Здавалка
Главная | Обратная связь

Графический интерфейс пользователя Powergui



Блок Powergui является инструментом графического интерфейса пользователя и обеспечивает решение следующих задач: расчет схемы векторным методом; расчет установившегося режима; дискретизация модели; задание начальных условий; инициализация трехфазных схем, содержащих электрические машины, таким образом, чтобы расчет начался с установившегося режима; анализ схемы с помощью инструмента Simulink LTI-Viewer; определение полного сопротивление (импеданса) цепи; выполнение гармонического анализа; создание отчета; создание файла характеристик намагничивания для модели трансформатора c учетом насыщения сердечника; вычисление параметров линии электропередачи.

Окно задания параметров:

Параметры блока:

Simulation type: [Вид расчета]. Вид расчета выбирается с помощью одного из трех переключателей:

Phasor simulation: [Расчет схемы векторным методом]. При выбранном переключателе выполняется расчет схемы векторным методом. При этом необходимо задать частоту источников в графе Frequency;

Discretize electrical model: [Дискретизация электрической модели]. При выбранном переключателе

выполняется дискретизация модели. При этом необходимо задать шаг дискретизации в графе Sample time;

Continuous: [Режим расчета при непрерывном времени].

Show messages during analysis: [Показывать сообщения при проведении анализа]. Если флажок не установлен, то подавляется вывод сообщений в командном окне MATLABпри выполнении расчетов.

Steady State Voltages and Currents: [Установившиеся значения напряжений и токов]. Расчет установившихся значений переменных. При нажатии на кнопку открывается окно, в котором будут

показаны соответствующие значения.

Initial states Setting: [Установка начальных значений]. При нажатии на кнопку открывается окно, в котором отображаются начальные значения переменных. Эти значения можно изменять. Новые значения используются при расчете переходных процессов.

Load Flow and Machine Initializations: [Инициализация схем, содержащих электрические машины].

Use LTI Viewer: [Использование LTI Viewer]. Применение инструмента Simulink LTI Viewer для анализа схемы.

Impedance vs Frequency Measurements: [Определение импеданса цепи].

FFT Analysis: [Гармонический анализ].

Generate Report: [Создание отчета].

Hysteresis Design Tool: [Инструмент расчета характеристики намагничивания].

Compute RLC Line Parameters: [Вычисление параметров линии электропередачи].


 

5. Исследование электрических цепей виртуальной лаборатории

 

5.1. Лабораторная работа №1

Исследование линейных электрических цепей постоянного тока

 

Цель работы

Изучение основных соединений потребителей и экспериментальная проверка правильности расчета разветвленной цепи методом эквивалентных преобразований, изучение основных величин постоянного тока, проверка законов Кирхгофа в цепях постоянного тока.

 

Содержание работы

1. Изучение основных соединений потребителей.

2. Экспериментальная проверка правильности расчета разветвленной цепи.

3. Проверка законов Кирхгофа в цепях постоянного тока.

 

Виртуалные приборы и оборудование

Виртуальные приборы и оборудование для проведения лабораторной работы представлены на рис. 5.1.1, Они содержат источник напряжения (DС Voltage Source), источник тока (АС Current Source), последовательные RLC-цепи (Series RLC), измерительные приборы (Voltage Measurement, Current Measurement, Multimeter, powergui, Active and Reactive Power, Display).

Все виртуальные приборы и оборудование (кроме дисплея) являются блоками пакета расширения SimPowerSystem. Дисплей (Display) является блоком основной библиотеки Simulink

 

Рис. 5.1.1. Виртуальные приборы и оборудование для проведения работы

Порядок выполнения работы

Модель для исследования основных соединений потребителей представлена на рис. 5.1.2

 

Рис. 5.1.2. Модель для исследования основных соединений потребителей

 

Параметры источника напряжения и сопротивлений задаются преподавателем. Окна параметров этих элементов изображены на рис. 5.1.3. В поле Measurement выбираем для измерения всевозможные измеряемые величины

 

а) б)

Рис. 5.1.3. Окна параметров сопротивления а) и источника напряжения б)

 

Теперь в параметрах измерительного прибора Multimeter можно задать измеряемые величины. Для этого из левого окна добавляем их в правое (рис. 5.1.4.). После пуска модели значения этих параметров появятся в блоке Display.

