Elements – электротехнические элементы

Пиктограмма (рисунок 2.43).

Рисунок 2.43

Назначение: моделирует последовательное включение резистора, индуктивности и конденсатора.

Окно задания параметров (рисунок 2.44).

Рисунок 2.44

Параметры блока:

- Branch type:

[Тип схемы]. Выбирается один из вариантов реализации схемы.

- Resistance R (Ohms):

[Сопротивление (Ом)]. Величина активного сопротивления. Для исключения резистора из цепи значение сопротивления нужно задать равным нулю. В этом случае на пиктограмме блока резистор отображаться не будет.

- Inductance L (H):

[Индуктивность (Гн)]. Величина индуктивности. Для исключения индуктивности из цепи ее величину нужно задать равным нулю. В этом случае на пиктограмме блока индуктивность отображаться не будет.

- Set the initial inductor current:

[Установить начальное значение тока в индуктивности].

- Capacitance C (F):

[Емкость (Ф)]. Величина емкости. Для исключения конденсатора из цепи значение емкости нужно задать равной inf (бесконечность). В этом случае конденсатор на пиктограмме блока показан не будет.

- Set the initial capacitor voltage:

[Установить начальное значение напряжения на емкости].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Параметр позволяет выбрать, передаваемые в блок Multimeter, переменные, которые затем можно увидеть с помощью блока Scope. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage – напряжение на зажимах цепи,

- Branch current – ток цепи,

- Branch voltage and current – напряжение и ток цепи.

Отображаемым сигналам в блоке Multimeter присваиваются метки:

- Ib – ток цепи,

- Ub – напряжение цепи.

Пример: на рисунке 2.45 показана схема с использованием последовательного колебательного контура. На схеме источник переменного напряжения амплитудой 100 В и частотой 50 Гц подключается к цепи с параметрами: R = 0, 1 Ом, L = 0, 001 Гн и C = 0, 001 Ф.

Рисунок 2.45

Пример (Series_RLC_Branch_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.46).

Рисунок 2.46

Назначение: моделирует параллельное включение резистора, индуктивности и конденсатора.

Окно задания параметров (рисунок 2.47).

Параметры блока:

- Branch type:

[Тип схемы]. Выбирается один из вариантов реализации схемы.

- Resistance R (Ohms):

[Сопротивление (Ом)]. Величина активного сопротивления. Для исключения резистора из цепи значение сопротивления нужно задать равным inf (бесконечность).

Рисунок 2.47

В этом случае на пиктограмме блока резистор отображаться не будет.

- Inductance L (H):

[Индуктивность (Гн)]. Величина индуктивности. Для исключения индуктивности из цепи ее величину нужно задать равной inf (бесконечность). В этом случае на пиктограмме блока индуктивность отображаться не будет.

- Set the initial inductor current:

[Установить начальное значение тока в индуктивности].

- Capacitance C (F):

[Емкость (Ф)]. Величина емкости. Для исключения конденсатора из цепи значение емкости нужно задать равной нулю. В этом случае конденсатор на пиктограмме блока показан не будет.

- Set the initial capacitor voltage:

[Установить начальное значение напряжения на емкости].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Параметр позволяет выбрать, передаваемые в блок Multimeter, переменные, которые затем можно увидеть с помощью блока Scope. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage – напряжение на зажимах цепи,

- Branch current – ток цепи,

- Branch voltage and current – напряжение и ток цепи.

Отображаемым сигналам в блоке Multimeter присваиваются метки:

- Ib – ток цепи,

- Ub – напряжение цепи.

Пример: на рисунке 2.48 показана схема с использованием параллельного колебательного контура. На схеме источник переменного напряжения амплитудой 100 В и частотой 50 Гц подключается к цепи с параметрами: R = 0, 1 Ом, L = 0, 1*10^-3 Гн и C = 0, 01*10^-3 Ф.

Рисунок 2.48

Пример (Parallel_RLC_Branch_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.49).

Рисунок 2.49

Назначение: моделирует последовательное включение резистора, индуктивности и конденсатора. Параметры цепи задаются через мощности цепи при номинальном напряжении и частоте.

Окно задания параметров (рисунок 2.50).

Параметры блока:

- Nominal voltage Vn (Vrms):

[Номинальное напряжение (В)]. Значение действующего напряжения цепи, для которого определены мощности элементов.

- Nominal frequency fn (Hz):

[Номинальная частота (Гц)]. Значение частоты, для которого определены мощности элементов.

- Active power P (W):

[Активная мощность (Вт)].

- Inductive reactive power QL (positive var):

[Реактивная мощность индуктивности (ВАр)]. Потребляемая индуктивностью реактивная мощность.

- Capacitive reactive power QC (negative var):

[Реактивная мощность емкости (ВАр)]. Отдаваемая конденсатором реактивная мощность. В графе вводится абсолютное значение мощности (без учета знака).

- Set the initial capacitor voltage:

[Установить начальное значение напряжения на емкости].

- Capacitor initial voltage (V):

[Начальное напряжение на емкости (В)].

- Set the initial inductor current:

[Установить начальное значение тока в индуктивности].

- Inductor initial current (A)

[Начальный ток в индуктивности (А)].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Параметр позволяет выбрать, передаваемые в блок Multimeter, переменные. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage – напряжение на зажимах цепи,

- Branch current – ток цепи,

- Branch voltage and current – напряжение и ток цепи.

Рисунок 2.50

Отображаемым сигналам в блоке Multimeter присваиваются метки:

- Ib – ток цепи,

- Ub – напряжение цепи.

Величины мощностей могут быть определены по следующим выражениям:

(2.10)

(2.11)

(2.12)

где P – активная мощность,

Q_L – реактивная мощность индуктивности,

Q_С – реактивная мощность емкости,

ω – круговая частота напряжения,

U – действующее значение напряжения.

