Jarosław Michał Wiater KOMPUTEROWE OBLICZENIA W ELEKTROTECHNICE

Jarosław Michał Wiater KOMPUTEROWE OBLICZENIA W ELEKTROTECHNICE

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny dr inż. Jarosław Michał Wiater Komputerowe obliczenia w elektrotechnice Warszawa 2012

Monografia Recenzent Piotr Bilski Kierownik projektu Michał Grodzki Redakcja techniczna Agencja Reklamowa MEDIUM Korekta Anna Kuziemska Wszelkie prawa zastrzeżone Copyright by Dom Wydawniczy MEDIUM ISBN 978-83-929689-9-3 Wydawca i rozpowszechnianie Dom Wy daw ni czy ME DIUM 04-112 War sza wa, ul. Karczewska 18 tel. 22 810 21 24, 22 512 60 60 Sprzedaż: księgarnia wysyłkowa www.ksiegarniatechniczna.com.pl Skład i ła ma nie Agencja Reklamowa MEDIUM www.agencjamedium.pl Warszawa 2012 Pod patronatem miesięcznika

Spis treści Wstęp........................................................................................................................... 5 1. Podstawowe wiadomości...................................................................................................... 6 1.1 Uruchomienie programu i pierwsze obliczenia............................................................................ 6 1.1.1 Licencja............................................................................................................ 6 1.1.2 Pobranie oprogramowania......................................................................................... 7 1.1.3 Instalacja oprogramowania........................................................................................ 7 1.1.4 Konfiguracja oprogramowania..................................................................................... 9 1.1.5 Pierwszy obwód................................................................................................... 9 1.1.6 Pierwsze obliczenia.............................................................................................. 10 1.1.7 Wyniki obliczeń.................................................................................................. 10 1.2 Obwody prądu zmiennego podstawy................................................................................. 12 1.2.1 Źródło napięcia lub prądu sinusoidalnie zmiennego.............................................................. 12 1.2.2 Uproszczenia w ATP.............................................................................................. 13 1.2.3 Wybór miejsca obserwacji przebiegu............................................................................. 14 1.2.4 Układ 3-fazowy niesymetryczny.................................................................................. 14 1.3 Podstawowe elementy systemu elektroenergetycznego linie przesyłowe.............................................. 19 1.3.1 Zaawansowane funkcje pakietu ATP............................................................................. 19 1.3.2 Linie przesyłowe parametry skupione.......................................................................... 19 1.3.3 Linie przesyłowe parametry rozłożone.......................................................................... 22 1.3.4 Linia kablowa własny model................................................................................... 23 1.3.5 Linia napowietrzna własny model.............................................................................. 26 1.4 Podstawowe elementy systemu elektroenergetycznego transformatory................................................ 28 1.4.1 Transformator idealny............................................................................................ 28 1.4.2 Transformator z nasycającym się rdzeniem....................................................................... 29 1.4.3 Element BCTRAN................................................................................................ 31 1.4.4 Zaawansowany model........................................................................................... 33 2. Zastosowanie ATP/EMTP w elektrotechnice................................................................................. 35 2.1 Spadki, straty napięcia oraz rozpływ mocy w sieciach elektroenergetycznych............................................ 35 2.1.1 Obliczenia....................................................................................................... 