 

Рис. 5.1.4. Окно параметров измерительного прибора Multimeter

 

Измеренные значения заносим в таблицу 5.1.1.

 

Таблица 5.1.1

Способ определения IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 UR1 UR2 UR3 Usource
А А А А А А В В В В
Измерения                    
Расчет                    

 

Производим проверку с помощью аналитического расчёта цепи методом эквивалентных преобразований. Результаты также вносим в таблицу 5.1.1.

Для проверки правильности вычислений и измерений составляем и рассчитываем баланс мощности для цепи. Если равенство верно, то вычисления сделаны правильно.

Проверка законов Кирхгофа реализуется для модели, представленной на рис. 5.1.5.

Параметры источников и сопротивлений задает преподаватель. В параметрах источника тока AC Current Source (I) надо ввести в поля для фазы и частоты значения 0 (рис. 5.1.6.)

С помощью измерительного прибора Multimeter находим значения токов в ветвях схемы и заносим их в таблицу 5.1.2.

Проводим аналитический расчёт схемы любым методом и сравниваем полученные результаты с измеренными.

 

Рис. 5.1.5. Модель для проверки законов Кирхгофа

 

Рис. 5.1.6. Окно параметров источника тока AC Current Source

 

 

Таблица 5.1.2

Способ определения I1 I2 I3 I4
А А А А
Измерения        
Расчет        

 

Содержание отчета

1. Модели с характеристикой виртуальных измерительных приборов.

2. Расчетные формулы.

3. Заполненные таблицы.

4. Выводы по работе.


5.2. Лабораторная работа №2

Исследование линейных цепей синусоидального тока

 

Цель работы: исследование основных величин, характеризующих синусоидальные переменные токи и напряжения; исследование линейных электрических цепей синусоидального тока, проверка законов Кирхгофа в цепях синусоидального тока.

Содержание работы

1. Исследование источников напряжения и тока; исследование основных величин, характеризующих синусоидальный ток.

2. Исследование резистора в цепи синусоидального тока.

3. Исследование индуктивности в цепи синусоидального тока.

4. Исследование емкости в цепи синусоидального тока.

5. Исследование последовательного соединения резистора и индуктивности в цепи синусоидального тока.

6. Исследование последовательного соединения резистора и емкости в цепи синусоидального тока.

7. Исследование последовательного соединения резистора, индуктивности и емкости в цепи синусоидального тока.

8. Исследование параллельного соединения резистора и индуктивности в цепи синусоидального тока.

9. Исследование параллельного соединения резистора и емкости в цепи синусоидального тока.

10. Исследование смешанного соединения резистора, индуктивности и емкости в цепи синусоидального тока.

11. Законы Кирхгофа в цепи синусоидального тока.

 

Виртуальные приборы и оборудование

Виртуальные приборы и оборудование для проведения лабораторной работы представлены на рис. 5.2.1, Они содержат источник синусоидального напряжения (АС Voltage Source), источник синусоидального тока (АС Current Source), последовательные и параллельные RLC-цепи (Series RLC, Parallel RLC), измерительные приборы (Voltage Measurement, Current Measurement, Multimeter, powergui, Active and Reactive Power, Display) и элементы соединения (Ground).

Все виртуальные приборы и оборудование (кроме дисплея) являются блоками пакета расширения SimPowerSystem. Дисплей (Display) является блоком основной библиотеки Simulink.