Пример: на рисунке 2.51 показана схема с использованием последовательной нагрузочной цепи. На схеме источник переменного напряжения амплитудой 100 В и частотой 50 Гц подключается к цепи с параметрами: U_н = 100 В, f_н = 50 Гц, P = 121, 347 Вт, Q_L = 381, 224 ВАр и Q_C = 3863 ВАр. При выбранных нагрузочных параметрах значения сопротивления, индуктивности и емкости будут равны параметрам последовательной RLC-цепи, показанной на рисунке 2.45.

Рисунок 2.51

Пример (Series_ RLC_ Load_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.52).

Рисунок 2.52

Назначение: моделирует параллельное включение резистора, индуктивности и конденсатора.

Параметры цепи задаются через мощности цепи при номинальном напряжении и частоте.

Окно задания параметров (рисунок 2.53).

Рисунок 2.53

Параметры блока:

- Nominal voltage Vn (Vrms):

[Номинальное напряжение (В)]. Значение действующего напряжения цепи, для которого определены мощности элементов.

- Nominal frequency fn (Hz):

[Номинальная частота (Гц)]. Значение частоты, для которого определены мощности элементов.

- Active power P (W):

[Активная мощность (Вт)].

- Inductive reactive power QL (positive var):

[Реактивная мощность индуктивности (ВАр)]. Потребляемая индуктивностью реактивная мощность.

- Capacitive reactive power QC (negative var):

[Реактивная мощность емкости (ВАр)]. Отдаваемая конденсатором реактивная мощность. В графе вводится абсолютное значение мощности (без учета знака).

- Set the initial capacitor voltage:

[Установить начальное значение напряжения на емкости].

- Capacitor initial voltage (V):

[Начальное напряжение на емкости (В)].

- Set the initial inductor current:

[Установить начальное значение тока в индуктивности].

- Inductor initial current (A)

[Начальный ток в индуктивности (А)].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Параметр позволяет выбрать, передаваемые в блок Multimeter, переменные. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage – напряжение на зажимах цепи,

- Branch current – ток цепи,

- Branch voltage and current – напряжение и ток цепи.

Отображаемым сигналам в блоке Multimeter присваиваются метки:

- Ib – ток цепи,

- Ub – напряжение цепи.

Величины мощностей могут быть определены по следующим выражениям:

(2.13)

(2.14)

(2.15)

где P – активная мощность,

Q_L – реактивная мощность индуктивности,

Q_С – реактивная мощность емкости,

ω – круговая частота напряжения,

U – действующее значение напряжения.

Пример:

На рисунке 2.54 показана схема с использованием последовательной нагрузочной цепи.

На схеме источник переменного напряжения амплитудой 100 В и частотой 50 Гц подключается к цепи с параметрами: U_н = 100 В, f_н = 50 Гц, P = 100 кВт, Q_L = 318, 3 кВАр и Q_C = 31, 42 ВАр.

При выбранных нагрузочных параметрах значения сопротивления, индуктивности и емкости будут равны параметрам параллельной RLC-цепи, показанной на рисунке 2.48.

Пример (Parallel_RLC_Load_1.zip).

Рисунок 2.54

Пиктограмма (рисунок 2.55).

Рисунок 2.55

Назначение: моделирует трехфазную цепь, состоящую из трех RLC-цепей.

Окно задания параметров (рисунок 2.56).

Рисунок 2.56

Параметры блока:

- Branch type:

[Тип схемы]. Выбирается один из вариантов реализации схемы.

- Resistance R (Ohms):

[Сопротивление (Ом)]. Величина активного сопротивления в одной фазе.

Для исключения резистора из цепи значение сопротивления нужно задать равным нулю.

В этом случае на пиктограмме блока резистор отображаться не будет.

- Inductance L (H):

[Индуктивность (Гн)]. Величина индуктивности в одной фазе.

Для исключения индуктивности из цепи ее величину нужно задать равным нулю.

В этом случае на пиктограмме блока индуктивность отображаться не будет.

- Capacitance C (F): [Емкость (Ф)]. Величина емкости в одной фазе.

Для исключения конденсатора из цепи значение емкости нужно задать равной inf (бесконечность).

В этом случае конденсатор на пиктограмме блока показан не будет.

Пример: на рисунке 2.57 показана схема, в которой трехфазная последовательная RLC-цепь подключается к трехфазному источнику напряжения с действующим значением линейного напряжения 25 кВ и частотой 50 Гц.

Подключение осуществляется с помощью блока 3-Phase Breaker. Параметры цепи выбраны следующими: R = 0, 1 Ом, L = 0, 1*10^-3 Гн и C = 0, 05*10^-3 Ф.

Для измерения тока в трехфазной системе использован блок Three-Phase V-I Measurement. На рисунке показана также схема блока 3-Phase Series RLC Branch.

Рисунок 2.57

Пример (Three_Phase_Series_RLC_Branch_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.58).

Рисунок 2.58

Назначение: моделирует трехфазную цепь, состоящую из трех параллельных RLC-цепей. На рисунке показана также схема блока 3-Phase Parallel RLC Branch.

Окно задания параметров (рисунок 2.59).

Рисунок 2.59

Параметры блока:

- Branch type:

[Тип схемы]. Выбирается один из вариантов реализации схемы.

- Resistance R (Ohms):

[Сопротивление (Ом)]. Величина активного сопротивления в одной фазе. Для исключения резистора из цепи значение сопротивления нужно задать равным inf (бесконечность). В этом случае на пиктограмме блока резистор отображаться не будет.