36 2.1.2 Spadek i strata napięcia.......................................................................................... 37 2.1.3 Dobór parametrów linii.......................................................................................... 37 2.2 Własny element w ATP.................................................................................................. 39 2.2.1 Grupowanie elementów......................................................................................... 39 2.2.2 Element typu MOD.............................................................................................. 41 2.3 Przepięcia w systemie elektroenergetycznym............................................................................ 44 2.3.1 Łączniki elektroenergetyczne.................................................................................... 44 2.3.2 Operacje łączeniowe............................................................................................. 44 2.3.3 Zwarcia.......................................................................................................... 46 2.4 Przepięcia atmosferyczne w sieciach elektroenergetycznych............................................................. 49 2.4.1 Warystory........................................................................................................ 49 2.4.2 Iskiernikowe ograniczniki przepięć............................................................................... 50 2.4.3 Półprzewodnikowe diody zabezpieczające....................................................................... 51 2.4.4 Źródła udarowe.................................................................................................. 51 2.4.5 Praktyczny przykład.............................................................................................. 53 2.4.6 Podsumowanie.................................................................................................. 56 2.5 Silnik asynchroniczny 3-fazowy.......................................................................................... 57 2.5.1 Silnik 3-fazowy................................................................................................... 57 2.5.2 Podsumowanie.................................................................................................. 61 2.6 Elementy typu TACS..................................................................................................... 62 2.6.1 Elementy TACS................................................................................................... 62 2.6.2 Wyłącznik nadmiarowo-prądowy................................................................................. 68 2.6.3 Selektywność działania zabezpieczeń............................................................................ 72 2.6.4 Podsumowanie.................................................................................................. 73 2.7 Wyłącznik różnicowoprądowy........................................................................................... 74 3

2.7.1 Wyłącznik różnicowoprądowy 1-fazowy.......................................................................... 74 2.7.2 Selektywność działania.......................................................................................... 76 2.7.3 3-fazowy wyłącznik różnicowoprądowy.......................................................................... 77 2.7.4 Podsumowanie.................................................................................................. 77 2.8 Źródło napięcia/prądu o dowolnym kształcie............................................................................ 78 2.8.1 Źródło o dowolnym kształcie..................................................................................... 78 2.8.2 Wielofazowe źródło napięcia/prądu o dowolnym kształcie....................................................... 81 2.8.3 Podsumowanie.................................................................................................. 81 2.9 Układy energoelektroniczne............................................................................................. 82 2.9.1 Prostowniki 1-fazowe............................................................................................ 82 2.9.2 Prostowniki 3-fazowe............................................................................................ 