Рис. 5.2.1. Библиотечные виртуальные блоки к лабораторной работе №1

 

Порядок выполнения работы

Исследование источника синусоидального напряжения реализуется с помощью модели, представленной на рис. 5.2.2. Окно задания параметров источника показано на рис. 5.2.3. Это окно содержит три поля, в которых последовательно задаются амплитуда напряжения на выходе источника в вольтах, начальная фаза в градусах и частота в герцах. В четвертом поле задается величина шага выборки. В последнем поле задается параметр, который нужно измерить измерительным прибором Multimeter. При выборе параметра Voltage из выпадающего меню поля Measurement, в левом поле окна настройки блока Multimeter (рис. 5.2.4) появляется название измеряемого параметра и название блока, в котором этот параметр измеряется. Кнопкой Select измеряемый параметр перемещается в правое поле для дальнейшей обработки в последующих блоках, а также для вывода на экран результатов моделирования. В этом случае следует включить флажок Plot selected measurements (рис. 5.2.4).

Результаты моделирования показаны на рис. 5.2.5 Параметры источника синусоидального напряжения задаёт преподаватель. Эти параметры заносятся в табл. 5.2.1, они должны оставаться неизменными при выполнении всех последующих пунктов лабораторной работы.

 

Рис 5.2.2. Модель для исследования источника синусоидального напряжения


Рис 5.2.3. Окно настройки параметров источника синусоидального напряжения

Рис 5.2.4. Окно настройки измерительного прибора Multimeter


 

Таблица 5.2.1.

Измерения (установка) Вычисления
Амплитуда напряжения (В) Частота (Гц) Начальная фаза (град) Действующий напряжения (В)
       

 

Таблица 5.2.2.

Измерения (установка) Вычисления
Амплитуда тока (А) Частота (Гц) Начальная фаза (град) Действующий ток (А)
       

 

Рис 5.2.5. Результаты моделирования

 

Исследование источника синусоидального тока осуществляется на модели, представленной на рис. 5.2.6 (заметим, что источник тока в этом случае должен быть замкнут накоротко). Порядок проведения этого пункта лабораторной работы полностью повторяет предыдущий. Параметры источника синусоидального тока заносятся в таблицу 5.2.2. В дальнейшем, при использовании источника тока в лабораторной работе (пп. 8, 9) его параметры должны остаться неизменными.

 

Рис 5.2.6. Модель для исследования источника синусоидального тока

 

Исследование одиночных и последовательно соединенных пассивных RLC-элементов по пунктам 2-7 осуществляется на модели рис. 5.2.2. Отдельного пояснения здесь требуют блоки Series RLC и Powergui.

В окне настройки блока Series RLC имеется следующие поля (рис. 5.2.8). В первом поле Branch type задается тип нагрузки. В зависимости от типа меняется состав блоков параметров пассивных RLC-элементов. При этом для получения нулевого индуктивного сопротивления (xL) необходимо в поле Inductance L(H) записать 0, а для получения нулевого емкостного сопротивления с) в поле Capacitance C(F) записать “inf’ (от англ, infinite — бесконечность) либо вовсе исключить эти параметры в типе нагрузки. Графическое изображение блока зависит от выбранных параметров. В частности, на рис. 5.2.2 показан случай чисто резистивной нагрузки, когда L=О, С=inf. В поле Measurement выбираются величины, подлежащие измерению блоком Multimeter. В выпадающем меню этого поля (рис. 5.2.8) можно задать измерение только напряжения, только тока, напряжения и тока, а можно вообще отказаться от измерений.

 

Рис 5.2.8. Окно настройки параметров последовательной RLC-цепи

 

Окно блока графического интерфейса пользователя (powergui) по­казано на рис. 5.2.9. При включенном флажке Measurement в поле блока отражаются те из измеряемых величин, которые измеряет блок Multimeter. В частности, на рис. 5.2.9 представлены результаты измерения действующего напряжения и тока при резистивной нагрузке.

 

Рис. 5.2.9. Окно блока графического интерфейса пользователя

 

При включенном флажке Source блок измеряет параметры источника в цепи.