- Inductance L (H):

[Индуктивность (Гн)]. Величина индуктивности в одной фазе. Для исключения индуктивности из цепи ее величину нужно задать равной inf (бесконечность). В этом случае на пиктограмме блока индуктивность отображаться не будет.

- Capacitance C (F):

[Емкость (Ф)]. Величина емкости в одной фазе. Для исключения конденсатора из цепи значение емкости нужно задать равной нулю. В этом случае конденсатор на пиктограмме блока показан не будет.

Пример: на рисунке 2.60 показана схема, в которой трехфазная параллельная RLC-цепь подключается к трехфазному источнику напряжения с действующим значением линейного напряжения 25 кВ и частотой 50 Гц.

Рисунок 2.60

Параметры цепи выбраны следующими: R = 0, 1 Ом,

L = 0, 1*10^-3 Гн и C = 0, 01*10^-3 Ф. На рисунке показана также схема блока 3-Phase Parallel RLC Branch.

Пример (Three_Phase_Parallel_RLC_Branch _1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.61).

Рисунок 2.61

Назначение: моделирует трехфазную цепь, состоящую из трех последовательных RLC-нагрузок. Схема соединения цепей – звезда с заземленной нейтралью. Параметры цепи задаются через мощности фаз цепи при номинальном напряжении и частоте.

Окно задания параметров (рисунок 2.62).

Параметры блока:

- Configuration:

[Конфигурация]. Выбор конфигурации нагрузки.

- Nominal phase-phase voltage Vn (Vrms):

[Номинальное линейное напряжение (В)]. Значение действующего линейного напряжения цепи, для которого определены мощности элементов.

- Nominal frequency fn (Hz):

[Номинальная частота (Гц)]. Значение частоты, для которого определены мощности элементов.

- Active power P (W):

[Активная мощность на три фазы (Вт)].

- Inductive reactive power QL (positive var):

[Реактивная мощность индуктивности на три фазы (ВАр)]. Потребляемая индуктивностью реактивная мощность.

- Capacitive reactive power Q_C (negative var):

[Реактивная мощность емкости на три фазы (ВАр)]. Отдаваемая конденсатором реактивная мощность.

В графе вводится абсолютное значение мощности (без учета знака).

Пример: на рисунке 2.63 показана схема с использованием трехфазной последовательной нагрузочной цепи.

Рисунок 2.62

На схеме источник переменного напряжения с действующим значением линейного напряжения 25 кВ и частотой 50 Гц подключается к цепи с параметрами: U_н = 25 кВ, f_н = 50 Гц, P = 188, 7 МВт, Q_L = 59.29 МВАр и Q_C = 120, 1 МВАр.

При выбранных нагрузочных параметрах значения сопротивления, индуктивности и емкости будут равны параметрам трехфазной последовательной RLC-цепи, показанной на рисунке 2.57.

На рисунке показана также схема блока 3-Phase Series RLC Load.

Пример (Three_Phase_Series_RLC_Load_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.64).

Назначение: моделирует трехфазную цепь, состоящую из трех параллельных RLC-нагрузок. Схема соединения цепей – звезда с заземленной нейтралью. Параметры цепи задаются через мощности фаз цепи при номинальном напряжении и частоте.

Рисунок 2.63

Рисунок 2.64

Окно задания параметров (рисунок 2.65).

Рисунок 2.65

Параметры блока:

- Configuration:

[Конфигурация]. Выбор конфигурации нагрузки.

- Nominal phase-phase voltage Vn (Vrms): [Номинальное линейное напряжение (В)]. Значение действующего линейного напряжения цепи, для которого определены мощности элементов.

- Nominal frequency fn (Hz):

[Номинальная частота (Гц)]. Значение частоты, для которого определены мощности элементов.

- Active power P (W):

[Активная мощность на три фазы (Вт)].

- Inductive reactive power QL (positive var):

[Реактивная мощность индуктивности на три фазы (ВАр)]. Потребляемая индуктивностью реактивная мощность.

- Capacitive reactive power QC (negative var):

[Реактивная мощность емкости на три фазы (ВАр)]. Отдаваемая конденсатором реактивная мощность. В графе вводится абсолютное значение мощности (без учета знака).

Пример: на рисунке 2.66 показана схема с использованием последовательной нагрузочной цепи.

На схеме источник переменного напряжения с действующим значением линейного напряжения 25 кВ и частотой 50 Гц подключается к цепи с параметрами: U_н = 25 кВ, f_н = 50 Гц, P = 2083 МВт, Q_L = 6631 МВАр и Q_C = 654.5 кВАр.

При выбранных нагрузочных параметрах значения сопротивления, индуктивности и емкости будут равны параметрам параллельной RLC-цепи, показанной на рисунке 2.70.

На рисунке показана также схема блока 3-Phase Parallel RLC Load.

Рисунок 2.66

Пример (Three_Phase_Parallel_RLC_Load_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.67).

Рисунок 2.67

Назначение: трехфазный блок динамической нагрузки моделирует трехфазную, трехпроводную динамическую нагрузку, чья активная мощность P и реактивная мощность Q изменяются как функция напряжения прямой последовательности. Токи обратной и нулевой последовательности не моделируются, поэтому фазные токи нагрузки являются сбалансированными даже при не сбалансированных напряжениях.

Полное сопротивление нагрузки сохраняется постоянным, если напряжение на зажимах нагрузки более низкое, чем заданная величина V_min. Когда напряжение на зажимах большее, чем величина V_min, активная мощность P и реактивная мощность Q нагрузки изменяется в соответствии с выражениями:

(2.16)

(2.17)

где V₀- начальное напряжение прямой последовательности,

P₀ и Q_{0 –} начальные значения активной и реактивной мощности при напряжении V₀.

