Measurements - измерительные и контрольные устройства

Current Measurement

Измеритель тока

Пиктограмма (рисунок 2.28).

Рисунок 2.28

Назначение: в ыполняет измерение мгновенного значения тока, протекающего через соединительную линию (провод). Выходным сигналом блока является обычный сигнал Simulink, который может использоваться любым Simulink-блоком.

Окно блока параметров (рисунок 2.29):

Параметры блока:

- Output signal:

[Выходной сигнал]. Вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра

Рисунок 2.29 - Окно блока параметров и змерителя тока

возможен только, если с помощью блока Powergui установлен режим расчета на переменном токе (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка:

- Magnitude - Амплитуда (скалярный сигнал).

- Complex - Комплексный сигнал.

- Real-Imag - Вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мнимая составляющие сигнала.

- Magnitude-Angle - Вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и аргумент сигнала.

Пример

На рисунке 2.30, а показана модель измерения тока в последовательном колебательном контуре. Simulink-сигнал, формируемый данным блоком, используется затем для отображения тока на осциллографе. На рисунке 2.30, б показана осциллограмма тока.

Нулевые начальные условия для расчета схемы задаются с помощью блока Powergui.

Примечание - Если же к началу переходного процесса непосредственно перед коммутацией все токи и напряжения на пассивных элементах схемы равны нулю, то в схеме имеют место нулевые начальные условия.

Пример (Current_Measurement_1.zip).

Voltage Measurement

Измеритель напряжения

Пиктограмма (рисунок 2.31).

Назначение: в ыполняет измерение мгновенного значения напряжения между двумя узлами схемы. Выходным сигналом блока является обычный сигнал Simulink, который может использоваться любым Simulink-блоком.

Окно блока параметров (рисунок 2.32):

Параметры блока:

- Output signal:

[Выходной сигнал]. Вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен только, если с помощью блока Powergui установлен режим расчета на переменном токе (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка:

- Magnitude - Амплитуда (скалярный сигнал).

- Complex - Комлексный сигнал.

- Real-Imag - Вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мнимая составляющие сигнала.

- Magnitude-Angle - Вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и аргумент сигнала.

Рисунок 2.30, а - Модель измерения тока в последовательном

колебательном контуре

Рисунок 2.30, б - Осциллограмма тока

Рисунок 2.31 - Пиктограмма

Рисунок 2.32 - Окно блока параметров измерителя напряжения

Пример

На рисунке 2.33, а показана модель измерения напряжения на конденсаторе последовательного колебательного контура. Simulink-сигнал, формируемый данным блоком, используется затем для отображения напряжения на осциллографе. На рисунке 2.33, б показана осциллограмма напряжения. Нулевые начальные условия для расчета схемы задаются с помощью блока Powergui.

Рисунок 2.33, а - Модель измерения напряжения на конденсаторе последовательного колебательного контура

Рисунок 2.33, б - Осциллограмма напряжения

Пример (Voltage_Measurement_1.zip).

Multimeter

Мультиметр

Пиктограмма (рисунок 2.34).

Рисунок 2.34 - Пиктограмма

Назначение: в ыполняет измерение токов и напряжений блоков библиотеки SimPowerSystem, для которых в их окне диалога установлен параметр Measurements (измеряемые переменные).

Окно блока параметров (рисунок 2.35).

Параметры блока:

- Available Measurements

[Переменные, доступные для измерения].

В данной графе отображаются переменные (токи и напряжения) блоков схемы для которых в их окне диалога установлен параметр Measurements (измеряемые переменные).

Обновление списка переменных можно выполнить с помощью клавиши Update.

- Selected Measurements

Рисунок 2.35 - Окно блока параметров мультиметра

[Измеряемые переменные]. В данной графе указываются переменные, которые будут передаваться на выход блока Multimeter.

Для управления списком измеряемых переменных можно использовать следующие клавиши:

- >> - Добавить выделенную переменную в список измеряемых.

- Up - Передвинуть вверх выделенную переменную в список измеряемых.

- Down - Передвинуть вниз выделенную переменную в список измеряемых.

- Remove -Удалить выделенную переменную из списка измеряемых.

- + / - - Изменить знак выделенной переменной.

- Output signal:

[Выходной сигнал].

Вид выходного сигнала блока.

Выбор значения параметра возможен только, если с помощью блока Powergui установлен режим расчета на переменном токе (Phasor simulation).

В этом случае значение параметра выбирается из списка:

- Magnitude - Амплитуда (скалярный сигнал).

- Complex - Комлексный сигнал.

- Real-Imag - Вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мнимая составляющие сигнала.

- Magnitude-Angle - Вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и аргумент сигнала.

Блок может использоваться для измерения напряжений и токов вместо обычных измерителей - Current Measurement и Voltage Measurement.

Список блоков, в окне параметров которых имеется графа Measurements, приведен в таблице 2.6.

Выходным сигналом блока является вектор сигналов измеряемых переменных.

Пример

На рисунке 2.36 показана модель однофазного мостового выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку.

Примечание - Однофазный мостовой выпрямитель состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных ко вторичной обмотке трансформатора. В каждый полупериод открыта пара диодов, расположенных в противоположных плечах моста.

С помощью блока Multimeter измеряются напряжение и ток одного из вентилей, напряжение на нагрузке и ток нагрузки.

Пример (Multimeter_1.zip).

Three - Phase V - I Measurement

Трехфазный измеритель

Пиктограмма (рисунок 2.37).

Назначение: выполняет измерение токов и напряжений в трехфазных цепях.