При выполнении пунктов 2-7 лабораторной работы параметры пассивных элементов задаются преподавателем. В случае самостоятельной работы рекомендуется эти параметры выбирать в пределах: R = 30-100 Ом, L = 50-100mH, С = 30-100mkF. Напряжение и ток измеряются в действующих значениях (RMS — Root Means Square), которые выбираются из выпадающего меню поля настройки в блоке Powergui. В левом поле окна блока Powergui в первой колонке высвечиваются измеряемые величины вместе с названиями блоков, в которых производится измерение, во второй колонке — значения величин, в третьей — начальные фазы измеренных величин.

Результаты измерений и вычислений заносятся в таблицу 5.2.3.

 

Таблица 5.2.3.

Параметры Измерения Вычисления
R L C U φu I φi P Q S Z X
Ом Гн Ф В град А град Вт ВАр ВА Ом Ом

 

Мгновенные значения напряжения и тока исследуемой цепи наблю­даются при рассмотренной выше настройке блока Multimeter. На рис. 5.2.10, в качестве примера показаны исследуемые величины при резистивной нагрузке.

 

Рис 5.2.10. Напряжение и ток при резистивной нагрузке

 

Модель для исследования параллельных соединений пассивных элементов в соответствии с п.п. 8, 9 представлена на рис. 5.2.11.

Здесь в качестве источника использован источник синусоидального тока. Измерения и вычисления заносятся в таблицу 5.2.4.

 

Рис 5.2.11. Модель для исследования параллельного соединения пассивных элементов

Таблица 5.2.4.

Параметры Измерения Вычисления
R L C U φu I φi P Q S Y G
Ом Гн Ф В град А град Вт ВАр ВА См См

 

Модель для исследования смешанного соединения пассивных эле­ментов электрической цепи в соответствии с п. 10 представлена на рис. 5.2.12, Здесь по сравнению с предыдущими пунктами лабораторной работы добавлены блоки для измерения мощности.

 

Рис 5.2.12. Модель для исследования смешанного соединения пассивных элементов электрической цепи

 

Блоки Voltage Measurement, Current Measurement измеряют мгновенные значения напряжения и тока на входе цепи. Эти значения подаются на соответствующие входы блока Active and Reactive Power, который измеряет активную и реактивную мощности на входе цепи. В окне настройки этого блока указывается только частота, на которой производится измерение. В полях дисплея вначале выводится значение активной мощности, а затем — значение реактивной мощности (рис. 5.2.12).

Порядок выполнения лабораторной работы по этому пункту остается без изменения. Результаты измерения заносятся в таблицу 5.2.5.

Проведение лабораторной работы по п. 11 осуществляется на модели, представленной на рис. 5.2.13. Параметры источников и элементов цепи задаются преподавателем.

 

Таблица 5.2.5.

Параметры Измерения
Последовательная ветвь цепи Параллельная ветвь цепи Последовательная ветвь цепи Параллельная ветвь цепи
R L C R L C U φu I φi U φu I φi P Q
Ом Гн Ф Ом Гн Ф В град А град В град А град Вт ВАр

 

Поля Measurement RLC-блоков задаются таким образом, чтобы напряжения измерялись в ветвях 3, 4, 5, а токи измерялись во всех ветвях схемы. Это видно из окна настройки блока Multimeter (рис. 5.2.14). В окне блока Powergui (рис. 5.2.15) отражены все измеряемые величины. Первый закон Кирхгофа проверяется для узлов 1, 2, 3, а второй — для контура: Е3, Z3, Z4, Z5, Е5. Записываются мгновенные значения всех измеряемых величин.

 

Рис. 5.2.13. Модель для проверки законов Кирхгофа

 

Рис. 5.2.14. Окно настройки измерительного прибора Multimeter

Рис. 5.2.15. Окно блока графического интерфейса пользователя

 

Содержание отчета

 

1. Модели с характеристикой виртуальных измерительных приборов.

2. Расчетные формулы.

3. Заполненные таблицы.

4. Треугольники сопротивлений, проводимостей и мощностей для всех пунктов работы.

5. Векторные диаграммы для всех пунктов работы.

6. Выводы по работе.

