TCad 7 Pakiet TCad 7 jest prgramwaniem d przeprwadzania symulacji układów energelektrnicznych. Prawa autrskie należą d Wydziały Elektrniki i Autmatyki Plitechniki Gdańskiej. Mdele symulatra TCad przyjmują strukturę: Metdy przyjęte w symulatrze: symulacji metda stałej struktury układu pisu układu metda ptencjałów węzłwych całkwania numeryczneg bezwzględnie stabilny algrytm Gear a I rzędu (niejawna metda Eulera) Cykl przeprwadzania symulacji w pakiecie: 1
Symulatr TCad pzwala na budwanie mdelów układów wielkści d 500 elementów, d 200 węzłów, d 200 indukcyjnści i d 200 blków sterujących. Pakiet pzwala ddatkw na przeprwadzenie analizy AC zesplnej, raz częsttliwściwej. Pdstawwe zastswania symulatra TCad: praktyka naukwa i inżynierska bniżenie ksztów badań pszukiwanie i testwanie nwych rzwiązań badania dprnści układów ptymalizacja parametrów dydaktyka bniżenie ksztów przygtwania labratriów usprawnienie prwadzenia zajęć mżliwść zaprezentwania stanów przejściwych, awaryjnych i zagadnień wrażliwściwyc Infrmacje uzyskane z serwisu http://www.tcad.cm.pl/. TCad Graf W skład pakietu TCad 7 wchdzi prgram TCad Graf, który jest pstprcesrem graficznym. Służy d twrzenia prezentacji z trzymanych w prcesie symulacji przebiegów. Pzwala n na bserwacje przebiegów zawartych w różnych plikach. Jak również prównanie przebiegów symulacji teg sameg schematu, przed i p zmianie parametrów układu, c pzwala na łatwiejszą analizę trzymanych wyników. Przy użyciu prgramu TCad Graf, mżemy zbrazwać przebiegi kilku symulacji w jednym układzie współrzędnych. Prgram pzwala na swbdne skalwanie si (dstępna jest również pcja aut skalwania), zmiany układu klrów zarówn tła jak i przebiegów, c pzwala na bardz przejrzyste zbrazwanie przebiegów. Mżliwa jest pcja kpiwania przebiegu w pstaci mapy bitwej d dwlneg prgramu graficzneg. TCad Graf psiada pcję analizy harmnicznych wybraneg z prezentwanych przebiegów, z uwzględnieniem czasu pczątku analizy, raz kresu pierwszej harmnicznej. Pzwala na bliczenie pierwszych 600 harmnicznych. 2
Wprwadzenie TCad 7 TCad 7 jest bardz bgatym prgramwaniem umżliwiającym budwanie schematów elektrycznych i przeprwadzanie symulacji dla zadanych przez nas parametrów. Uruchamiamy prgram TCad 7 przy użyciu ikny: lub dnajdując skrót w menu strat. P uruchmieniu prgramu ekran pwinien wyglądać następując: Aby stwrzyć schemat twieramy menu Schemat->Nwy aby twrzyć schemat wcześniej przygtwany wybieramy Otwórz. Mamy również pcje Otwórz przykład za pmcą któreg mżemy twrzyć gtwy przykład i przeprwadzić jeg symulacje. 3
P wybraniu nweg schematu kn pwinn wyglądać następując: Mżemy przystąpić d ryswania schematu. Wykrzystywać będziemy d teg pasek narzędzi. P najechaniu kursrem na iknę narzędzia pjawi się nazwa. P klei d lewej: -pdstawwy kursr -ryswanie linii płączeń -ryswanie węzłów -edycja parametrów elementu (ctrl+e lub dwukrtne kliknięcie w element) -bróć w praw (ctrl+l) -bróć w lew (ctrl+h) -przeżuć w pzimie (ctrl+r) -przeżuć w pinie (ctrl+u) -usuń element (delete) -pwiększ -pmniejsz -wskaźnik (np. d pmiaru prądu w elemencie) -pmiar prądu -wstawienie tekstu 4
