Программное обеспечение Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems использует Международную систему единиц (СИ), как описано в следующей таблице.
Количество | Модуль | Символ |
|---|---|---|
Время | второй | s |
Длина | метр | m |
Масса | килограмм | kg |
Энергия | джоуль | J |
Текущий | ампер | A |
Напряжение | вольт | V |
Активная степень | ватт | W |
Полная мощность | вольт-ампер | ВА |
Реактивная мощность | var | var |
Импеданс | Ом | Ω |
Сопротивление | Ом | Ω |
Индуктивность | henry | H |
Емкость | фарада | F |
Потокосцепление | второй вольт | V. s |
Скорость вращения | радианы в секунду | rad/s |
Крутящий момент | ньютон-метр | N.m |
Инерция | килограмм-meter2 | kg.m2 |
Коэффициент трения | второй метр ньютона | N.m.s |
Система на модуль широко используется в промышленности энергосистемы, чтобы выразить значения напряжений, токов, степеней и импедансов различного энергетического оборудования. Это в основном используется в машинах AC и преобразователях.
Для данного количества (напряжение, текущее, степень, импеданс, крутящий момент, и т.д.), на стоимость единицы является значение, связанное с основным количеством.
Обычно следующие два основных значения выбраны:
Основная степень = номинальная степень оборудования
Базовое напряжение = номинальное напряжение оборудования
Все другие основные количества выведены из этих двух основных количеств. Если основная степень и базовое напряжение выбраны, основной ток и основной импеданс определяются естественным правом электрических схем.
Для преобразователя с несколькими обмотками, каждый имеющий различное номинальное напряжение, та же основная степень используется во всех обмотках (номинальная степень преобразователя). Однако согласно вышеупомянутым определениям, существует столько же основных значений сколько обмотки для напряжений, токов и импедансов.
Характеристика насыщения насыщаемого преобразователя дана в форме мгновенного тока по сравнению с мгновенной кривой потокосцепления: [i1 phi1; i2 phi2;..., в phin].
Когда система На модуль используется, чтобы задать преобразователь R L параметры, потокосцепление и текущий в характеристике насыщения должно быть также задано в pu. Соответствующие основные значения
где текущий, напряжение и потокосцепление выражаются соответственно в вольтах, амперах, и секунды вольта.
Для машин AC крутящий момент и скорость могут быть также выражены в pu. Следующие основные количества выбраны:
Основная скорость = синхронная скорость
Основной крутящий момент = крутящий момент, соответствующий в основной степени и синхронной скорости
Вместо того, чтобы задать инерцию ротора в kg*m2, вы обычно давали бы инерции постоянный H, заданный как
Постоянная инерция выражается в секундах. Для больших машин эта константа составляет приблизительно 3 - 5 секунд. Инерция, постоянная из 3 секунд, означает, что энергия, сохраненная во вращающейся детали, могла предоставить номинальную загрузку в течение 3 секунд. Для маленьких машин H ниже. Например, для двигателя на 3 л. с., это может быть между 0,5 и 0,7 секундами.
Рассмотрите, например, трехфазный 2D извилистый преобразователь. Следующие типичные параметры могли быть обеспечены производителем:
Номинальная степень = общее количество на 300 кВА для трех фаз
Номинальная частота = 60 Гц
Обмотка 1: соединенный в wye, номинальное напряжение = от линии к линии RMS на 25 кВ
сопротивление 0.01 pu, реактивное сопротивление утечки = 0.02 pu
Обмотка 2: соединенный в дельте, номинальное напряжение = 600-вольтовый от линии к линии RMS
сопротивление 0.01 pu, реактивное сопротивление утечки = 0.02 pu
Намагничивание потерь при номинальном напряжении в % номинального тока:
Резистивный 1%, индуктивный 1%
Основные значения для каждого однофазного преобразователя сначала вычисляются:
Для обмотки 1:
Основная степень | 300 кВА/3 = 100e3 ВА/фаза |
Базовое напряжение | 25 kV/sqrt (3) = 14 434-вольтовая RMS |
Основной ток | 100e3/14434 = RMS на 6,928 А |
Основной импеданс | 14434/6.928 = 2083 Ω |
Основное сопротивление | 14434/6.928 = 2083 Ω |
Основная индуктивность | 2083/(2π*60) = 5.525 H |
Для обмотки 2:
Основная степень | 300 кВА/3 = 100e3 ВА |
Базовое напряжение | 600-ВОЛЬТОВАЯ RMS |
Основной ток | 100e3/600 = RMS на 166,7 А |
Основной импеданс | 600/166.7 = 3.60 Ω |
Основное сопротивление | 600/166.7 = 3.60 Ω |
Основная индуктивность | 3.60/(2π*60) = 0.009549 H |
Значения сопротивления обмотки и индуктивности утечки, выраженной в единицах СИ, поэтому
Для обмотки 1: R1 = 0.01 * 2083 = 20,83 Ω; L1 = 0.02*5.525 = 0.1105 H
Для обмотки 2: R2 = 0.01 * 3.60 = 0,0360 Ω; L2 = 0.02*0.009549 = 0,191 мГн
Для ветви намагничивания, намагничивая потери 1%-го резистивного и 1%-го индуктивного среднего значения Комната сопротивления намагничивания 100 pu и индуктивности намагничивания Lm 100 pu. Поэтому значения, выраженные в единицах СИ, упомянутых при обмотке 1,
Комната = 100*2083 = 208.3 kΩ
Lm = 100*5.525 = 552.5 H
Теперь считайте трехфазный четырехполюсный блок Asynchronous Machine в единицах СИ обеспеченным в библиотеке Machines библиотеки Fundamental Blocks. Это оценивается 3 л. с., 220-вольтовый от линии к линии RMS, 60 Гц.
