3.2.4. Электротехнические элементы Elements
Пиктограммы всех элементов этого раздела библиотеки SimPowerSystems представлены в окне Library: powerlib2/Elements (рис. 3.14). В данном разделе содержатся пассивные электротехнические элементы, магнитно-связанные катушки, трансформаторы и т.п.
Последовательная RLC-цепь Series RLC Branch
Пиктограмма последовательной RLC-цепи:
Назначение – модель цепи с резистором, индуктивностью и конденсатором, соединенными последовательно.
Рис. 3.14. Окно с пиктограммами блоков библиотеки Elements.
Параметры блока:
Resistance R (Ohms) – сопротивление R (величина активного сопротивления цепи). Для того чтобы исключить резистор из цепи, значение сопротивления в окне параметров блока нужно задать равным нулю. При этом на пиктограмме блока резистор будет отсутствовать.
Inductance L (H) – индуктивность L (величина индуктивности цепи). Для исключения индуктивности из цепи ее значение следует задать в окне параметров блока равным нулю. При этом на пиктограмме блока индуктивность будет отсутствовать.
Capacitance C (F) – емкость С (величина емкости цепи). Для исключения конденсатора из цепи значение емкости следует задать в окне параметров блока равным inf (бесконечность). При этом на пиктограмме блока конденсатор будет отсутствовать.
Measurements – задаются переменные, передаваемые для измерения в блок Multimeter. Значение параметра выбирается из списка:
- None – нет переменных для отображения;
- Branch voltage – напряжение на зажимах цепи;
- Branch current – ток цепи;
- Branch voltage and current – напряжение и ток цепи.
Отображаемым сигналам в блоке Multimeter присваиваются обозначения: Ub : (имя блока) – напряжение цепи, Ib : (имя блока) – ток цепи.
Параллельная RLC-цепь Parallel RLC Branch
Пиктограмма параллельной RLC-цепи:
Назначение – модель цепи из резистора, индуктивности и конденсатора, соединенных параллельно.
Параметры блока:
Resistance R (Ohms) – сопротивление R (величина активного сопротивления цепи). Для исключения резистора из цепи значение сопротивления в окне параметров блока нужно задать равным inf (бесконечность). При этом на пиктограмме блока резистор будет отсутствовать.
Inductance L (H) – индуктивность (величина индуктивности цепи). Для исключения индуктивности из цепи ее значение следует задать в окне параметров блока равным inf (бесконечность). При этом на пиктограмме блока индуктивность будет отсутствовать.
Capacitance C (F) – емкость (величина емкости цепи). Для исключения конденсатора из цепи значение емкости следует задать в окне параметров блока равным нулю. При этом на пиктограмме блока конденсатор будет отсутствовать.
Measurements – измеряемые переменные. Задаются переменные, передаваемые для измерения в блок Multimeter. Значение параметра выбирается из списка:
- None – нет переменных для отображения;
- Branch voltage – напряжение на зажимах цепи;
- Branch current – ток цепи;
- Branch voltage and current – напряжение и ток цепи.
Отображаемым сигналам в блоке Multimeter присваиваются обозначения: Ub : (имя блока) – напряжение цепи, Ib : (имя блока) – ток цепи.
Series RLC Load, Parallel RLC Load
Такие блоки как последовательная RLC нагрузка “Series RLC Load” и параллельная RLC нагрузка “Parallel RLC Load”:
аналогичны рассмотренным выше двум блокам, а их отличие состоит в установке параметров, которые задаются через мощности элементов при номинальном напряжении и частоте.
Последовательная трехфазная RLC-цепь 3-Phase Series RLC Branch
Пиктограмма последовательной трехфазной RLC-цепи:
Трехфазный аналог однофазной последовательной RLC-цепи, но в окне задания параметров блока отсутствует графа Measurements. Измерения производятся блоком “Three-Phase V-I Measurement” из библиотеки “SimPowerSystems\Measurements\”.
Параллельная трехфазная RLC-цепь 3-Phase Parallel RLC Branch
Пиктограмма параллельной трехфазной RLC-цепи:
Трехфазный аналог однофазной параллельной RLC-цепи, но в окне задания параметров блока отсутствует графа Measurements. Измерения производятся блоком “Three-Phase V-I Measurement” из библиотеки “SimPowerSystems\Measurements\”.