Окно блока параметров (рисунок 2.38).

Параметры блока:

- Voltage Measurement:

[Измерение напряжений]. В данной графе производится выбор измеряемого напряжения:

- no - Напряжения не измеряются.

- phase-to-ground - Измерение фазного напряжения.

- phase-to-phase - Измерение линейного напряжения.

- Use a label:

[Использовать метку]. При установке флажка сигнал будет передаваться к блоку From. Параметр Goto tag блока From должен соответствовать имени метки, заданной в графе Signal label.

- Signal label:

[Метка сигнала].

- Voltages in p.u.:

Рисунок 2.36, а - Модель однофазного мостового выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку

Рисунок 2.36, б - Осциллограммы напряжений и тока по рисунку 2.36, а

Рисунок 2.37 - Пиктограмма

Таблица 2.6

Номер блока	Название блока
	AC Current Source Parallel RLC Branch
	AC Voltage Source Parallel RLC Load
	Controlled Current Source PI Section Line
	Controlled Voltage Source Saturable Transformer
	DC Voltage Source Series RLC Branch

Продолжение таблицы 2.6

	Breaker Series RLC Load
	Distributed Parameter Line Surge Arrester
	Linear Transformer Three-Phase Transformer (Two and Three Windings)
	Mutual Inductance
	Universal Bridge

[Измерение напряжений в относительных единицах]. При установке флажка измеренные напряжения будут преобразованы в соответствии со следующим выражением:

(2.8)

где U_б - базисное напряжение, задаваемое в графе Base voltage.

- Base voltage (Vrms phase-phase):

[Базисное напряжение (действующее значение линейного напряжения)].

Примечание - Номинальное напряжение - это базисное напряжение из

Рисунок 2.38 - Окно блока параметров трехфазного измерителя

стандартизированного ряда напряжений, определяющих уровень изоляции сети и электрооборудования.

- Current measurement

[Измерение токов]. В данной графе производится выбор измерения токов:

- no - Токи не измеряются.

- yes - Токи измеряются.

- Use a label

[Использовать метку]. При установке флажка сигнал будет передаваться к блоку From. Параметр Goto tag блока From должен соответствовать имени метки, заданной в графе Signal label.

- Signal label:

[Метка сигнала].

- Currents in p.u.:

[Измерение токов в относительных единицах]. При установке флажка измеренные токи будут преобразованы в соответствии со следующим выражением:

(2.9)

где P_б - базисная мощность, задаваемая в графе Base power.

- Base power (VA 3 phase)

[Базисная мощность].

- Output signal:

[Выходной сигнал]. Вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен только, если с помощью блока Powergui установлен режим расчета на переменном токе (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка:

- Magnitude - Амплитуда (скалярный сигнал).

- Complex - Комлексный сигнал.

- Real-Imag - Вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мнимая составляющие сигнала.

- Magnitude-Angle - Вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и аргумент сигнала.

Выходными сигналами блока являются векторы сигналов измеряемых переменных.

Пример

На рисунке 2.39 показана модель включения трехфазного источника напряжения на активно-индуктивную нагрузку.

С помощью блока Three - Phase V - I Measurement измеряются фазные токи и напряжения нагрузки, напряжение и ток одного из вентилей, напряжение на нагрузке и ток нагрузки.

Пример (Three_Phase_V_I_Measurement_1.zip).

Impedance Measurement

Измеритель полного сопротивления

Назначение: выполняет измерение зависимости полного сопротивления (импеданса) участка электрической цепи от частоты.

Примечание - Импедансом называется отношение комплексной амплитуды

напряжения гармонического сигнала, прикладываемого к двухполюснику, к комплексной амплитуде тока, протекающего через двухполюсник. При этом импеданс не должен зависеть от времени: если время t в выражении для импеданса не сокращается, значит для данного двухполюсника понятие импеданса не применимо.

Окно блока параметров (рисунок 2.41).

Параметры блока:

- Multiplication factor:

[Масштабный коэффициент]. Значение параметра, отличающееся от 1, может использоваться для соответствующего увеличения или уменьшения измеряемого значения. Например, при измерении полного сопротивления между двумя фазами значение параметра можно установить равным 0.5. В результате будет получено значение полного сопротивления только для одной фазы.

Для отображения зависимости импеданса от частоты необходимо установить на схему блок Powergui.

Открыв окно диалога блока, следует нажать кнопку Impedance vs Frequency Measurements и, в новом открывшемся окне нажать кнопку Display.

В итоге, в окне будут отображены зависимости модуля и аргумента полного сопротивления от частоты.

При использовании измерителя полного сопротивления следует иметь в виду, что этот блок выполнен на основе источника тока и не может быть включен последовательно с индуктивными элементами.

Рисунок 2.39, а - Модель включения трехфазного источника напряжения на активно-индуктивную нагрузку

Рисунок 2.39, б - Осциллограммы напряжений и токов по рисунку 2.39, а

Пиктограмма (рисунок 2.40).

Рисунок 2.40 – Пиктограмма

Рисунок 2.41 - Окно блока параметров измерителя полного сопротивления

Для устранения этого ограничения следует шунтировать блок резистором с достаточно большим сопротивлением.

Величину сопротивления следует выбирать такой, чтобы свойства схемы значительно не изменялись.

Примечание - Значительно не изменялись - не изменялись не более чем 5%.

Пример

На рисунке 2.42, а показана модель измерения полного сопротивления последовательного колебательного контура. На рисунке 2.42, б показано окно блока Powergui с графиками.

Пример (Impedance_Measurement_1.zip).