83 2.9.3 Falownik 1-fazowy............................................................................................... 85 2.9.4 Podsumowanie.................................................................................................. 87 2.10 Automatyka zabezpieczeniowa systemów elektroenergetycznych....................................................... 88 2.10.1 Układy EAZ...................................................................................................... 88 2.10.2 Zabezpieczenia nadprądowe..................................................................................... 88 2.10.3 Zabezpieczenia nadnapięciowe.................................................................................. 89 2.10.4 Zabezpieczenia różnicowoprądowe.............................................................................. 89 2.10.5 Zabezpieczenia porównawczo-fazowe........................................................................... 89 2.10.6 Zabezpieczenia odległościowe................................................................................... 90 2.10.7 Podsumowanie.................................................................................................. 93 2.11 Analiza układów w dziedzinie częstotliwości............................................................................. 94 2.11.1 Widmo napięcia i prądu.......................................................................................... 94 2.11.2 Źródło napięcia/prądu typu HFS................................................................................. 96 2.11.3 Podsumowanie.................................................................................................. 97 2.12 Modele obciążenia...................................................................................................... 98 2.12.1 Model obciążenia................................................................................................ 98 2.12.2 Obliczenia w trybie FREQUENCY SCAN........................................................................... 98 2.12.3 Podsumowanie.................................................................................................. 99 2.13 Szybka transformata Fouriera........................................................................................... 100 2.13.1 Algorytm FFT................................................................................................... 100 2.13.2 Praktyczny przykład wykorzystania algorytmu.................................................................. 100 3.13.3 Podsumowanie................................................................................................. 103 2.14 Żarowe źródła światła.................................................................................................. 104 2.14.1 Nieliniowy model lampy żarowej................................................................................ 105 2.14.2 Podsumowanie................................................................................................. 108 2.15 Częstotliwościowe sterowanie silników indukcyjnych................................................................... 109 2.15.1 Softstart........................................................................................................ 109 2.15.2 Softstart z wykorzystaniem 3-fazowego falownika............................................................... 112 2.15.3 Podsumowanie................................................................................................. 113 2.16 Układy ograniczające przepięcia........................................................................................ 114 2.16.1 Trójstopniowy układ ochrony przepięciowej w EMTP............................................................ 115 2.16.2 Podsumowanie................................................................................................. 117 2.17 Własny element typu LIB............................................................................................... 118 2.17.1 Procedura tworzenia elementu typu LIB......................................................................... 118 2.17.2 Procedura wykorzystania elementu typu LIB.................................................................... 122 2.18 Błędy................................................................................................................... 123 2.18.1 Analiza błędów................................................................................................. 123 2.18.2 Oscylacje numeryczne.......................................................................................... 123 3. Podsumowanie............................................................................................................. 125 4. Literatura................................................................................................................... 126 4