5.3. Лабораторная работа №3

Исследование резонанса в последовательной RLC-цепи

 

Цель работы

Исследование явления резонанса напряжений и резонансных характеристик цепи при последовательном соединении RLC пассивных элементов.

 

Содержание работы

1. Снятие частотной характеристики последовательной RLC-цепи и определение резонансной частоты.

2. Проведение измерений при резонансе.

3. Снятие частотных зависимостей напряжений на пассивных элементах резонансной цепи.

4. Определение зависимости параметров резонансной цепи от величины активного сопротивления.

 

Виртуалные приборы и оборудование

Виртуальные приборы и оборудование для проведения лабораторной работы представлены на рис. 5.2.1.

 

Порядок выполнения работы

Модель для исследования резонанса напряжений в электрической цепи представлена на рис. 5.3.1.

 

Рис. 5.3.1. Модель для исследования резонанса напряжений в электрической цепи

 

Параметры источника напряжения берутся из лабораторной работы №2, параметры последовательной RLC-цепи задаются преподавателем, либо принимаются значения, рекомендованные в лабораторной работе №2. Величины подлежащие измерению - напряжение и ток. После установки параметров производится запуск модели.

Окно измерительного прибора Multimeter показано на рис. 5.3.2. Прибор измеряет и передает для дальнейшей обработки напряжение и ток последовательной RLC-цепи. Следует обратить внимание на последовательность, в которой реализовано измерение: в начале напряжение, а затем ток.

Рис. 5.3.2.Окно измерительного прибора Multimeter

 

Для снятия частотной характеристики исследуемой цепи в дальнейшем следует последовательно открыть окно настройки блока Powergui, на панели нажать кнопку User LTI Viewer при этом откроется окно динамической связи модели и блока LTI Viewer для линейного анализа цепи. Это окно показано на рис. 5.3.3.

 

Рис. 5.3.3. Окно динамической связи модели и блока LTI Viewer

 

В левом поле этого окна (System inputs) указан источник входного сигнала. При этом следует иметь в виду, что при линейном анализе про­грамма генерирует стандартный входной сигнал напряжением один вольт независимо от установленных параметров источника напряжения в модели. В правом поле (System Outputs) указываются сигналы, измеряемые блоком Multimeter, при этом последовательность их соответствует последовательности представления в блоке Multimeter (рис. 5.3.2). Выходным сигналом для анализа в рассматриваемом случае выбран ток в цепи. Для проведения линейного анализа необходимо нажать кнопку Open new LTI Viewer, затем в поле появившегося окна щелкнуть правой кнопкой и в раскрывшемся меню из строки Plot Tipe выбрать тип линейного анализа Bode, при котором реализуется анализ частотной зависимости амплитуды и фазы рассматриваемой цепи. Результат частотного анализа модели представлен на рис. 5.3.4.

 

Рис. 5.3.4 Частотные характеристики последовательной RLC-цепи

 

Способы представления результатов частотного анализа задаются в окне LTI Viewer Preferences (рис. 5.3.5), которое открывается последовательным нажатием Edit и Viewer Preferences.

Для определения резонансной частоты необходимо навести курсор на кривую, нажать левую кнопку мыши и. удерживая ее, постараться найти максимальное значение амплитуды, а затем минимальное (лучше нулевое) значение фазы. Результаты такого поиска видны из рис. 5.3.4, откуда можно заключить, что резонансная частота равна 506 Гц. Значение этой частоты принимается за основу при проведении лабораторной работы по пп. 2-4.

Рис. 5.3.5. Окно способов представления результатов частотного анализа

 

Для проведения всех измерений при резонансе используется модель, представленная на рис. 5.3.6. Отличие этой модели от рассмотренной состоит в том, что здесь использованы три отдельные RLC-цепи, соединенные последовательно. В каждой из этих цепей оставлен только один элемент R, L и С, причем значения их параметров берутся из предыдущего пункта лабораторной работы. В окне настройки параметров источника напряжения модели вводится, найденная в предыдущем пункте работы, резонансная частота цепи.