Klejne cztery służą d wstawiania elementów: 1. pwrót d pprzedniej kategrii elementów 2. elementy części silnprądwej: źródła napięciwe źródł napięcia stałeg źródł napięcia przemienneg źródł napięcia sterwane napięciem źródł napięcia sterwane prądem źródł napięcia sterwane układem pmcniczym źródł napięcia aprksymwane PWI faza falwnika jak źródł napięcia źródła prądwe źródł prądu stałeg źródł prądu przemienneg źródł prądu sterwane napięciem źródł prądu sterwane prądem źródł prądu sterwane układem pmcniczym źródł prądu aprksymwane PWI faza falwnika jak źródł prądu prstwniki (makrmdele) prstwnik 2-pulswy, didwy prstwnik 2-pulswy tyrystrw-didwy prstwnik 2-pulswy tyrystrwy prstwnik 3-pulswy didwy prstwnik 3-pulswy tyrystrwy prstwnik 6-pulswy didwy prstwnik 6-pulswy tyrystrw-didwy prstwnik 6-pulswy tyrystrwy transfrmatry transfrmatr idealny dwuuzwjeniwy transfrmatr idealny trójuzwjeniwy transfrmatr rzeczywisty dwuuzwjeniwy transfrmatr rzeczywisty trójuzwjeniwy 5
rezystancje rezystancja liniwa rezystancja sterwana indukcyjnści indukcyjnść liniwa indukcyjnść nieliniwa indukcyjnść wzajemna pjemnści pjemnść liniwa pjemnść nieliniwa pjemnść nieregularna łączniki dida tyrystr SCR tyrystr GTO tranzystr mcy klucz unilateralny klucz bilateralny maszyny elektryczne maszyna DC bcwzbudna maszyna DC szeregwa maszyna AC asynchrniczna maszyna AC asynchrniczna (mdel zalecany!) maszyna AC synchrniczna maszyna AC synchrniczna (mdel rzszerzny) faza maszyny przełączalnej reluktancji bciążenia maszyn elektrycznych i sprzęgł bciążenie stałe lub skkw zmienne bciążenie prprcjnalne liniw bciążenie prprcjnalne kwadratw bciążenie prprcjnalne kwadratw + statyczne bciążenie dwrtnie prprcjnalne bciążenie kreślne blkiem pmcniczym sprzęgł 3. blki części pmcniczej : funktry 6
filtr DP filtr średnikwadratwy blk dzielący transmitancja PI typ 2 inercja transmitancja st1/(1+st2) transmitancja k(1+st1)/(1+st2) późnienie (SOC wewn.) późnienie (SOC zewn.) kryterium jakści regulacji równanie dynamiczne maszyny transfrmacja Clare-Park (3->2) transfrmacja Park-Clare (2->3) regulatry węzeł sumacyjny granicznik transmitancja typu st (realizacja jak na WO) transmitancja typu k (realizacja jak na WO) transmitancja typu 1/(sT) (realizacja jak na WO) transmitancja typu k/(1+st) (realizacja jak na WO) transmitancja typu (1+sT1)/(sT) (realizacja jak na WO) transmitancja typu k(1+st1)/(1+st) (realizacja jak na WO) transmitancja PID regulatr P regulatr PI regulatr PD regulatrpid transfrmacje układów współrzędnych transfrmacja abc -> alfa,beta transfrmacja abc -> x,y (d,q) transfrmacja alfa,beta -> abc transfrmacja alfa,beta -> x,y (d,q) transfrmacja x,y (d,q) -> abc transfrmacja x,y (d,q) -> alfa,beta sumatry sumatr 1-wejściwy 7
sumatr 2-wejściwy sumatr 3-wejściwy multipliery multiplier 1-wejściwy multiplier 2-wejściwy multiplier 3-wejściwy generatry generatr stałeg sygnału referencyjneg generatr skkw zmienneg sygnału referencyjneg generatr sygnału sinusidalneg, f=cnst generatr sygnału sinusidalneg, f=var generatr sygnału trójkątneg, f=cnst generatr sygnału trójkątneg, f=var generatr sygnału piłkształtneg, f=cnst generatr sygnału piłkształtneg, f=var blki sterwania łącznikami sterwanie: stała sekwencja załączeń sterwanie: stała sekwencja załączeń - GTO sterwanie: stały kąt załączania prstwnika sterwanie: przetwrnik u -> kąt załączania sterwanie: 1-wyjściwy przetwrnik u -> impulsy sterwanie: 2-wyjściwy przetwrnik u -> impulsy sterwanie: 3-wyjściwy przetwrnik u -> impulsy sterwanie: 6-wyjściwy przetwrnik u -> impulsy funkcje arytmetyczne funktr f(x0,,x3) funktr sin funktr cs funktr tan funktr exp funktr arc sin funktr arc cs funktr arc tan funktr ln układy lgiczne multiplekser 8
