Этапы выполнение задания.

1. По данным своего варианта задания, используя формулы (1.1)–(1.6), рассчитать параметры нагрузки и симметрирующих элементов.

2. Набрать структурную схему, показанную на рисунке 1.2, в программе Matlab–Simulink.

3. Рассчитать напряжения и токи в схеме только при наличии индуктора с параметрами Pn, Qn. Посмотреть линейные напряжения и токи перед узлом нагрузки, т.е. на выходе блока Three-PhaseV-IМeasurement2. Убедиться, что симметрия токов и напряжений отсутствует. Параметры линии в элементе Three-Phase Series RLC Branch2 устанавливать приблизительно в следующих диапазонах: Ом, Гн для любого варианта задания. Мощная однофазная нагрузка создаёт несимметрию токов, что вызывает несимметрию напряжений.

4. Подключить все три симметрирующих элемента с найденными мощностями. Рассчитать переходные процессы. Убедиться, что симметрия трёхфазной сети восстановлена: линейные напряжения и токи равны.

5. Проверить, что при других значениях параметров симметрирующих элементов или при ином их подключении к фазным проводам симметрирования сети достичь не удаётся.

Отчёт по лабораторной работе должен содержать тему и цель работы, схему Штейнметца симметрирующего устройства, расчёт параметров её элементов. Привести схему набора математической модели в Matlab–Simulink и результаты её анализа: графики токов и напряжений без симметрирующих элементов и вместе с ними. Сделать выводы о возможностях и особенностях симметрирующего устройства.

4. Однофазный параметрический источник тока.

Цель работы: математическое моделирование схемы параметрического источника тока на основе индуктивно-емкостного преобразователя.

Порядок выполнения работы

Индуктивно-емкостные преобразователи – наиболее распространённый вид параметрических источников тока (ПИТ), которые обладают практически абсолютной мягкостью внешних характеристик и возможностью стабилизировать большие значения тока при изменении параметров нагрузки.

Рассмотрим ПИТ на основе индуктивно-емкостного преобразователя по схеме однофазной звезды, схема которого показана на рисунке 2.1. В общем случае коэффициент трансформации трансформатора , а также индуктивность дросселя L и ёмкость батареи конденсаторов С могут изменяться. Таким образом ПИТ становится регулируемым.

В фазу А включена первичная обмотка трансформатора, в фазу В - дроссель, имеющий обмотку подмагничивания для регулирования индуктивности, в фазу С включена батарея конденсаторов, ёмкость которой также регулируется. Основным условием стабилизации тока является равенство реактивных сопротивлений дросселя и конденсаторов на частоте сети, т.е.

, или . (2.1)

Действующее значение тока нагрузки рассчитывается по формуле

, (2.2)

где - действующее значение фазного напряжения первичной обмотки трансформатора.

Исходные данные для расчёта параметрических источников тока приведены в таблице ниже.

, Гц	, В	, В	, А
50	6000	75	12000
50	6000	115	12000
50	10000	75	25000
50	10000	150	25000

В этой таблице -частота сети; - линейное напряжение первичной обмотки трансформатора; - вторичное напряжение трансформатора; - номинальный ток нагрузки.

Круговая частота сети находится по формуле (1.4). Номинальное фазное напряжение первичной обмотки трансформатора

. (2.3)

Коэффициент трансформации

. (2.4)

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора

. (2.5)

Реактивное сопротивление стабилизирующих реактивных элементов определяется по формуле, следующей из (2.2)

. (2.6)

Индуктивность и ёмкость реактивных элементов равны

; . (2.7)

Полное сопротивление нагрузки равно

. (2.8)

Активное сопротивление нагрузки принять следующим .

Индуктивное сопротивление будет

. (2.9)

Тогда индуктивность нагрузки

. (2.10)

Полная мощность трансформатора

. (2.11)

Схема набора математической модели в среде Matlab–Simulink, показана на рисунке 2.2. Представленная структура построена на основе готовых моделей отдельных электротехнических устройств, имеющихся в библиотеке SimPowerSystems.

Изображённая модель содержит трёхфазный источник питания Three-Phase Source, трёхфазный измеритель тока и напряжения Three-Phase V-I Measurement. Трансформатор Linear Transformer включается своей первичной обмоткой в фазу А. Вторичная обмотка нагружена на элемент Series RLC Branch (подписан как Zn), в параметрах которого записаны рассчитанные элементы нагрузки и , а ёмкость обозначена inf – бесконечность. Стабилизирующие элементы (подписаны как L и C) также типа Series RLC Branch. В окно их параметров вводится значение индуктивности и ёмкости, найденные по формуле (2.7). В окне параметров трансформатора Linear Transformer активные сопротивления и индуктивности, заданные в относительных единицах, остаются без изменений. Заносятся только свои значения мощности S, частоты сети f , первичное фазное и вторичное напряжение трансформатора. Одиночные амперметры и вольтметры подключаются в ходе работы в случае необходимости.

В решающем устройстве RU собрана схема для определения активной и реактивной мощности параметрического источника тока (ПИТ). В блоке RU реализуются следующие вычисления. Проекции вектора входного напряжения и тока на оси определяются по формулам

; ; (2.12)

; . (2.13)

Активная и реактивная мощности ПИТ находятся по выражениям

; . (2.14)