Wstęp W związku z szybkim rozwojem urządzeń stosowanych w energetyce zawodowej rosną potrzeby poznania i stosowania uniwersalnych oraz szybkich metod obliczeń układów prądu stałego i zmiennego. Z kolei coraz większa złożoność stosowanych w praktyce układów wymusza wykorzystanie komputerów. W książce starano się w sposób praktyczny przedstawić komputerowe metody prowadzenia obliczeń w elektrotechnice z wykorzystaniem jednego z wielu narzędzi do analizy obwodów w dziedzinie czasu programu ATP-EMTP. Poprawność obliczeń wykonywanych przez pakiet ATP była już wielokrotnie weryfikowana w praktyce i to z dobrym efektem. Program ma ogromne możliwości. W rękach sprawnego inżyniera będzie stanowił nieocenione narzędzie pracy. Na tle innych narzędzi i publikacji poruszających problem komputerowych obliczeń w elektrotechnice daje się zauważyć brak pozycji przedstawiających metody analizy na konkretnych przykładach stosowanych w codziennej praktyce inżyniera elektryka. Niniejsza książka ma za zadanie wypełnić w pewnym stopniu powstałą lukę. Opracowano ją w taki sposób, aby każdy podstawowy rodzaj obliczeń stosowanych przez projektantów elektryków znalazł wsparcie ze strony ATP-EMTP. Większość możliwych zastosowań pakietu zostało szczegółowo opisanych krok po kroku, tak aby nie stwarzać bariery nie do przejścia osobom po raz pierwszy sięgającym po komputerowe narzędzie wspomagające proces obliczeniowy. Przedstawione przykłady opatrzone zostały stosownym wstępem teoretycznym, niezbędnym do zrozumienia procesu modelowania tworzenia komputerowego odwzorowania analizowanego przykładu. Monografię podzielono na dwie części. W pierwszej omówiono wszystkie podstawowe elementy systemu elektroenergetycznego, część drugą poświęcono zaś obliczeniom konkretnych układów stosowanych i wykorzystywanych w praktyce. Przedstawiono także szczegółowe wytyczne niezbędne do prawidłowego zainstalowania pakietu ATP-EMTP na komputerze użytkownika. Poprawność instalacji można sprawdzić przeprowadzając pierwsze obliczenia. Omówiono szczegółowo podstawowe elementy systemu elektroenergetycznego, takie jak: linie przesyłowe (napowietrzne i kablowe), transformatory, elementy TACS, ATP oraz LIB, silniki asynchroniczne 3-fazowe, wyłączniki różnicowoprądowe, żarowe źródła światła, źródła napięć i prądów o dowolnym kształcie, różnego rodzaju modele obciążenia, układy ograniczające przepięcia, systemy uziomowe. Drugą część książki poświęcono obliczeniom konkretnych układów i opisano metodę obliczenia spadków i strat napięcia w sieciach elektroenergetycznych. Dodatkowo uzupełniono ją o metodę wyznaczania rozpływu mocy. Zajęto się też przepięciami w systemie elektroenergetycznym. Omówiono szczegółowo drugi typ przepięć występujących w sieciach elektroenergetycznych przepięcia atmosferyczne oraz układy energoelektroniczne, przytaczając konkretne przykłady zastosowań. W dalszej części książki powiązano dotychczas przedstawioną wiedzę i przeanalizowano typowe układy automatyki zabezpieczeniowej stosowanej w systemach elektroenergetycznych. Opisano również najczęściej popełniane błędy podczas modelowania i przedstawiono metody ich ko rekty. Monografia zawiera zbiór kilkudziesięciu przykładów zgromadzonych w czasie kilku lat prowadzenia obliczeń z wykorzystaniem ATP-EMTP dla potrzeb prac naukowo-badawczych. Jest jednym z wielu programów do analizy obwodów w dziedzinie czasu. Poprawność obliczeń wykonywanych przez pakiet ATP była już wielokrotnie weryfikowana w praktyce z dobrym efektem. Niniejsza pozycja jest tylko wstępem do szeroko pojętej dziedziny komputerowych obliczeń w elektrotechnice. Niektóre aspekty mogą wydawać się trywialnymi, ale aby móc w przyszłości przejść do spraw bardziej skomplikowanych, należy dobrze opanować podstawy działania programu. Książka może być wykorzystana przez słuchaczy i pracowników naukowych politechnik, wyższych szkół inżynierskich na wydziałach elektrycznych, automatyki i pokrewnych. Praktyczne przykłady będą na pewno użyteczne także dla inżynierów elektryków wykonujących na co dzień obliczenia. 5