 

Рис. 5.3.6 Модель последовательной RLC-цепи

 

Блок Multimeter последовательно измеряет и передает для дальнейшей обработки напряжение на емкости, напряжение на индуктивности, напряжение и ток сопротивления (рис. 5.3.7).

 

Рис. 5.3.7. Окно настройки блока Multimeter

 

Результаты измерений перечисленных величин поступают в блок Powergui. Обратим внимание, что в поле окна фигурируют действующие значения напряжений и тока. Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу 5.3.1.

 

Таблица 5.3.1.

Параметры Измерения Вычисления
R L C UR φR UL φL UC φC I φI Q
Ом Гн Ф В град В град В град А град ВАр
                       

 

Для проведения частотного анализа цепи в соответствии с п. 3 содержания работы открывается окно динамической связи модели и LTI Viewer. В правом поле выбираются выходные величины, подлежащие исследованию.

Результаты моделирования представлены на рис. 5.3.8, при этом в окне LTI Viewer в раскрывшемся меню из строки Plot Tipe следует выбрать тип линейного анализа Bode Magnitude, при котором реализуется анализ частотной зависимости амплитуды рассматриваемой цепи. Обратим внимание на то обстоятельство, что частотный анализ производится при стандартном входном сигнале, равном 1В. Поэтому для определения реальных значений величин результаты моделирования необходимо умножить на коэффициент, равный величине напряжения источника (в данном конкретном случае этот коэффициент равен 100).

Рис. 5.3.8. Амплитудо-частотные характеристики RLC-цепи

Определение зависимости параметров резонансной цепи от величины активного сопротивления в соответствии с п. 4 производятся на модели (рис. 5.3.6) для двух значений сопротивления: в десять раз большим и в десять раз меньшим его значения в предыдущем пункте работы.

Результаты измерений и вычислений заносятся в таблицу, аналогичную таблице 5.3.1.

На рис. 5.3.9 представлены результаты моделирования цепи (рис. 3.2.8) для оговоренных выше двух значений резистора.

 

а) б)

Рис. 5.3.9. Амплитудо-частотные характеристики RLC-цепи при а) R увеличенном в10 раз; б) R уменьшенном в 10 раз

 

Содержание отчета

1. Модели с характеристикой виртуальных измерительных приборов.

2. Расчетные формулы.

3. Заполненные таблицы.

4. Векторные диаграммы для пункта 2 работы.

5. Выводы по работе.


5.4. Лабораторная работа №4

Исследование резонанса в параллельной RLC-цепи

 

Цель работы

Исследование явления резонанса тока и резонансных характеристик цепи при параллельном соединении R, L, С пассивных элементов.

 

Содержание работы

1. Снятие частотной характеристики параллельной RLC-цепи и определение резонансной частоты.

2. Проведение измерений при резонансе.

3. Снятие частотных зависимостей токов в пассивных элементах резонансной цепи.

4. Определение зависимости параметров резонансной цепи от величины резистора.

 

Виртуальные приборы и оборудование

Виртуальные приборы и оборудование для проведения лабораторной работы представлены на рис. 5.2.1.

 

Порядок выполнения работы

Модель для исследования частотной зависимости резонансной цепи и определения резонансной частоты (п. 1) представлена на рис. 5.4.1. Параметры RLC-цепи показаны на рис. 5.4.2. Последовательная ветвь (Series RLC) учитывает внутреннее сопротивление источника напряжения. Для исследования параллельной цепи добавляется резистор R0 с внутренним сопротивлением источника. Частотная характеристика, полученная способом, описанным в лабораторной работе №3, показана на рис. 5.4.3. На частотной характеристике определена резонансная частота.

Выполнение п.п. 2-4 осуществляется на модели рис. 5.4.4. Отличие этой модели от рассмотренной состоит в том, что здесь использованы три отдельные RLC-цепи, соединенные параллельно. В каждой из этих цепей оставлен только один элемент R, L и С, причем значения их параметров берутся из предыдущего пункта лабораторной работы. Окно настройки параметров источника напряжения модели показано на рис. 5.4.5, Частота источника принята равной резонансной частоте цепи, определенной в предыдущем пункте лабораторной работы.

Рис. 5.4.1. Модель для исследования резонанса токов

 

Рис. 5.4.2.Окно настройки параметров параллельной RLC-цепи

 

Рис. 5.4.3. Частотные характеристики параллельной RLC-цепи

 

 

Рис. 5.4.4. Модель для исследования частотных характеристик параллельной RLC-цепи

 

Рис. 5.4.5. Окно настройки источника питания

 

Блок Multimeter последовательно измеряет и передает для дальнейшей обработки ток на входе и токи в элементах. Результаты измерений перечисленных величин поступают в блок Powergui, Обратим внимание, что в поле окна фигурируют действующие значения токов. Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу 5.4.1.

 

Таблица 5.4.1.

Параметры Измерения Вычисления
R L C IR φR IL φL IC φC IU φU Q
Ом Гн Ф А град А град А град А град ВАр
                       

 

Частотные зависимости токов в резисторе, емкости и индуктивности показаны на рис. 5.4.6.

Выполнение п.п. 3, 4 с заполнением соответствующих таблиц производится аналогично с их выполнением в лабораторной работе №3.

 

Рис. 5.4.6. Частотные характеристики параллельной RLC-цепи

 

Содержание отчета:

1. Модели с характеристикой виртуальных измерительных приборов.

2. Расчетные формулы.

3. Заполненные таблицы.

4. Векторные диаграммы для пункта 3.2 работы.

5. Выводы по работе.


5.5. Лабораторная работа №5.

Исследование трехфазных цепей

 

Цель работы

Проверка основных соотношений в трехфазной системе при соединении приемников звездой и треугольником при равномерной и неравномерной нагрузке.

 

Содержание работы

1. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой с нулевым проводом.

2. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой без нулевого провода.

3. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником.

 

Виртуалные приборы и оборудование

Виртуальные приборы и оборудование для проведения лабораторной работы представлены на рис. 5.5.1. Здесь в отличие от предыдущих лабораторных работ использованы три новых блока.

1. Трехфазный источник напряжения (Three-Phase Source).

2. Однофазная нагрузка, задаваемая величинами активной и реактивной мощности (Series RLC Load).

3. Блок измерения трехфазных напряжений и токов (Three-PhaseV-I Measurement).

Окно настройки параметров трехфазного источника питания показано на рис. 5.5.2. В полях окна задаются амплитуда напряжения, начальная фаза напряжения фазы А, частота и внутренние параметры источника (сопротивление и индуктивность). Эти параметры задаются преподавателем и не изменяются при выполнении всех пунктов лабораторной работы. При самостоятельном изучении рекомендуется сохранить значения параметров такими, как на рис. 5.5.2.

Рис. 5.5.1. Виртуальные приборы и оборудование для проведения работы

Рис. 5.5.2. Окно настройки параметров трехфазного источника питания

Окно настройки параметров блока измерения показана на рис. 5.5.3.

Как следует из описания блока (рис. 5.5.3), для представления измеряемых значений в относительных величинах необходимо включить соответствующие флажки. Важнейшей особенностью применения данного блока является то, что измеренные им величины наблю­даются в блоке Powergui, т.е. этот блок может для определенных задач заменить блок Multimeter.

Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 5.5.4. Здесь задаются действующее напряжение и частота нагрузки, которые должны быть равны действующему напряжению и частоте источника, активная и реактивные мощности нагрузки.

 


Рис. 5.5.3. Окно настройки параметров блока измерения

Рис. 5.5.4. Окно настройки параметров нагрузки


 


Порядок выполнения работы

Модель для проведения опытов пп. 1 и 2 лабораторной работы представлена на рис. 5.5.5. После проведения моделирования на дисплее высвечиваются значения активных мощностей в фазах А, В, С и значения реактивных мощностей в тех же фазах.