Статор и сопротивление ротора и индуктивность упомянули статор,
RS = 0,435 Ω; Ls = 2 мГн
RR = 0,816 Ω; Lr = 2 мГн
Взаимной индуктивностью является Lm = 69,31 мГн. Инерцией ротора является J = 0,089 kg.m2.
Основные количества для одной фазы вычисляются можно следующим образом:
Основная степень | 3 HP*746VA/3 = 746 ВА/фазы |
Базовое напряжение | 220 V/sqrt (3) = 127,0-вольтовая RMS |
Основной ток | 746/127.0 = 5.874 RMS |
Основной импеданс | 127.0/5.874 = 21.62 Ω |
Основное сопротивление | 127.0/5.874 = 21.62 Ω |
Основная индуктивность | 21.62/(2π*60) = 0.05735 H = 57,35 мГн |
Основная скорость | 1 800 об/мин = 1800* (2π)/60 = 188,5 радианов/секунда |
Основной (3-фазовый) крутящий момент | 746*3/188.5 = 11,87 ньютон-метров |
Используя вышеупомянутые основные значения, можно вычислить значения в на модули.
RS = 0.435 / 21.62 = 0.0201 pu Ls = 2 / 57.35 = 0.0349 pu
RR = 0.816 / 21.62 = 0.0377 pu Lr = 2 / 57.35 = 0.0349 pu
Lm = 69.31/57.35 = 1.208 pu
Инерция вычисляется от инерции J, синхронная скорость и номинальная степень.
Если вы открываете диалоговое окно блока Asynchronous Machine в pu модулях, обеспеченных в библиотеке Machines Основных Блоков (powerlib) библиотека, вы находите, что параметры в pu - те вычисленные выше.
При отображении мгновенного напряжения и форм тока на графиках или осциллографах, вы обычно рассматриваете пиковое значение номинального синусоидального напряжения как 1 pu. Другими словами, основные значения, используемые в напряжении и токах, являются значениями RMS, данными выше умноженного на .
Вот главные причины для использования системы на модуль:
Когда значения выражаются в pu, сравнение электрических количеств с их "нормальными" значениями является прямым.
Например, переходное напряжение, достигающее максимума 1.42 pu, сразу указывает, что это напряжение превышает номинальную стоимость на 42%.
Значения импедансов, выраженных в pu, остаются довольно постоянными безотносительно степени и номинальных напряжений.
Например, для всех преобразователей в 3 кВА к диапазону мощности на 300 кВА, реактивное сопротивление утечки варьируется приблизительно между 0.01 pu и 0.03 pu, тогда как сопротивление обмотки варьируется между 0.01 pu и 0.005 pu, безотносительно номинального напряжения. Для преобразователей в 300 кВА к 300 областям значений MVA реактивное сопротивление утечки варьируется приблизительно между 0.03 pu и 0.12 pu, тогда как сопротивление обмотки варьируется между 0.005 pu и 0.002 pu.
Точно так же для существенного полюса синхронные машины, синхронное реактивное сопротивление Xd обычно между 0.60 и 1.50 pu, тогда как подпереходное реактивное сопротивление X'd обычно между 0.20 и 0.50 pu.
Это означает, что, если вы не знаете параметры для преобразователя на 10 кВА, вы не совершаете существенную ошибку путем принятия среднего значения 0.02 pu для реактивных сопротивлений утечки и 0.0075 pu для сопротивления обмотки.
Вычисления с помощью системы на модуль упрощены. Когда все импедансы в энергосистеме мультинапряжения выражаются на общей политической поддержке и на номинальных напряжениях различных подсетей, общий импеданс в pu, замеченном в одной шине, получен путем простого добавления всех импедансов в pu, не учитывая отношения преобразователя.