1. Podstawowe wiadomości 1.1 Uruchomienie programu i pierwsze obliczenia ATP (Alternative Transients Program) to pakiet programów służących do wykonywania obliczeń w układach i systemach elektroenergetycznych [7, 29]. Należy on do grupy programów opracowanych do wszechstronnej analizy stanów nieustalonych w dziedzinie czasu w skrócie EMTP (Electromagnetic Transients Program). W celu ułatwienia i uproszczenia obliczeń użytkownik ma do dyspozycji ponad dwieście elementów, które wchodzą w skład systemu elektroenergetycznego. Począwszy od prostych elementów RLC, poprzez elementy nieliniowe, takie jak na przykład ograniczniki przepięć, skończywszy zaś na nieliniowych maszynach elektrycznych (transformatorach, silnikach asynchronicznych, synchronicznych i silnikach prądu stałego). Możliwe jest również definiowanie własnych elementów. W kolejnych rozdziałach zostaną zaprezentowane wszystkie podstawowe funkcje pakietu ATP. Całość będzie się opierała w głównej mierze na praktycznych przykładach zastosowania tego programu. Rysunek 1.1. Strona domowa pakietu ATP [7] Jego główną jest fakt, że jest bezpłatny. Wymagana jest jedynie rejestracja. Dodatkowo należy zauważyć, iż dostępna wersja pracuje bez problemów pod Windowsem 95, 98, 2000, XP. Istnieje też wersja przystosowana do pracy pod Linuksem. Program jest rozwojowy, ciągle unowocześniany, dlatego warto przyjrzeć się mu bliżej. Pakiet składa się z trzech programów ATP Draw, ATPMingW, PlotXY. ATP Draw jest postprocesorem graficznym, czyli programem umożliwiającym zdefiniowanie układu, który będzie poddany obliczeniom. Jest on bardzo przyjazny dla użytkownika. Najważniejszym programem jest ATPMingW. Jest to główny moduł obliczeniowy. To właśnie ten program wykonuje wszystkie operacje zadane przez ATP Draw. Komunikuje użytkownikowi o zaistniałych błędach, generuje ostrzeżenia i raporty. PlotXY jest to program umożliwiający graficzną prezentację wyników obliczeń. Dzięki niemu staje się możliwe wybranie interesujących nas przebiegów w dziedzinie czasu, ich zapis lub wydruk. Daje on również możliwość wyznaczenia widma sygnału, wykonania prostych operacji, takich jak sumowanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie dwóch przebiegów. 1.1.1 Licencja Program został udostępniony przez twórców bezpłatnie dla wszystkich, którzy chcą z niego korzystać. Autorzy programu, w skrócie nazywanego ATP, wymagają jedynie rejestracji i akceptacji warunków licencji. Procedurajego pozyskania jest bezpłatna. Sam osobiście ją przeszedłem i mogę stanowczo stwierdzić, że nie stanowi większego problemu. Warunki licencji zabraniają jedynie komercyjnego czerpania zysków ze sprzedaży udostępnionego oprogramowania. Proponuję zapoznać się szczegółowo z warunkami licencji. Dostępna jest ona poprzez stronę internetową o adresie http://www.emtp.org/eeugfl.html. Po zapoznaniu z nią przechodzimy do samej procedury rejestracyjnej dostępnej na stronie http://www.emtp.org/eeuglic.html. Wymagane jest podanie Rysunek 1.2. Przykłady analizowanych obwodów w ATP rozbudowany system elektroenergetyczny WN 6

Uruchomienie programu i pierwsze obliczenia się mogą pojawić się nowsze wersje oprogramowania. Proszę się tym nie zrażać i zawsze pobierać najnowszą wersję. Najnowszą wersję programu ATP Draw można również pobrać ze strony http://www.atpdraw.net. 1.1.3 Instalacja oprogramowania Trzy pliki pobrane z internetu umieszczamy w jednym katalogu, np. C:\ATP. Rozpakowujemy plik ATPDraw50_install.zip (wyodrębniamy) do wybranego katalogu. Uruchamiamy plik SETUP.EXE. Przy korzystaniu z niektórych wersji Windowsa może wystąpić błąd w module instalacyjnym programu ATP Draw. Nie należy się tym przejmować. W przypadku takiej sytuacji trzeba wybrać OK, a następnie IGNORUJ. Rysunek 1.3. Wypełniamy formularz licencji [31] w odpowiednich polach imienia i nazwiska, adresu korespondencyjnego oraz adresu e-mail. Na końcu wpisujemy zbiorczo w jednej linii adres e-mail, nazwisko, miasto, kraj. Potwierdzamy wprowadzone dane i generujemy formularz, który należy podpisać i odesłać zwykłą pocztą pod wskazany adres. W krótkim czasie otrzymamy na podany w formularzu adres potwierdzenie na piśmie posiadanej licencji wraz z hasłami dostępu do stron internetowych, z których możemy pobrać oprogramowanie. 1.1.2 Pobranie oprogramowania W momencie, gdy już mamy licencję w ręku, możemy przejść do procedury pobrania oprogramowania ze strony internetowej http://www.eeug.org/files/secret/. Wymagane jest podanie nazwy użytkownika i hasła (ważna jest wielkość liter) (rys. 1.4.). Po poprawnym zalogowaniu powinno się otworzyć okienko z listą katalogów (rys. 1.5.). Pobieramy ze strony trzy pliki o następujących nazwach: ATPDraw50_install.zip, Atpmingw.zip, PlotXY- June05.zip. Pliki te rozrzucone są w trzech katalogach o nazwach odpowiadających poszczególnym składnikom pakietu ATP. Od czasu złożenia niniejszej książki do druku do momentu ukazania Rysunek 1.6. Rozpakowane pliki ATP Rysunek 1.7. Pierwsze uruchomienie ATP Rysunek 1.4. Wprowadzanie nazwy użytkownika i hasła Rysunek 1.8. Konfiguracja ATP Draw Rysunek 1.5. Pobieranie oprogramowania Procedura instalacji będzie przebiegać dalej, nie wpłynie to również na funkcjonalność oprogramowania. Po zaakceptowaniu warunków licencji i wprowadzeniu nazwy użytkownika musimy zdefiniować katalog, gdzie ma się ono zainstalować. Trzeba wskazać inne miejsce do instalacji programu niż to, które jest proponowane TO BARDZO WAŻNE. W tym celu wybieramy BROWSE i wpisujemy ręcznie C:\EMTP. W tym miejscu warto wyjaśnić, że program wewnętrznie nakłada ograniczenie co do liczby liter 7

Uruchomienie programu i pierwsze obliczenia w nazwie katalogu docelowego, w którym będzie zainstalowany. Nie może ona przekraczać 8 znaków. Ograniczenie to zostało wprowadzone po to, aby zapewnić możliwość łatwej transkrypcji kodu źródłowego do innych systemów operacyjnych. Dlatego domyślna lokalizacja C:\Program Files\ jest niewłaściwa. Potwierdzamy wybór i dalej instalujemy program. Po poprawnej instalacji uruchamiamy po raz pierwszy ATP Draw. Na pytanie programu, czy utworzyć dodatkowe katalogi niezbędne do poprawnej pracy, zgadzamy się i wybieramy ALL. Po potwierdzeniu powinien uruchomić się program. Przystępujemy teraz do konfiguracji podstawowych funkcji w programie. Z zakładki TOOLS wybieramy wiersz OPTIONS. Zaznaczamy w zakładce GENERAL następujące opcje: 1) Save windows s current state (zapisz obecne położenie okna), 2) Save program options on exit (zapisuj automatycznie ustawienia programu kończąc pracę), 3) Autosave every 5 min (zapisz automatycznie mój schemat co 5 min), 4) Create backup files (twórz kopie bezpieczeństwa). moduły ATPMingW, PlotXY. Rozpakowujemy (wyodrębniamy) zawartość pliku Atpmingw.zip do katalogu C:/EMTP/Atp/ jest to nowo utworzony (podczas pierwszego uruchomienia) podkatalog programu ATP Draw. Po rozpakowaniu pliku podkatalog ATP powinien zawierać następujące pliki (rys. 1.10.). Plik o nazwie PlotXY-June05.zip rozpakowujemy (wyodrębniamy) do głównego katalogu ATP Draw C:/EMTP/ (rys. 1.11.). Te operacje są kluczowe dla poprawnego działania oprogramowania. Rysunek 1.12. Tworzymy nowy schemat Rysunek 1.13. Ustalamy domyślne katalogi Rysunek 1.9. Ustawienia ATP Draw Rysunek 1.10. Zawartość katalogu C:/EMTP/Atp Rysunek 1.14. Konfiguracja poleceń Rysunek 1.11. Zawartość katalogu C:/EMTP/ Po ustawieniu naciskamy kolejno APPLY, SAVE i na koniec OK. Wychodzimy z programu ATP Draw. Aby móc w pełni wykorzystać jego funkcje, należy dodatkowo zainstalować pozostałe dwa Rysunek 1.15. Komendy dla ATP Draw 8

Uruchomienie programu i pierwsze obliczenia 1.1.4 Konfiguracja oprogramowania Aby móc przeprowadzić obliczenia, należy prawidłowo skonfigurować program ATP Draw. Ewentualne błędy w instalacji i konfiguracji uniemożliwią prawidłowe funkcjonowanie, dlatego bardzo uważnie trzeba przeprowadzić poniższe kroki. Uruchamiamy ATP Draw. Tworzymy nowy obwód wybierając białą kartkę w lewym górnym rogu ekranu. Potwierdzamy domyślny katalog, w którym są zlokalizowane (wybieramy OK). Z zakładki ATP wybieramy EDIT COMMANDS. Wybieramy NEW, wpisujemy nazwę dla nowo tworzonej komendy: OBLICZENIA. Przystępujemy teraz do zdefiniowania parametrów zaznaczamy CURRENT ATP. Wybieramy BROWSE i lokalizujemy plik TPBIG.EXE w katalogu ATP Draw C:/EMTP/ATP/. Po ustawieniu tych parametrów wciskamy UPDATE. Ponownie wybieramy NEW, wpisujemy nazwę nowo tworzonej komendy: WYNIKI. Zaznaczamy opcję CURRENT PL4. Wybieramy BROWSE i lokalizujemy plik PlotXWin.EXE w głównym katalogu ATP Draw C:/EMTP/. Ponownie wybieramy UPDATE. Po zakończeniu konfiguracji komendy w ATP Draw powinny wyglądać tak jak na rysunku 1.15. 