоканальный осциллограф» является универсальной и может использоваться совместно со многими лабораторными комплексами производства
ИПЦ «Учебная техника».
«Осциллограф» имеет четыре одинаковых канала, каждый из которых может быть сопоставлен с любым физическим каналом аналогового ввода платы. Каналы платы должны быть настроены на дифференциальный режим работы.
Каждый из каналов осциллографа может быть включен или выключен, иметь свой собственный коэффициент деления, быть «прямым» или «инверсным», иметь «открытый» или «закрытый» вход (т.е. сохранять или отрезать постоянную составляющую сигнала). Кроме того, сигнал любого канала можно «сгладить» (применяется для наблюдения зашумленных сигналов), отобразить определенным цветом, сдвинуть по вертикали.
Имеется два способа синхронизации картинки на экране осциллографа. Первый из них, «50 Гц» применяется для наблюдения сигналов, частота которых кратна 50 Гц. В этом режиме частоту синхронизации можно менять в небольших пределах, нажимая на кнопки с красными стрелками. Нажатием на правую стрелку можно заставить «бежать» картинку вправо, нажатием на левую – влево.
Второй способ синхронизации – классическая синхронизация по какому-либо каналу. Здесь можно выбрать номер канала, по которому будет производиться синхронизация, а также уровень синхронизирующего напряжения.
По оси времени картинку на экране осциллографа можно растянуть или сжать, задавая тот или иной масштаб по горизонтали, а также сдвинуть вправо или влево соответствующим движком.
Осциллограф может работать также в режиме XY. В этом случае можно задать номера каналов, сопоставленных с осями X и Y, а также цвет отображаемой линии.
В любой момент сканирование аналоговых каналов можно остановить (кнопка 
). При этом картинка на экране осциллографа «заморозится». Полученные осциллограммы можно теперь также, как и до «замораживания» масштабировать, менять цвета линий и пр.
Осциллограф можно использовать в режиме запоминания, для чего в окне «Параметры» должна быть поставлена соответствующая галочка. В этом случае программа во время сканирования будет непрерывно сохранять данные в циклический буфер. Его содержимое можно отобразить (кнопка 
) после остановки сканирования. Существует возможность изменять порядок отображения запомненных кривых.
Осциллограф может вычислять интегральные значения принимаемых сигналов. Для включения этого режима нужно нажать соответствующую кнопку 
.
Программа позволяет воздействовать одновременно на два цифровых выхода и регистрировать состояние двух цифровых входов. Для включения этой функции используйте кнопку 
.
Имеется возможность управлять одновременно двумя устройствами с помощью ПИД-регуляторов (кнопка 
). Структурная схема регулятора показана на следующем рисунке.
Здесь:
ПИД – пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор;
К1 – коэффициент объекта (задается программно);
К – коэффициент первичного преобразователя (трансформатора/преобразователя тока, напряжения, частоты вращения, угла нагрузки. Задается программно в соответствии с реальным.).
Над стрелками показаны единицы измерения проходящих сигналов ([В] – условные вольты, [ед.] – первичные единицы измерения).
Программа позволяет сохранять осциллограммы в файлы. Сохранение может быть произведено двумя способами – в текстовый файл или в файл собственного формата *.osc. В первом случае в созданном файле будет находиться таблица значений точек каналов, которую можно затем экспортировать в Excel. Во втором случае в сохраненном файле будет содержаться информация об осциллограммах, о положениях органов управления и пр. Сохраненный файл можно снова загрузить в «Осциллограф» и выполнять все те же действия, что и с «замороженной» осциллограммой.
Расширение *.osc регистрируется в Windows при установке программы либо путем вызова соответствующего пункта меню.
«Многоканальный осциллограф» может гибко настраиваться на определенную скорость сканирования и нужное быстродействие. При установке параметров сканирования можно исходить из следующих соображений.
Частота сканирования должна находиться в пределах 1000 – 50000 герц. Если необходимо рассмотреть мелкие (по частоте) подробности сигнала (например, интервалы коммутации тиристоров в схемах силовой электроники), то частоту сканирования целесообразно задавать относительно высокую, если же форма сигнала не слишком интересна (например, заведомо известно, что сигналы – синусоиды), то частоту сканирования можно задать относительно низкую. Необходимо иметь в виду, что при установке высокой частоты сканирования быстродействие программы снижается, поэтому иногда целесообразно оставлять включенным лишь один канал.