Линейный трансформатор Linear Transformer
Пиктограмма линейного трансформатора:
Назначение – моделирует линейный трансформатор. Модель трех- или двухобмоточного однофазного трансформатора без учета нелинейности характеристики намагничивания материала сердечника. Схема замещения трансформатора принятая в MATLAB\SimPowerSystems показана на рис. 3.15 и, по сути, представляет собой Т-образную схему замещения (рис. 1.7).
Параметры блока:
Nominal power and frequency [Pn (VA), fn (Hz)] – номинальная полная мощность и номинальная частота.
Рис. 3.15. Схема замещения трехобмоточного линейного трансформатора “Linear Transformer” в MATLAB\SimPowerSystems.
Winding 1 parameters [V1(Vrms), R1(pu), L1(pu)] – параметры первичной обмотки: действующее значение напряжения обмотки (nominal voltage), приведенные активное сопротивление (resistance) и индуктивность рассеяния (leakage reactance) обмотки;
Winding 2 parameters [V2(Vrms), R2(pu), L2(pu)] – параметры вторичной обмотки: действующее значение напряжения обмотки, приведенные активное сопротивление и индуктивность рассеяния обмотки;
Если флажок “three windings transformer” выставлен, то трансформатор - трехобмоточный, а если флажок снят – двухобмоточный.
Winding 3 parameters [V3(Vrms), R3(pu), L3(pu)] – параметры третьей обмотки;
Magnetization resistance and reactance [Rm(pu), Lm(pu)] – сопротивление и индуктивность цепи намагничивания;
Measurements – измеряемые переменные. Значение параметра выбирается из списка:
- None – нет переменных для отображения;
- Winding voltages – напряжения обмоток;
- Winding currents – токи обмоток;
- Magnetization current – ток намагничивания;
- All voltages and currents – все напряжения и токи.
Активные сопротивления и индуктивности обмоток, а также цепи намагничивания задаются в относительных единицах. Для каждой обмотки относительные значения сопротивления и индуктивности вычисляются из выражений:
, 
,
где
и
– относительные значения сопротивления
и индуктивности,
и
– абсолютные значения сопротивления
и индуктивности,
– номинальное действующее значение
напряжения обмотки,
– базисное сопротивление,
– базисная индуктивность.
Рассчитанные относительные параметры обмоток оказываются одинаковыми. Параметры цепи намагничивания можно найти через величину тока намагничивания, задаваемую в процентах от номинального тока. Так при активной и реактивной составляющих тока намагничивания, равных 0,2%, сопротивление и индуктивность цепи намагничивания будут равны 1/0,002 = 500 о.е.
Трехфазный трансформатор Three-Phase Transformer (Two Windings)
Пиктограмма трехфазного трансформатора:
Назначение – моделирует трехфазный трансформатор и, по сути, представляет собой три независимых однофазных трансформатора.
Параметры блока:
Nominal power and frequency [Pn (VA), fn (Hz)] – номинальная полная мощность трехфазного трансформатора и номинальная частота.
Winding 1 parameters [V1 Ph-Ph (Vrms), R1(pu), L1(pu)] – параметры первичной стороны: действующее значение линейного (межфазного) напряжения, приведенные активное сопротивление и индуктивность рассеяния обмотки;
Winding 2 parameters [V2 Ph-Ph (Vrms), R2(pu), L2(pu)] – параметры вторичной стороны: действующее значение линейного (межфазного) напряжения, приведенные активное сопротивление и индуктивность рассеяния обмотки;
Winding 1 (ABC) connection, Winding 2 (abc) connection – схемы соединения первичной и вторичной сторон, выбираются из списка:
Y – звезда (нейтральная точка N не выводится);
Yn – звезда с нулевым проводом (нейтральная точка N выводится);
Yg – звезда с заземленной нейтралью;
Delta (D1) – треугольник с отставанием по фазе к звезде -30º (delta lagging Y by 30 degrees);
Delta (D11) – треугольник с опережением по фазе к звезде +30º (delta leading Y by 30 degrees).
В модели может учитываться нелинейность характеристики намагничивания материала сердечника, если выставлен флаг в графе “Saturable core”.
Magnetization resistance and reactance [Rm(pu), Lm(pu)] – сопротивление и индуктивность цепи намагничивания.
В разделе Measurements задаются переменные, передаваемые для измерения в блок Multimeter.
Блок трехфазного трансформатора Three-Phase Transformer (Three Windings) подобен выше приведенному, имеет дополнительную третью обмотку и имеется возможность использования первой обмотки в качестве входа или выхода (смена режима в Port Configuration).