demultiplekser przerzutnik RS przerzutnik D kmparatr funkcje lgiczne bramka NOT bramka OR bramka NOR bramka AND bramka NAND bramka XOR czujniki czujnik napięcia czujnik prądu czujnik prędkści kątwej czujnik mmenty elektrmagnetyczneg czujnik strumienia maszyny czujnik strumienia wzbudzenia maszyny czujnik prądu wirnika czujnik prądu magnesująceg maszyny czujnik prądu gałęzi maszyny blki definiwane definiwany blk Użytkwnika 1-wyjściwy definiwany blk Użytkwnika 1-wyjściwy definiwany blk Użytkwnika 2-wyjściwy definiwany blk Użytkwnika 3-wyjściwy blk Użytkwnika 10/6 blk Użytkwnika 10/10 blk Użytkwnika 20/20 późnienie z-1 4. rejestracje i mnitrwanie przebiegów: mnitrwanie (rejestracja) napięcia mnitrwanie (rejestracja) prądu mnitrwanie (rejestracja) prędkści kątwej mnitrwanie (rejestracja) mmentu elektrmagnetyczneg 9
mnitrwanie (rejestracja) strumienia maszyny mnitrwanie (rejestracja) strumienia wzbudzenia maszyny mnitrwanie (rejestracja) prądu wirnika mnitrwanie (rejestracja) prądu magnesująceg maszyny mnitrwanie (rejestracja) prądu gałęzi maszyny mnitrwanie (rejestracja) sygnału blku pmcniczeg mnitrwanie w układzie XY wstawienie przebiegu ff-line aranżacja kna prezentacji P najechaniu kursrem na iknę elementu wyświetla się jeg nazwa Przystąpimy teraz d stwrzenia przykładweg, bardz prsteg prjektu w celu zapznania się z prgramwaniem. Twrzymy katalg w lkalizacji wskazanej przez prwadząceg w którym zapisywać będziemy nasze prjekty (zaleca się stwrzenie nazwy umżliwiającej dnalezienie katalgu na następnych zajęciach np. nazwisk_grupa) Mając twarty prgram TCad 7 i utwrzny nwy prjekt zapisujemy g w utwrznym katalgu. Stwrzymy schemat prstwnika jednpulsweg. W tym celu wybieramy: Elementy Części Silnprądwej -> Źródła Napięciwe -> Źródł Napięcia Przemienneg (aby pwrócić d pprzednieg menu wybieramy ) wstawiamy d schematu, przensimy w wybrane miejsce i dpwiedni ustawiamy przy użyciu : U źródł napięcia przemienneg 10
Zaznaczamy element i wybieramy iknę Edycja Parametrów lub dwukrtnie klikamy na element, następnie wprwadzamy parametry elementu (mżna wprwadzić takie jak w przykładzie): Zatwierdzamy zmiany. Następnie wybieramy: Elementy Części Silnprądwej -> Łączniki -> Dida (aby pwrócić d pprzednieg menu wybieramy ) wstawiamy d schematu, przensimy w wybrane miejsce i dpwiedni ustawiamy przy użyciu : U źródł napięcia przemienneg D - dida 11
Zaznaczamy element i wybieramy iknę Edycja Parametrów lub dwukrtnie klikamy na element, następnie wprwadzamy parametry elementu (mżna wprwadzić takie jak w przykładzie): Zatwierdzamy zmiany. Teraz Wybierzemy bciążenie na pczątek rezystancyjne. W tym celu wybieramy: Elementy Części Silnprądwej -> Rezystancje -> Rezystancja Liniwa (aby pwrócić d pprzednieg menu wybieramy ) wstawiamy d schematu, przensimy w wybrane miejsce i dpwiedni ustawiamy przy użyciu : U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja 12
Zaznaczamy element i wybieramy iknę Edycja Parametrów lub dwukrtnie klikamy na element, następnie wprwadzamy parametry elementu (mżna wprwadzić takie jak w przykładzie): Zatwierdzamy zmiany. Wybieramy iknę Linie Płączeń i łączymy elementy: U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja 13