Частоту обновления осциллограмм следует устанавливать в пределах 5…50 Гц. При этом необходимо иметь в виду, что если частота сканирования, деленная на частоту обновления осциллограмм, не кратна 50 Гц, то режим синхронизации «50 Гц» работать не будет. Также нужно учитывать, что чем выше частота обновления осциллограмм, тем быстрее реагирует осциллограф на изменение режима схемы; тем меньший по длине отрезок времени отображается на экране; тем сильнее нагружается система. Верно и обратное утверждение.
На графиках осциллографа отображается каждая N-ная точка. Число N задается в пределах от 1 до 10. Чем выше N, тем менее подробно строятся графики и тем меньше загружается система. Верно и обратное утверждение.
Опцию «Запоминать последние N секунд процесса» следует устанавливать в диапазоне
1…20 с. Опцию «Отображать каждую N-ную точку» (на вкладке «Запоминание») - в диапазоне 1…10 с. Чем больше время запоминания, тем больше используется оперативная память компьютера и тем дольше отображается записанный в память процесс. Чем больше число N, тем менее подробно и более быстро происходит отображение. Верны и обратные утверждения.
Для некоторого увеличения общего быстродействия программы рекомендуется отключать режим запоминания.
Ниже перечислены неочевидные возможности интерфейса программы, а также некоторые замечания.
· Двойным щелчком мыши можно устанавливать в ноль регуляторы смещения картинки по горизонтали и по вертикали.
· Щелчок мыши на осях графика вызывает окно настройки соответствующей оси.
· В этом окне, помимо всего прочего, можно включить или отключить отображение нулевых линий.
· Масштабирование осциллограмм производится путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляется обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
· Двигать график осциллограмм относительно осей координат можно путем нажатия и удержания на нем правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
· Для удобства определения значений величин на экране отображаются текущие координаты указателя мыши.
· Регулятор уровня синхронизации проградуирован в единицах графика.
· Делители напряжения каналов и временной делитель проградуированы по отношению к одной единице графика (например, положение 500 мВ означает, что одна единица (не клетка!) графика соответствует 500 мВ).
· Параметры сканирования по умолчанию можно установить, выбрав соответствующий пункт меню «Настройка».
· Аналогичным образом можно зарегистрировать расширение «*.osc».
· Аналогичным образом можно вернуть все органы управления в исходное положение.
· Цвет того или иного графика можно выбрать, щелкнув «мышкой» по соответствующей кнопке выбора цвета.
· Отображение интегральных (средних, действующих, средневыпрямленных, максимальных, минимальных, амплитудных) значений сигналов можно включить, нажав на соответствующую кнопку.
· В режиме запоминания осциллограммы можно сглаживать, причем существуют два режима сглаживания - обычное, предназначенное для сглаживания случайных помех, и сильное (x10), предназначенное для сглаживания частот, сравнимых с 50 Гц. Следует, однако, всегда понимать, что любое сглаживание в общем случае искажает форму снятых зависимостей.
· В режиме запоминания можно также менять порядок отображения графиков (т.е. вывести какую-либо кривую поверх остальных).
1. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах
1.1. Переходный процесс при подключении к сети ненагруженного трансформатора
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Указания по проведению эксперимента
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| A2 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3 х 80 В×А; 230 (звезда) / 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 В |
| А3 | Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения | 401.1 | 3 трансформатора напряжения 600 / 3 В; 3 трансформатора тока 0,3 А / 3 В |
| А4 | Коннектор | 8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/ выходов | |
| А5 | Персональный компьютер | IBM совместимый, Windows XP, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI 6024E | |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соедините гнезда защитного заземления " 
" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1.
· Соедините вилки питания 220 В устройств, используемых в эксперименте, сетевыми шнурами с розетками удлинителя.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Тумблер делителя напряжения канала АСН0-АСН8 коннектора А4 установите в положение «1:10». Тумблер выбора режима работы общей точки аналоговых входов коннектора А4 установите в положение «AIGND».
· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5 и запустите программу «Многоканальный осциллограф». Настройте программу для запоминания, например, последних 30 секунд процесса.
· Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.
· Включите ключ-выключатель источника G1.
· Нажмите кнопку «ВКЛ» включения сканирования первого канала виртуального осциллографа.
· Нажмите кнопку «ВКЛ» источника G1 и через 1-2 секунды после этого – красную кнопку-гриб. Повторите эксперимент 4-5 раз. Остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить» .
· Отобразите записанный процесс нажатием на виртуальную кнопку .
· Используя возможности программы «Многоканальный осциллограф», проанализируйте полученные временные зависимости тока включения однофазного трансформатора без нагрузки.
· Для более точной фиксации кривой тока, имеющей значительную постоянную составляющую, можно использовать вместо блока трансформаторов тока и напряжения 401.1 блок датчиков тока и напряжения (402.3).