V – напряжение прямой последовательности,

n_p и n_{g –} показатели степени (обычно между 1 и 3) управляющие свойствами нагрузки.

T_p1 и T_{p2 –} постоянные времени, управляющие динамикой активной мощности P.

T_q1 и T_{q2 –} постоянные времени, управляющие динамикой реактивной мощности Q.

Для моделирования, например, токовой нагрузки постоянной величины требуется задать n_p и n_g равными 1, а для задания постоянного по величине полного сопротивления нагрузки необходимо задать n_p и n_g равными 2.

Окно задания параметров (рисунок 2.68).

Параметры блока:

- Nominal L-L voltage and frequency [Vn(Vrms) fn (Hz)]:

[Номинальное линейное напряжение и частота].

- Active & reactive power at initial voltage [Po(W) Qo(var)]:

[Значения активной и реактивной мощности при начальном напряжении].

- Initial positive-sequence voltage Vo [Mag(pu) Phase (deg.)]:

[Начальное напряжение прямой последовательности].

Параметр задается вектором, содержащим значение модуля напряжения Mag и его начальной фазы Phase. Величина напряжения задается в относительных единицах (по отношению к номинальному напряжению), а фаза – в эл. градусах.

- External control of PQ:

[Внешнее управление активной и реактивной мощностью]. При установке флажка на пиктограмме блока появляется дополнительный входной порт, на который следует подавать векторный сигнал из двух элементов для управления P и Q.

- Parameters [ np nq ]:

[Параметры n_p и n_q]. Показатели степени управляющие свойствами нагрузки.

- Time constants [Tp1 Tp2 Tq1 Tq2] (s):

[Постоянные времени нагрузки].

- Minimum voltage Vmin (pu):

[Минимальное напряжение V_min]. Параметр задается в относительных единицах.

Пример: на рисунке 2.69 показана схема с использованием трехфазной динамической нагрузки. Поскольку блок 3-Phase Dynamic Load создан на базе источников тока, то он не может быть последовательно включен с индуктивными элементами, поэтому параллельно динамической нагрузке добавлена малая активная нагрузка (1 MW).

Рисунок 2.68

Пример (Three_Phase_Din_Load_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.70).

Назначение: грозозащитный разрядник (варистор) представляет собой резистор с нелинейной вольт-амперной характеристикой и предназначен для защиты энергетического оборудования от перенапряжений. Конструктивно разрядник выполняется в виде одного или нескольких параллельно включенных столбов металлоксидных дисков, заключенных в диэлектрический (фарфоровый) корпус.

Рисунок 2.69

Рисунок 2.70

Нелинейная характеристика варистора аппроксимируется комбинацией трех экспоненциальных функций вида:

(2.18)

где V и I – напряжение и ток разрядника,

V_ref и I_ref – защитное напряжение разрядника, и его ток при этом напряжении,

K_i и α _i -параметры i-го участка нелинейной зависимости.

На рисунке 2.71 показаны графики вольтамперной характеристики разрядника в обычном и в логарифмическом масштабах.

Параметры блока:

- Protection voltage Vref:

[Напряжение защиты].

- Number of columns:

[Количество столбов металлоксидных дисков].

- Reference current per column Iref:

[Ток одного столба при напряжении равном Vref].

Рисунок 2.71

Окно задания параметров (рисунок 2.72).

- Protection voltage Vref(V):

Напряжение защиты блока разрядников (В).

- Number of columns:

Минимальное количество металлоксидных столбов с дисками.

- Segment 1 characteristic:

[Параметры K и α первого сегмента вольтамперной характеристики].

Рисунок 2.72

- Segment 2 characteristic:

[Параметры K и α второго сегмента вольтамперной характеристики].

- Segment 3 characteristic

[Параметры K и α третьего сегмента вольтамперной характеристики].

Measurements:

[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage – напряжение на зажимах элемента,

- Branch current – ток элемента,

- Branch voltage and current – напряжение и ток элемента.

Пример: на рисунке 2.73 показана схема, в которой при замыкании ключа Breaker происходит скачкообразное повышение напряжения на конденсаторе.

Блок Surge Arrester предотвращает чрезмерное повышение напряжения.

На рисунке показана также вольтамперная характеристика разрядника.

Пример (Surge_Arrester_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.74).

Назначение: Блок взаимной индуктивности предназначен для моделирования катушек или проводников имеющих магнитную связь. Блок позволяет моделировать три или два магнитно-связанных элемента.

Рисунок 2.73

Рисунок 2.74

Схема модели взаимоиндуктивности показана на рисунке 2.75.

Окно задания параметров (рисунок 2.76).

Параметры блока:

- Winding 1 self impedance [R1(Ohm) L1(H)]:

[Собственное сопротивление и индуктивность первой обмотки].

- Three windings Mutual Inductance:

[Трехобмоточная взаимная индуктивность]. Снятие флажка позволяет убирать из модели третью обмотку.

- Winding 2 self impedance [R2(Ohm) L2(H)]:

[Собственное сопротивление и индуктивность второй обмотки].

- Winding 3 self impedance [R3(Ohm) L3(H)]:

[Собственное сопротивление и индуктивность третьей обмотки].

Рисунок 2.75

Рисунок 2.76

- Mutual impedance [Rm(Ohm) Lm(H)]:

[Взаимное сопротивление и индуктивность обмоток].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Winding voltages – напряжения обмоток,

- Winding currents – токи обмоток,

- Winding voltages and currents – напряжения и токи обмоток.

Задаваемые параметры обмоток должны удовлетворять следующим ограничениям (см. рисунок 2.75):

R1, R2, R3 Rm,

L1, L2, L3 Lm.

При моделировании схем с использованием взаимной индуктивности (так же как и трансформаторов) следует иметь в виду, что, не смотря на отсутствие видимой потенциальной связи между обмотками, такая связь (через резистор) все же имеется.

Она необходима для расчета потенциалов в узлах всей схемы.

Наличие такой связи не оказывает влияние на измеряемые величины токов и напряжений обмоток взаимной индуктивности.

Пример: на рисунке 2.77 показана схема, в которой третья гармоника напряжения на нагрузке вводится с помощью блока взаимной индуктивности.

Пример (Mutual_Inductance_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.78).

Назначение: блок трехфазной взаимной индуктивности предназначен для моделирования трехфазной цепи с индуктивной связью между фазами. В качестве основы модели трехфазной взаимной индуктивности используется блок Mutual Inductance с тремя обмотками. Параметры блока взаимной индуктивности пересчитываются исходя из задаваемых для трехфазной взаимной индуктивности параметров прямой и обратной последовательности по следующим выражениям:

(2.19)

(2.20)

(2.21)

(2.22)

где R₀ и R_{1 –} сопротивления нулевой и прямой последовательности блока трехфазной взаимной индуктивности,

L₀ и L₁ – индуктивности нулевой и прямой последовательности блока трехфазной взаимной индуктивности,

R_s и R_{m –} собственное сопротивление каждой из трех обмоток блока взаимной индуктивности их взаимное сопротивление,

L_s и L_m – собственная индуктивность каждой из трех обмоток блока взаимной индуктивности их взаимная индуктивность.

Рисунок 2.77

Рисунок 2.78

Окно задания параметров (рисунок 2.79).

Параметры блока:

- Positive-sequence parameters [R1 (Ohms) L1 (H)]:

[Параметры прямой последовательности]. Сопротивление и индуктивность прямой последовательности.

- Zero-sequence parameters [R0 (Ohms) L0 (H)]:

[Параметры нулевой последовательности]. Сопротивление и индуктивность нулевой последовательности.

Пример: на рисунке 2.80 показана схема с использованием блока трехфазной взаимной индуктивности.

Пример (Three_Phase_Mutual_Inductance_1.zip).

Рисунок 2.79

Рисунок 2.80, а

Рисунок 2.80, б

Пиктограмма (рисунок 2.81).

Рисунок 2.81

Назначение: моделирует устройство включения и выключения переменного тока. Выключатель может управляться внешним входным сигналом или от встроенного таймера. Включение устройства выполняется единичным управляющим сигналом. Команда на выключение дается нулевым уровнем сигнала, при этом выключение устройства осуществляется при уменьшении тока до нуля. Устройство имеет встроенную искрогасящую RC-цепь, включенную параллельно контактам выключателя.

Окно задания параметров (рисунок 2.82).

Параметры блока:

- Breaker resistance Ron(Ohm):

[Сопротивление выключателя в замкнутом состоянии (Ом)].

- Initial state (0 for 'open', 1 for 'closed')

[Начальное состояние выключателя (0 – разомкнут, 1 -замкнут)].

- Snubber resistance Rs(Ohm):

[Сопротивление искрогасящей цепи (Ом)].

- Snubber capacitance Cs(F):

[Емкость искрогасящей цепи (Ф)].

- Switching times (s):

[Время срабатывания выключателя].

Рисунок 2.82

Параметр задается в виде вектора, определяющего моменты времени срабатывания выключателя. Например, при разомкнутом начальном состоянии ключа значение параметра заданное вектором [0.005 0.01 0.02 0.03] означает, что замыкание ключа будет выполняться в моменты времени 0, 005 с и 0, 02 с, а размыкание – в моменты времени 0, 01с и 0, 03с.

- Sample time of the internal timer Ts (s):

[Шаг дискретизации встроенного таймера].

- External control of switching times:

[Внешнее управление временем срабатывания]. При установке флажка на пиктограмме блока появляется входной управляющий порт. Единичный уровень управляющего сигнала вызывает замыкание ключа, а нулевой уровень является командой на размыкание ключа, при этом разрыв цепи выполняется при достижении током нулевого уровня.

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage- напряжение на зажимах элемента,

- Branch current – ток элемента,

- Branch voltage and current – напряжение и ток элемента.

Пример: на рисунке 2.83 показана схема, в которой элемент Breaker осуществляет подключение и отключение активно-индуктивной нагрузки к источнику переменного тока. На диаграмме хорошо видно, что отключение источника от нагрузки происходит только тогда, когда ток в цепи упадет до нуля.

Рисунок 2.83

Пример (Breaker_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.84).

Рисунок 2.84

Назначение: моделирует трехфазное устройство включения и выключения переменного тока. Состоит из трех блоков Breaker, управляемых одним сигналом.

Окно задания параметров (рисунок 2.85).

Рисунок 2.85

Параметры блока:

- Initial status of breakers:

[Начальное состояние ключей]. Значение параметра выбирается из списка:

- open – все ключи открыты,

- closed – все ключи закрыты.

- Switching of phase A:

[Управление ключом фазы A].При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Initial status of breakers.

- Switching of phase B:

[Управление ключом фазы B].При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Initial status of breakers.

- Switching of phase C:

[Управление ключом фазы C].При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Initial status of breakers.

- Transition times (s):

[Время срабатывания выключателя]. Параметр задается в виде вектора, определяющего моменты времени срабатывания выключателя.

- Sample time of the internal timer Ts (s):

[Шаг дискретизации встроенного таймера].

- External control of switching times:

[Внешнее управление временем срабатывания]. При установке флажка на пиктограмме блока появляется входной управляющий порт. Единичный уровень управляющего сигнала вызывает замыкание ключей, а нулевой уровень является командой на размыкание ключей, при этом разрыв цепи в каждой фазе выполняется при достижении током этой фазы нулевого уровня.

- Breaker resistance Ron(Ohm):

[Сопротивление выключателя в замкнутом состоянии (Ом)].

- Initial state (0 for 'open', 1 for'closed'):

[Начальное состояние выключателя (0 – разомкнут, 1 – замкнут)].

- Snubber resistance Rs(Ohm):

[Сопротивление искрогасящей цепи (Ом)].

- Snubber capacitance Cs(F):

[Емкость искрогасящей цепи (Ф)].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage – напряжение на зажимах элемента,

- Branch current – ток элемента,

- Branch voltage and current – напряжение и ток элемента.

Пример: на рисунке 2.86 показана схема, с использованием трехфазного выключателя. Управление выключателем осуществляется с помощью блока Timer. Измерение фазных токов выполняется блоком Multimetr.

Пример (Three_Phase_Breaker_1.zip).

Рисунок 2.86, б

Пиктограмма (рисунок 2.87).

Рисунок 2.87

Назначение: моделирует трехфазное устройство, замыкающее фазы между собой, а также на землю. Схема устройства показана на рисунке 2.88. Величина сопротивления заземления R_g устанавливается равной 10⁶ Ом, если замыкание на землю не задано в окне параметров блока.

Рисунок 2.88

Окно задания параметров (рисунок 2.89).

Параметры блока:

- Phase A Fault:

[Управление ключом фазы A]. При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Transition status, если блок работает под управлением встроенного таймера, или параметром Initial statusof fault, если блок управляется внешним сигналом.

- Phase B Fault:

[Управление ключом фазы B]. При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Transition status, если блок работает под управлением встроенного таймера, или параметром Initial status of fault, если блок управляется внешним сигналом.

- Phase C Fault:

[Управление ключом фазы C]. При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Transition status, если блок работает под управлением встроенного таймера, или параметром Initial status of fault, если блок управляется внешним сигналом.

- Fault resistance Ron(Ohm):

[Сопротивление выключателей в замкнутом состоянии (Ом)].

- Ground Fault:

[Замыкание на землю]. При установленном флажке производится замыкание на землю.

Рисунок 2.89

- Ground resistance Rg(Ohm):

[Сопротивление заземления (Ом)]. Величина сопротивления заземления не может задаваться равной нулю.

- External control of fault timing:

- Initial status of fault (Phase A Phase B Phase C):

[Внешнее управление временем срабатывания]. При установке флажка на пиктограмме блока появляется входной управляющий порт. Единичный уровень управляющего сигнала вызывает замыкание ключей, а нулевой уровень является командой на размыкание ключей. Начальное состояние короткозамыкателя (В фазе А, фазе В, фазе С)

- Transition status [1 0 1…]:

[Состояние ключей]. Состояние ключей, которое соответствует моменту времени, заданному вектором Transition times (0 – разомкнутый ключ, 1 -замкнутый ключ). Параметр доступен при управлении блоком от встроенного таймера.

- Transition times (s):

[Время срабатывания ключа]. Параметр задается в виде вектора значений времени, определяющих моменты срабатывания ключей. Параметр доступен при управлении блоком от встроенного таймера.

- Sample time of the internal timer Ts (s):

[Шаг дискретизации встроенного таймера].

- Initial status of fault [Phase A Phase B Phase C]:

[Начальное состояние ключей]. Параметр задается в виде вектора из трех элементов, определяющих состояние ключей в начальный момент времени. Значение элемента равное 0 соответствует разомкнутому начальному состоянию, 1 – замкнутому. Параметр доступен при внешнем управлении устройством.

- Snubbers resistance Rs(Ohm):

[Сопротивление искрогасящей цепи (Ом)].

- Snubbers capacitance Cs(F):

[Емкость искрогасящей цепи (Ф)].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для отображения,

- Fault voltages – напряжения на входных зажимах короткозамыкателя,

- Fault currents – токи короткозамыкателя,

- Fault voltages and currents – напряжения и токи короткозамыкателя.

Пример: на рисунке 2.90 показана схема, с использованием трехфазного короткозамыкателя. В момент времени 0, 02 с производится межфазное короткое замыкание. Управление устройством осуществляется с помощью блока Step. Измерение фазных токов выполняется блоком Multimetr.

Рисунок 2.90, а

Рисунок 2.90, б

Пример (Three_Phase_Fault_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.91).

Рисунок 2.91

Назначение: моделирует однофазную линию электропередачи с сосредоточенными параметрами. В реальной линии электропередачи сопротивления, индуктивность, и емкость равномерно распределены вдоль линии. Приближенная модель линии (рисунок 2.92) может содержать от одной до нескольких идентичных секций с сосредоточенными параметрами. Число секций зависит от частотного диапазона, который необходимо охватить при моделировании. Приближенно число секций можно определить из выражения:

(2.23)

где f_max – максимальная частота,

(2.24)

– скорость распространения в км/c, при измерении индуктивности в Гн/км и емкости в Ф/км,

L – длина линии в км,

N – число секций.

Окно задания параметров (рисунок 2.93).

Параметры блока:

- Frequency used for R L C specification (Hz):

[Частота работы линии (Гц)].

Рисунок 2.92

- Resistance per unit length (Ohm/km):

[Сопротивление линии на 1 км длины (Ом/км)].

- Inductance per unit length (H/km):

[Индуктивность линии на 1 км длины (Гн/км)].

- Capacitance per unit length (F/km):

[Емкость линии на 1 км длины (Ф/км)].

Рисунок 2.93

- Length (km):

[Длина линии (км)].

- Number of pi sections:

[Число секций линии].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для измерения,

- Input and output voltages – входные и выходные напряжения,

- Input and output currents- входные и выходные токи,

- All voltages and currents – все напряжения и токи.

Пример: на рисунке 2.94 показана схема, моделирующая процессы подключения к источнику и отключения от него линии электропередачи длиной 200 км.

Рисунок 2.94

Модель линии имеет две секции.

Пример (PI_Section_Line_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.95).

Рисунок 2.95

Назначение: моделирует трехфазную линию электропередачи с сосредоточенными параметрами с учетом взаимной индуктивности фаз линии. Модель состоит из одной секции. Для создания модели из нескольких секций необходимо последовательно включить нужное количество блоков.

Окно задания параметров (рисунок 2.96).

Рисунок 2.96

Параметры блока:

- Frequency used for R L C specification (Hz):

[Частота работы линии (Гц)].

- Positive- and zero-sequence resistances [R1 (Ohms/km) R0 (Ohms/km) ]:

[Сопротивление прямой и нулевой последовательности линии на 1 км длины (Ом/км)]. Параметр задается в виде вектора.

- Positive- and zero-sequence inductances [ L1(H/km) L0 (H/km)]:

[Индуктивность прямой и нулевой последовательности линии на 1 км длины (Гн/км)]. Параметр задается в виде вектора.

- Positive- and zero-sequence capacitances [ C1(F/km) C0(F/km)]:

[Емкость прямой и нулевой последовательности линии на 1 км длины (Ф/км)]. Параметр задается в виде вектора.

- Line section length (km):

[Длина линии (км)].

Рисунок 2.96

Пример: на рисунке 2.96 показана схема, моделирующая процессы подключения к источнику линии электропередачи длиной 100 км.

Пример (Three_Phase_PI_Section_Line_1.zip).

Пиктограмма (рисунок 2.97).

Рисунок 2.97

Назначение: моделирует многофазную линию электропередачи с распределенными параметрами. Математическое описание модели изложено в [6].

Окно задания параметров (рисунок 2.98).

Параметры блока:

- Number of phases N:

[Число фаз].

- Frequency used for R L C specification (Hz):

[Частота работы линии (Гц)].

- Resistance per unit length (Ohms/km) [N*N matrix] or [R1 R0 R0m]:

[Сопротивление линии на 1 км длины (Ом/км)].

- Inductance per unit length (H/km) [N*N matrix ] or [L1 L0 L0m].

[Индуктивность линии на 1 км длины (Гн/км)].

- Capacitance per unit length (F/km) [N*N matrix] or [C1 C0 C0m]:

[Емкость линии на 1 км длины (Ф/км)]:

- Line length (km):

[Длина линии (км)].

- Measurements:

[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются из списка:

- None – нет переменных для измерения,

- Phase-to-ground voltages – напряжения относительно земли на входе и на выходе линии.

Для моделирования двух-, трех- или шестифазной симметричной линии можно задать параметры линии в виде матриц размерностью NxN (N – число фаз) или задать параметры прямой последовательности. Для двух- или трехфазной транспонированной линии можно ввести параметры прямой и нулевой последовательности. Для шестифазной транспонированной линии нужно дополнительно задать параметры нулевой последовательности взаимного сопротивления, индуктивности и емкости. Для моделирования несимметричной линии требуется задать матрицы параметров размерностью NxN.

Рисунок 2.98

Пример: на рисунке 2.99 показана схема, моделирующая процессы подключения к источнику и отключения от него линии электропередачи длиной 200 км. В схеме использованы те же параметры линии и источника, что и в примере для однофазной линии с сосредоточенными параметрами (рисунок 2.94).

Пример (Distrib_Parameter_Line_1.zip) [7], [8], [9], [10].

Рисунок 2.99, а

Рисунок 2.99, б

Пиктограмма (рисунок 2.100).

Рисунок 2.100

Назначение: м оделирует трехобмоточный трехфазный трансформатор. Модель построена на основе трех однофазных трансформаторов. В модели может учитываться нелинейность характеристики намагничивания материала сердечника.

Окно задания параметров (рисунок 2.101).

Параметры блока:

- Configuration:

[Конфигурация портов]. Параметр позволяет изменять тип портов (входные или выходные) блока. Значение параметра выбирается из списка:

- Winding 1 connection (ABC terminals) – зажимы первичной обмотки (А, B и C) являются входными. Зажимы вторичных обмоток (abc) при этом будут выходными. Схема соединения первой обмотки. Значение параметра выбирается из списка:

- Y – звезда,

- Yn – звезда с нейтралью,

- Yg – звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) – треугольник первой группы,

- Delta(D11) – треугольник одиннадцатой группы.

- Winding 2 connection (abc-2 terminals) – зажимы первичной обмотки (А, B и C) являются выходными. Зажимы второй обмотки (abc) при этом будут входными. Схема соединения второй обмотки. Значение параметра выбирается из списка:

- Y – звезда,

- Yn – звезда с нейтралью,

- Yg –звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) – треугольник первой группы,

- Delta(D11) – треугольник одиннадцатой группы.

- Winding 3 connection (abc-3 terminals) – зажимы первичной обмотки (А, B и C) являются выходными. Зажимы третьей обмотки (abc) при этом будут входными. Схема соединения третьей обмотки. Значение параметра выбирается из списка:

- Y – звезда,

- Yn – звезда с нейтралью,

- Yg –звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) – треугольник первой группы,

- Delta(D11) – треугольник одиннадцатой группы.

- Nominal power and frequency [Pn(VA) fn(Hz)]:
[Номинальная мощность (ВА) и частота (Гц) трансформатора].

- Units – единицы измерения.

- Winding 1 parameters:
[Параметры первой обмотки]. Значение параметра выбирается из списка:

- V1 Ph-Ph(Vrms) – междуфазное действующее напряжение,

- L1(pu)] – активное сопротивление первой обмотки (о.е.),

- L1(pu)] – индуктивность первой обмотки (о.е.).

Аналогично обозначены параметры второй и третьей обмоток.

- Saturable core:

[Насыщающийся сердечник]. При установленном флажке используется нелинейная модель трансформатора.

- Magnetization resistance Rm(pu):
[Сопротивление цепи намагничивания (о.е.)].

Рисунок 2.101

- Magnetization inductance Lm(pu):

[Индуктивность цепи намагничивания (о.е.)]. Параметр доступен при

моделировании линейного трансформатора (флажок Saturable core не установлен).

- Saturation characteristic (pu) [i1, phi1; i2, phi2; …]

[Характеристика насыщения сердечника]. Значения намагничивающего тока и магнитного потока задаются в относительных единицах. Параметр доступен при моделировании нелинейного трансформатора (флажок Saturable core установлен).

- Simulate hysteresis:

[Моделировать гистерезис]. При установленном флажке в характеристике намагничивания учитывается гистерезис.

- Hysteresis Mat file:

[Имя файла данных, содержащего гистерезисную характеристику]. Файл данных может быть создан с помощью блока Powergui. Параметр доступен при установленном флажке Simulate hysteresis.

- Specify initial fluxes [phi0A, phi0B, phi0C]:

[Начальные потоки для фаз АВС]. Параметр доступен при моделировании нелинейного трансформатора (флажок Saturable core установлен).

- Measurements:
[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются из списка:

- Winding voltages – напряжения обмоток,

- Winding currents – токи обмоток,

- Flux and excitation current (Imag_IRm) – поток и ток холостого хода,

- Flux and magnetization current (Imag) – поток и ток намагничивания,

- All Measurements (V, I, Flux)- все напряжения, токи и поток.

Активные сопротивления и индуктивности обмоток, а также параметры цепи намагничивания задаются в относительных единицах аналогично модели линейного трансформатора.

Характеристика намагничивания задается аналогично модели нелинейного трансформатора.

Пиктограмма (рисунок 2.102).

Назначение: м оделирует трехфазный линейный трансформатор. Модель построена на основе трех однофазных линейных трансформаторов. Блок имеет отдельные зажимы для всех выводов обмоток трансформатора.
Окно задания параметров (рисунок 2.103).

Параметры блока:

Рисунок 2.102

- [Three-phase rated power (VA) Frequency (Hz)]:

[Трехфазная номинальная полная мощность (ВА) и номинальная частота (Гц)].

- Winding 1: [phase voltage(Vrms) R(pu) X(pu)]:

[Параметры первичной обмотки. Действующее значение напряжения обмотки (В), активное сопротивление (о.е.) и индуктивное сопротивление рассеяния (о.е.) обмотки].

Рисунок 2.103

- Winding 2: [phase voltage(Vrms) R(pu) X(pu)]:

[Параметры вторичной обмотки. Действующее значение напряжения обмотки (В), активное сопротивление (о.е.) и индуктивное сопротивление рассеяния (о.е.) обмотки].

- Magnetizing branch: [Rm(pu) Xm(pu)]:

[Сопротивление цепи намагничивания (о.е.) и индуктивное

сопротивление цепи намагничивания (о.е.)].

Пиктограмма (рисунок 2.104).

Рисунок 2.104

Назначение: м оделирует трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого соединены в зигзаг. Модель построена на основе трех однофазных трехобмоточных трансформаторов. Все зажимы первичных обмоток доступны. В модели может учитываться нелинейность характеристики намагничивания материала сердечника.

Окно задания параметров (рисунок 2.105).

Параметры блока:

- Units – единицы измерения.

- Nominal power and frequency [Pn(VA) fn(Hz)]:
[Номинальная мощность (ВА) и частота (Гц) трансформатора].
- Primary (zig-zag) nominal phase shift voltage [V3 (Vrms Ph-Ph)]:
[Действующее значение номинального линейного напряжения первичной

обмотки трансформатора].

- Secondary nom. voltage _phase shift [V3(Vrms Ph-Ph) Phi(Deg)]:
[Действующее значение номинального линейного напряжения вторичной

обмотки трансформатора и фазовый сдвиг напряжения вторичной обмотки (эл. град)].

- Secondary winding (abc) connection:
[Схема соединения вторичной обмотки]. Значение параметра выбирается

из списка:

- Y – звезда,

- Yn – звезда с нейтралью,

- Yg -звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) – треугольник первой группы,

- Delta(D11) – треугольник одиннадцатой группы.

- Winding 1 (zig-zag): [R1 L1] (pu):

[Параметры первой обмотки]. Активное сопротивление (о.е.) и индуктивность (о.е.) первой обмотки однофазного трехобмоточного трансформатора.

- Winding 2 (zig-zag): [R2 L2] (pu):

[Параметры второй обмотки]. Активное сопротивление (о.е.) и индуктивность (о.е.) второй обмотки однофазного трехобмоточного трансформатора.

- Winding 3 secondary: [R L3] (pu):

[Параметры третьей обмотки]. Активное сопротивление (о.е.) и индуктивность (о.е.) третьей (вторичной) обмотки однофазного трехобмоточного трансформатора.

- Saturable core:

[Насыщающийся сердечник]. При установленном флажке используется нелинейная модель трансформатора.

- Magnetizing branch: [Rm Lm] (pu):

[Параметры цепи намагничивания]. Активное сопротивление (о.е.) и индуктивность (о.е.) цепи намагничивания. Параметр доступен, если флажок Saturable core не установлен (моделируется линейный трансфо