Narysujemy teraz elementy umżliwiające bserwacje zmian prądów i napięć. W tym celu wybieramy iknę Użycie Wskaźnika i umieszczamy g na rezystancji bciążenia: U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja Następnie wstawiamy Rejestracje i Mnitrwanie Przebiegów -> Mnitrwanie (Rejestracja) Prądów (aby pwrócić d pprzednieg menu wybieramy ) wstawiamy d schematu, przensimy w wybrane miejsce i dpwiedni ustawiamy przy użyciu : U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja A mnitrwanie prądów 14
Zaznaczamy element i wybieramy iknę Edycja Parametrów lub dwukrtnie klikamy na element, następnie wprwadzamy parametry elementu (mżna wprwadzić takie jak w przykładzie, skalujemy i ustawiamy wzmcnienie według spdziewanych prądów) wygdnym jest nadanie nazwy temu elementwi związanej z miejscem pmiaru, wtedy przy symulacji łatw będzie zlkalizwać w którym miejscu rejestrwany jest dany przebieg: Zatwierdzamy zmiany. Schemat pwinien wyglądać następując: U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja A mnitrwanie prądów 15
Dłączymy teraz elementy umżliwiające mnitrwanie napięć. W tym celu wybieramy Rejestracje i Mnitrwanie Przebiegów -> Mnitrwanie (Rejestracja) Napięć (aby pwrócić d pprzednieg menu wybieramy ) wstawiamy d schematu, przensimy w wybrane miejsce i dpwiedni ustawiamy przy użyciu : łączymy ze schematem przy użyciu Linie Płączeń i rysujemy węzły narzędziem Ryswanie Węzłów U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja A mnitrwanie prądów V mnitrwanie napięć Zaznaczamy element i wybieramy iknę Edycja Parametrów lub dwukrtnie klikamy na element, następnie wprwadzamy parametry elementu (mżna wprwadzić takie jak w przykładzie, skalujemy i ustawiamy wzmcnienie według spdziewanych napięć): 16
Zatwierdzamy zmiany. Schemat pwinien wyglądać następując: U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja A mnitrwanie prądów V mnitrwanie napięć Analgicznie ddajemy pmiar napięcia na źródle zasilającym: U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja A mnitrwanie prądów V mnitrwanie napięć 17
Mając gtwy schemat i ustawine parametry elementów, pzstaje ustawienie parametrów symulacji. W tym celu wybieramy menu Edycja -> Parametrów Symulacji: 18
I ustawiamy dpwiednie parametry symulacji: krk bliczeń - kreśla dkładnść z jaką prgram wykna bliczenia rzdzielczść - kreśla dkładnść z jaką przebiegi zstaną zapisane d pliku (d twrzenia prezentacji w prgramie TCad Graf należy zaznaczyć pcje rejestracja d pliku w knie mnitrwania przebiegu) Następnie uruchamiamy symulacje ikną Symulacja lub w menu Symulacja -> Uruchm: 19
Zstaną wyświetlne mnitrwane przebiegi symulacji: Aby zakńczyć symulacje wybieramy iknę Zakńcz i Przejdź d Następnej Symulacji lub w menu Symulacja -> Kniec Obliczeń. W celu wprwadzenia zmian w schemacie lub zmian parametrów elementów lub parametrów symulacji należy zatrzymać symulacje. 20