1.2. Переходный процесс при симметричном коротком замыкании
в электрической сети, питающейся от источника практически бесконечной мощности
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Указания по проведению эксперимента
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| A1, А11 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3 х 80 В×А; 230 (звезда) / 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 В |
| А2, А3 | Модель линии электропередачи | 313.2 | 400 В~; 3х0,5 А 0…1,5 Гн/ 0…50 Ом 0…2´0,45 мкФ 0…250 Ом |
| А4 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | 400 В ~; 10 А |
| А5 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.2 | 3 х 80 В×А; 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 / 230 В (треугольник) |
| А6 | Активная нагрузка | 306.1 | 220/380 В; 50Гц; 3´0…50 Вт |
| А7 | Индуктивная нагрузка | 324.2 | 220/380 В; 50Гц; 3х40 Вар |
| А8 | Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения | 401.1 | 3 трансформатора напряжения 600 / 3 В; 3 трансформатора тока 0,3 А / 3 В |
| А9 | Коннектор | 8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/ выходов | |
| А10 | Персональный компьютер | IBM совместимый, Windows XP, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI 6024E | |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1.
· Соедините вилки питания 220 В устройств, используемых в эксперименте, сетевыми шнурами с розетками удлинителя.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А10 и запустите программу «Многоканальный осциллограф». Настройте программу для запоминания, например, последних 30 секунд процесса.
· Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.
· Включите ключ-выключатель источника G1.
· Переключатель режима работы трехполюсного выключателя А4 установите в положение «РУЧН.».
· Тумблеры делителей напряжения используемых каналов коннектора А9 установите в положение «1:1». Тумблер выбора режима работы общей точки аналоговых входов коннектора А9 установите в положение «AIGND».
· Номинальные фазные напряжения трансформаторов А1, А11 и А5 выберите равными 127 В.
· Выберите мощность индуктивной нагрузки А7 – 40 % от 40 Вар во всех фазах, активной А6 – 50% от 50 Вт во всех фазах.
· Установите следующие параметры моделей линий электропередачи А2 и А3: R = 0 Ом, L/R = 1,2/32 Гн/Ом, C = 0 мкФ.
· Нажмите кнопки «ВКЛ» включения сканирования первого и второго каналов виртуального осциллографа.
· Нажмите кнопку «ВКЛ» источника G1. Включите выключатель «СЕТЬ» трехполюсного выключателя А4.
· Смоделируйте короткое замыкание, нажав кнопку «ВКЛ» трехполюсного выключателя А4. Через 3-5 секунд отключите выключатель А4 нажатием на кнопку «ОТКЛ» на его передней панели. Повторите эксперимент 4-5 раз. Остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить» .
· Отобразите записанный процесс нажатием на виртуальную кнопку .
· Используя возможности программы «Многоканальный осциллограф», проанализируйте полученные временные зависимости тока короткого замыкания и фазного напряжения. Определите по ним момент возникновения короткого замыкания относительно фазного напряжения, ударный ток, ударный коэффициент и постоянную времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.
· Для анализа влияния удаленности точки короткого замыкания от источника можно изменять положение точки КЗ и параметры моделей элементов. Внимание! Максимальное время существования режима КЗ не должно превышать 3-5 секунд. Запрещается устраивать короткое замыкание на гнездах источника G1 и трехфазной трансформаторной группы А11.
1.3. Переходный процесс при симметричном коротком замыкании
в электрической сети, питающейся от синхронного генератора
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Указания по проведению эксперимента
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| A1 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.2 | 3 х 80 В×А; 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 / 230 В (треугольник) |
| А2, А3 | Модель линии электропередачи | 313.2 | 400 В~; 3х0,5 А 0…1,5 Гн/ 0…50 Ом 0…2´0,45 мкФ 0…250 Ом |
| А4 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | 400 В ~; 10 А |
| А5 | Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения | 401.1 | 3 трансформатора напряжения 600 / 3 В; 3 трансформатора тока 0,3 А / 3 В |
| А6 | Блок датчиков тока и напряжения | 402.3 | 3 измерительных преобразователя «ток – напряжение» (5 А/1 А)/5 В; 3 измерительных преобразователя «напряжение - напряжение» (1000 В/100 В) /5 В |
| A7 | Терминал | 6 розеток с 8 контактами; 6´8 гнезд | |
| А8 | Блок ввода-вывода цифровых сигналов | 8 входов типа «сухой контакт»; 8 релейных выходов | |
| А9 | Коннектор | 8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/ выходов | |
| А10 | Персональный компьютер | IBM совместимый, Windows XP, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI 6024E | |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |