- •Содержание
- •Лекционный курс
- •1. Теоретические основы передачи и распределения электроэнергии
- •2. Системотехника передачи и распределения электроэнергии
- •2.1. Электроэнергетические системы
- •2.2. Сети передачи и распределения электроэнергии
- •2.2.1 Структура и функции сетей п и рэ
- •2.2.2 Основные требования к сетям п и рэ
- •2.3. Классификация сетей передачи и распределения электроэнергии
- •2.3.1. По признакам, связанным с номинальным напряжением
- •2.3.2. По роду тока
- •2.3.3. По конфигурации
- •2.3.4. По конструктивному исполнению
- •2.4. Элементы сетей передачи и распределения электроэнергии
- •2.4.1. Параметры и схемы замещения линий электропередач
- •2.4.2. Параметры и схемы замещения трансформаторов
- •Практические рекомендации по выполнению работы и использованию программного обеспечения Основы работы с пакетом CircuitMaker
- •Пример 1. Моделирование участка электрической цепи с активным сопротивлением
- •Пример 2. Моделирование участка электрической цепи с активно-индуктивным сопротивлением
- •Типичные ошибки моделирования и способы их исправления
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Задания на защиту лабораторной работы
- •Описание лабораторного стенда нтц–67 «Распределительные сети систем энергоснабжения»
- •Ход выполнения работы Эксперимент №1. Регулирование напряжения методом изменения коэффициента трансформации
- •Эксперимент №2. Регулирование напряжения методом поперечной компенсации мощности конденсаторной батареей
- •Эксперимент №3. Регулирование напряжения методом продольной компенсации мощности конденсаторной батареей
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Задания на защиту лабораторной работы
- •Литература
Пример 2. Моделирование участка электрической цепи с активно-индуктивным сопротивлением
Рассмотрим пример моделирования простейшего участка электрической цепи с активно-индуктивным сопротивлением (см. Error: Reference source not found) для которого амплитуда и частота напряжения генератора составляют соответственно 40 В и 50 гЦ, сопротивление R = 4 Ом и индуктивность L = 10 mГ. Модель схемы в CircuitMaker с заданными исходными данными показана на Error: Reference source not found (индуктивность выбираем в базе данных элементов Passive components/Inductors/Inductor).
Особенностью моделирования схем с индуктивными и емкостными сопротивлениями является наличие переходного процесса при задании старта моделирования в нулевой момент времени, т.е. синусоидальные сигналы переменного тока достигают установившегося значения амплитуды не сразу, а за некоторый интервал времени. Для получения осциллограмм установившегося режима в этом случае следует использовать 3-ий или 4-ый период синусоидального сигнала. В исходных данных к рассматриваемому примеру задана частота 50 гЦ, следовательно конечное время моделирования должно составлять 1/50 = 0,02 с = 20 mс. Зададим параметр Start Time равным 320 = 60 mс, а Stop Time, соответственно, 60 + 20 = 80 mс. задается начальное и конечное значение общего времени моделирования соответственно (Error: Reference source not found). Параметр Step Time задается по тем же правилам, что и в Примере 1.
Результаты моделирования схемы рассматриваемого примера, полученные так же, как и для Примера 1, приведены на Error: Reference source not found.
Как видно по Error: Reference source not found график мгновенной мощности p(t) для активно-индуктивной цепи имеет фрагменты, расположенные ниже оси времени. Это значит, что не вся мощность, отдаваемая источником в цепь, потребляется ею: происходит и обратный переход энергии из цепи к источнику, т.е. реактивная мощность для активно-индуктивной цепи не равна нулю. Также видно, что i(t) отстает от u(t) по времени на некоторую величину , что легко проследить, например, по смещению друг относительно друга во времени нулевых или максимальных значений тока и напряжения. Сдвиг фаз , выражаемый в радианах, с задержкой по времени связан соотношением:
,
следовательно, для расчета необходимо измерить . Выполним это измерение с использованием измерительных курсоров, приближенно установленных в точках, соответствующих нулевым значениям тока и напряжения. Для удобства измерения предварительно перестроим осциллограммы без p(t) и воспользуемся командой Fit Waveforms в пункте меню, вызываемого щелчком правой кнопки мыши по полю построения графиков. Обратите внимание на то, что под нижним полем в графическом меню Measurement Cursors отображается разница между значениями координат Х и Y измерительных курсоров 1 и 2 (Error: Reference source not found), т.е. величина 2,1 mс, а величина сдвига фаз составляет:
0,66 рад.
Важно! Не забывайте, что сдвиг фаз считается положительным, если ток отстает от напряжения, т.е. синусоидальный сигнал тока достигает максимума или нулевого значения позже по времени, чем сигнал напряжения. Такая ситуация имеет место в примере на Error: Reference source not found: сигнал напряжения достигает нулевого значения в момент времени 69,999 mс (см. Measurement Cursor 1), а сигнал тока – в момент времени 72,111 mс (см. Measurement Cursor 2), т.е. задержка по времени тока относительно напряжения положительна, как и соответствующий сдвиг фаз. Аналогично, задержка по времени тока относительно напряжения и сдвиг фаз считается отрицательным, если ток опережает напряжение.
Определение всех прочих параметров схемы по п. 2 хода выполнения работы для данной схемы выполняется также, как и для Примера 1. Результаты выполнения п. 2 хода работы для двух примеров приведены в табл. 4.
Таблица 4 |
|||||||
Схема |
U, В |
I, А |
Um, В |
Im, А |
Pm, Вт |
, с |
, рад |
№1 |
7,071 |
2,828 |
» 9,9953 |
» 3,9947 |
» 39,920 |
0 |
0 |
№2 |
28,490 |
5,571 |
» 39,95 |
» 7,8591 |
» 279,84 |
0,0021 |
0,66 |