W celu łatwiejszej interpretacji wyników symulacji mżna przebiegi umieścić na jednym wykresie w tym celu kńczymy symulacje aby móc zmdyfikwać schemat. Wybieramy pcje Rejestracje i Mnitrwanie Przebiegów następnie wybieramy Aranżacja Okna Prezentacji wstawiamy d schematu, przensimy w wybrane miejsce i dpwiedni ustawiamy przy użyciu : łączymy ze schematem przy użyciu Linie Płączeń : U źródł napięcia przemienneg D dida R - rezystancja A mnitrwanie prądów V mnitrwanie napięć O kn mnitrwania przebiegów W właściwściach kna wyświetlania mnitrwanych przebiegów mżemy wyskalwać sie wyświetlaneg przebiegu, raz nadać nazwę (przydatne w przypadku zamieszczenia wielu kien): 21
W celu lepszeg zbrazwania wyników musimy ustawić wzmcnienie w knie Mnitrwanie (Rejestracja) Prądów: Przebiegi symulacji wyglądają następując: Słab widczne jest tu napięcie U bc gdyż jest n w fazie z napięciem U z. Aby wyznaczyć dkładnie np. wartść szczytwą napięcia mżna psłużyć się prwadnicami. W Tym celu należy kliknąć prawym przyciskiem myszy na przebiegu, wybrać pcje prwadnice -> wstaw prwadnice pzimą, lub wcisnąć klawisz H na klawiaturze. W celu lepszeg zapznania się z prgramem należy przeprwadzić symulacje zmieniając parametry bciążenia. 22
Wprwadzenie TCad Graf Aby móc krzystać z prgramu TCad Graf należy pdczas twrzenia schematu w symulatrze TCad 7 w właściwściach elementu mnitrwania przebiegu zaznaczyć pcję rejestracja d pliku : W ten spsób symulatr będzie zapisywał wybrane przez nas przebiegi d pliku rzszerzeniu.wff lub.wnk w zależnści d ustawień. Ważnym jest również ustawienie rzdzielczści w pcji parametry symulacji: Określa na dkładnść z jaką zstanie zapisany przebieg. 23
TCad Graf jest pstprcesrem graficznym. Służy d twrzenia prezentacji z trzymanych przebiegów w prcesie symulacji w prgramie TCad 7. Uruchamiamy prgram TCad Graf przy użyciu ikny: lub dnajdując skrót w menu strat. P uruchmieniu prgramu ekran pwinien wyglądać następując: Narzędzia dstępne jak ikny na pasku t: wyświetl wszystkie przebiegi z pliku twórz nwe kn prezentacji zarządzanie kanałami zarządzanie przebiegami ustawienia kna prezentacji autmatyczne skalwanie si X autmatyczne skalwanie si Y dstsuj ś X dstsuj ś Y dstsuj bie sie przełącz na pwiększenie przez lupę przełącz na pwiększenie przez ramkę 24
cfnij ustawienia granic kna pwtórz ustawienia granic kna pinwe rzmieszczenie kien pzime rzmieszczenie kien swbdne rzmieszczenie kien Krótki pis najważniejszych pcji: Przy użyciu tej pcji wczytujemy plik w frmacie.wff,.wnk,.dat, lub.har. Prgram twrzy nwe kn prezentacji i wykreśla wszystkie przebiegi z pliku. Otwiera nwe kn prezentacji. Bez żadnych przebiegów. Pzwala wczytywać pszczególne przebiegi z pliku. Pzwala wczytać nwy przebieg d istniejącej już prezentacji: Wykreśla pdany przez nas w pstaci wzru przebieg: 25
Służy d zmiany zakresu si X i Y, ustawienia pdziałki, raz d zmiany nazwy kna prezentacji: Prgram TCad Graf pzwala również na analizę harmnicznych wybraneg z prezentwanych przebiegów. W tym celu należy kliknąć prawym przyciskiem myszy na knie prezentacji i wybranie pcji wyświetl harmniczne : Zstanie wyświetlne kn w którym należy: wybrać analizwany przebieg, czas pczątku analizy, kres pierwszej harmnicznej i numery wyświetlanych harmnicznych: 26
Przykładwy wykres harmnicznych: Analizę harmnicznych mżna zapisać d pliku w frmacie.har. Prgram pzwala na skpiwanie prezentacji w frmacie mapy bitwej. W tym celu należy twrzyć menu Prezentacja -> Kpiuj: Dzięki schwku systemwemu kn prezentacji mżemy wkleić d dwlneg prgramu graficzneg. Wszystkie pcje ferwane przez TCad Graf są również zawarte w symulatrze TCad 7. 27