 

Рис. 5.5.5. Модель для исследования трехфазной цепи при соединении звезда-звезда

 

Значения величин, измеренных блоком Powergui, показаны на рис. 5.5.6. Здесь кроме напряжений и токов в фазах нагрузки измеряются напряжение U0 и ток Io. Проведение всех опытов по пункту 2 работы осуществляются в соответствии с таблицей 5.5.1. Параметры источника питания и нагрузки задаются преподавателем или выбираются равными или близкими, показанным в окнах (рис. 5.5.2, 5.5.4) значениям при самостоятельном изучении. При неравномерной нагрузке в фазе А мощности устанавливаются в 1,2-1,8 раза большие, чем при равномерной нагрузке.

 

Рис. 5.5.6.Окно блока Powergui

 

При проведении измерений без нулевого провода необходимо отсоединять от «земли» (ground) нейтральную точку (N) источника питания.

Таблица 5.5.1.

Режим работы Измерения Вычисления
U1 Io UA UB UC IA IB IC PA PB PC QA QB QC φA φA φC
1.Равномерная нагрузка: а) с нулевым проводом; б) без нулевого провода. 2. Неравномерная нагрузка: а) с нулевым проводом; б) без нулевого провода. 3. Обрыв линейного провода: а) с нулевым проводом; б) без нулевого провода. 4. Короткое замыкание фазы без нулевого провода.                                  

Таблица 5.5.2.

Режим работы Измерения
φUo φIo φUA φUB φUC φIA φIB φIC
1: а) б) 2: а) б) 3: а) б) 4.                

 

В отдельную таблицу (таблица 5.5.2) записываются начальные фазы всех измеряемых блоком Powcrgui начальных фаз для построения векторных диаграмм.

Испытание трехфазной цепи при соединении звезда-треугольник осуществляется на модели, показанной на рис. 5.5.7.

 

Рис. 5.5.7. Модель исследования трехфазной цепи при соединении звезда-треугольник

 

Здесь нагрузка соединена по схеме треугольника с включенными блоками измерения фазных токов (IAB, IBC, ICA) для блока Powergui. Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 5.5.8. Следует еще раз напомнить, что в первом поле следует ввести значение напряжения, приложенного к нагрузке. Здесь, как видно из рис. 5.5.8, введено значение линейного напряжения источника питания. Активные и реактивные мощности в фазах нагрузки высвечиваются на экране дисплея после проведения моделирования (рис. 5.5.7). Фазные напряжения и токи, а также линейные токи определяются с помощью блока Powergui, окно которого показано на рис. 5.5.9.

Рис. 5.5.8. Окно настройки параметров нагрузки

 

Рис. 5.5.9. Окно блока Powergui

 

Проведение всех опытов по пункту 3 работы осуществляется в соответствии с таблицей 5.5.3. Параметры источника питания и нагрузки задаются преподавателем или выбираются равными или близкими показанным в окне (рис. 5.5.8) значениям при самостоятельном изучении. При неравномерной нагрузке в фазе А мощности устанавливаются в 1,2-1,8 раза большие, чем при равномерной нагрузке. В отдельную таблицу (таблица 5.5.4) записываются начальные фазы всех измеряемых блоком Powergui начальных фаз для построения векторных диаграмм.

 

 

Таблица 5.5.3.

Режим работы Измерения
UA UB UC IA IB IC IAB IBC ICA PA PB PC QA QB QC
1.Равномерная нагрузка 2.Неравномерная нагрузка 3.Обрыв линейного провода а) при равномерной нагрузке б) при неравномерной нагрузке 4. Обрыв одного фазного провода 5. Обрыв двух фазных проводов                              

 

Таблица 5.5.4.

Режим работы Измерения
φUA φUB φUC φIAB φIBC φICA φIA φIB φIC
a) б)                  

 

Содержание отчета

1. Модели с характеристикой виртуальных измерительных приборов.

2. Расчетные формулы.

3. Заполненные таблицы.

4. Векторные диаграммы для всех пунктов работы.

5. Выводы по работе.

 


 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.