лабы / Лабораторная работа №3 / Отчёт

Министерство образования Российской Федерации

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Лабораторная работа № 3

по курсу «Математическое моделирование в электроэнергетике»

ПРОГРАММИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА РАЗВЕТВЛЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Выполнил:

Ст. гр. 12-НБ-ЭЭ2

Черкасов.А.В

12-НБк-155

Проверил:

Беседин Е.А

Краснодар, 2014

ЦЕЛЬ И ПРОГРАММА РАБОТЫ

1 Целью работы является изучение использования основных численных алгоритмов в среде MathCad для расчета параметров разветвленных электрических цепей.

2 В программу работы входит:

а) составление программы и расчет электрической цепи методом контурных токов;

б) составление программы и расчет электрической цепи методом узловых напряжений;

в) составление программы и расчет параметров трехфазной электрической сети в нормальном режиме;

г) составление программы и расчет параметров трехфазной электрической сети при обрыве нейтрального провода;

д) оформление отчета.

З А Д А Н И Е

к лабораторной работе № 3

1. В соответствии с вариантом задания выполнить расчет электрической цепи методами контурных токов и узловых напряжений. Вариант схемы выбирается по последней цифре зачетной книжки.

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3

Вариант 4 Вариант 5 Вариант 6

Вариант 7 Вариант 8

Вариант 9 Вариант 10

Параметры схемы

Е1	Е2	Е3	Е4	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7	Z8
10	20	5-5j	100	1	2	3	8	12	100	1-10j	5+5j

2. Для трехфазной электрической сети провести анализ напряжений у потребителей в нормальном и аварийном (обрыв нулевого провода) режимах. Построить графики его изменения в зависимости от мощности нагрузки.

Параметры трехфазной сети выбираются по предпоследней цифре зачетной книжки.

Вариант	Исходные данные
	l1	l2	l3	S1	S2	P1	cos1	P2	cos2	P3	cos3
	м	м	м	мм2	мм2	кВт		кВт		кВт
1	100	10	5	20	10	110	0,85	2	0,85	2	0,85
2	150	20	6	20	10	1	0,8	120	0,9	2	0,85
3	200	20	7	30	10	2	0,9	1	0,8	120	0,85
4	250	10	8	30	6	3	0,95	115	0,7	2	0,85
5	300	30	9	30	10	115	0,75	2	0,85	2	0,7
6	200	10	10	20	6	2	0,9	115	0,8	1	0,85
7	100	5	20	10	10	1	0,95	2	0,7	115	0,85
8	200	10	5	10	10	2	0,8	120	0,7	2	0,7
9	250	10	5	20	6	115	0,8	2	0,8	2	0,8
10	150	10	5	10	10	2	0,9	2	0,8	120	0,9

Задание принял студент: Черкасов.А.В

Группа: 12-НБ-ЭЭ2

Предпоследняя цифра зачетной книжки: 5

Последняя цифра зачетной книжки: 5

Выполнение работы:

1. Составляем программу в среде «MathCad» для расчета электрической цепи методом контурных токов. Файл «lr3.1(МКТ)mcd» в папке «Лабораторная работа № 3».

2. Составляем программу в среде «MathCad» для расчета электрической цепи методом узловых напряжений. Файл «lr3.2.(МУН)mcd» в папке «Лабораторная работа № 3».

3. Составляем программу в среде «MathCad» для расчета параметров трехфазной электрической сети в нормальном режиме. Файл «lr3.2.mcd» в папке «Лабораторная работа № 3».

4. Составляем программу в среде «MathCad» для расчета параметров трехфазной электрической сети при обрыве нейтрального провода.

Для этого изменяем величину сопротивления нулевого провода кабеля питания (это сопротивление Z9 по расчетной схеме). Принимаем и проводим расчет для тех же нагрузок Р3, что и в нормальном режиме. Файл «lr3.2.mcd» в папке «Лабораторная работа № 3».

Краткие выводы по выполненной работе:

МКТ. Одним из способов понижения порядка решаемой системы уравнений состояния электрической цепи является использование метода контурных уравнений. Если узловые уравнения базируются на первом законе Кирхгофа и законе Ома, то контурные уравнения базируются на втором законе Кирхгофа и законе Ома. Количество этих уравнений равно количеству независимых контуров (). Используя эти уравнения, по известным токам в хордах графа схемы замещения можно определить токи в ветвях дерева графа и, следовательно, токи во всех ветвях.

МУН. Задача расчета - определение токов в ветвях схемы замещения, напряжений в ее узловых точках и соответствующих им мощностей. В общем случае для замкнутой схемы замещения эта задача решается следующим образом. Составляется обобщенное уравнение состояния, которое решается относительно токов в ветвях. По найденной матрице определяются падения напряжения на вет­вях схемы согласно уравнению закона Ома. Далее нахо­дятся напряжения узлов относительно балансирующего .

Последовательность расчета параметров установив­шегося режима электрической системы характеризуется тем, что на этапе определения токов в ветвях решается система урав­нений порядка , где – число ветвей. Если же использовать другую последовательность, то порядок решаемой системы уравнений будет равен . Поскольку число ветвей превышает на число независимых контуров (), то для сложных замкнутых схем можно получить существенное понижение порядка решаемой системы урав­нений.

Система, состоящая из () уравнений, связывающих напря­жения узлов относительно балансирующего с задающими токами в узлах и ЭДС в ветвях, называется системой узловых уравнений. Она широко применяется в практике расчетов установившихся ре­жимов сложных электрических систем.

Зависимости:

При увеличении мощности P2 в нормальном режиме происходит падение напряжения в третьем контуре, а в остальных – увеличение. Такие зависимости получаются из-за изменения Zn, которое влияет на получаемое напряжение, а на Zn влияет мощность P, поэтому при изменении мощности изменяется напряжение.

Рисунок1 – график зависимости Р от U_NOR (нормальный режим)

При аварийном режиме изменение напряжения происходит как и при нормальном режиме, но с большей скоростью. Это объясняется тем, что в режиме ХХ Zn имеют намного большие значения в поврежденной фазе, чем в нормальном режиме.

Рисунок2 – график зависимости Р от U_OBR (аварийный режим)

Предпоследняя цифра зачетной книжки: 5

Последняя цифра зачетной книжки: 5