1.1.5 Pierwszy obwód Aby móc przeprowadzić obliczenia, należy zdefiniować obwód elektryczny. Pierwszy raz przejdziemy przez ten proces krok po kroku. W dalszej części książki tylko w wyjątkowych sytuacjach ten proces będzie tak szczegółowo opisany. Ustawiamy wskaźnik myszy na białym tle i naciskamy prawy guzik. Rozwinie się dodatkowe MENU i z niego wybieramy grupę elementów liniowych BRANCH LINEAR i z tej grupy pierwszy element układu RESISTOR. Następnie z grupy wymuszeń (źródeł) SOURCE wybieramy element AC TYPE 14. Zmianę parametrów poszczególnych elementów możemy przeprowadzić po wskazaniu wybranego elementu myszką i dwukrotnym naciśnięciu lewego guzika. Dodajemy jeszcze jeden rezystor i przystępujemy do wykonywania połączeń w pierwszym prostym układzie. Umieszczone elementy na tworzonym schemacie elektrycznym możemy przesuwać za pomocą kursora myszki z naciśniętym lewym klawiszem. Połączenia wykonujemy wskazując wskaźnikiem myszki na punkt koloru czarnego wychodzący z danego elementu i naciskając lewy klawisz myszki. Wskazujemy drugi punkt i ponownie naciskamy lewy klawisz myszki. Łączymy układ zgodnie z rysunkiem 1.17. Aby układ mógł być poddany obliczeniom, potrzeba jeszcze zamknąć oczko dodając uziemienie. W tym celu wskaźnik myszy ustawiamy na czarny punkt kończący jeden z rezystorów i naciskamy prawy klawisz myszki. Powinno pojawić się w tym momencie okienko zamieszczone na rysunku 1.18. Odznaczamy GROUND i potwierdzamy nasz wybór. Widok prawidłowego układu przedstawia rysunek 1.19. Rysunek 1.18. Definiujemy uziemienie układu Rysunek 1.16. Grupy elementów w ATP Rysunek 1.19. Prawidłowy układ Rysunek 1.17. Pierwszy obwód w ATP Domyślna wartość rezystancji w ATP Draw to 1000 Ω, zaś domyślna wartość napięcia sinusoidalnego w źródle AC TYPE 14 to 10 kv przy częstotliwości 60 Hz. Przystępujemy teraz do zmiany wartości elementów. Po wskazaniu rezystora myszką i dwukrotnym naciśnięciu lewego guzika, pojawi się okno z jego wszystkimi parametrami. Zmieniamy wartość rezystancji pierwszego rezystora na R 1 = 100 Ω oraz dodatkowo ustalamy interesujący nas zakres danych wyjściowych po zakończeniu obliczeń. W zakładce OUTPUT wybieramy 3-CURRENT&VOLTAGE. Potwierdzamy nasz wybór i przechodzimy do ustalenia parametrów drugiego rezystora ustawiamy R 2 = 50 Ω i również OUTPUT 3-CURRENT&VOL- 9

Uruchomienie programu i pierwsze obliczenia TAGE. Na schemacie pojawią się dodatkowe oznaczenia wskazujące, że w przyszłości będziemy obserwować prąd i napięcie na rezystorach. W podobny sposób ustawiamy parametry źródła napięcia sinusoidalnego 325 V (amplituda napięcia o wartości skutecznej 230 V), 50 Hz. Pozostałe parametry pozostawiamy bez zmian. W ten oto sposób został zdefiniowany w ATP Draw pierwszy układ, który poddamy obliczeniom. 1.1.6 Pierwsze obliczenia Po stworzeniu układu trzeba go zapisać. Z zakładki FILE wybieramy SAVE i w domyślnej lokalizacji (katalogu) zapisujemy schemat pod nazwą KURS1. Zgodnie z założeniami programów EMTP, dokonują one obliczeń w dziedzinie czasu. Wymagane jest więc podanie kilku podstawowych parametrów niezbędnych do określenia zakresu prowadzonych obliczeń. Przechodzimy teraz do ustawienia parametrów symulacji. Z zakładki ATP wybieramy SETTINGS lub naciskamy klawisz F3. Parametr DELTA T określa odstęp czasowy w sekundach między poszczególnymi iteracjami w procesie obliczeniowym. Domyślna wartość tego parametru to 1E-6 czyli 1 μs. Pozostawiamy go bez zmian. Kolejny, o nazwie T max, określa zakres maksymalnego czasu obserwacji przebiegu. Jest on dobierany indywidualnie w zależności od częstotliwości źródła (w naszym przypadku będziemy obserwować pierwsze dwa okresy przebiegu) lub czasu trwania zaburzenia. Ustawiamy ten czas na 0,04. Zatwierdzamy zmiany i ponownie zapisujemy nasz obwód wybierając z zakładki FILE ponownie SAVE. Aby móc przeprowadzić obliczenia, trzeba stworzyć listę połączeń wygenerować plik z końcówką ATP. W tym celu z zakładki ATP wybieramy MAKE FILE AS i potwierdzamy domyślną nazwę ustaloną przez ATP Draw, wybierając ZAPISZ. Przystępujemy do wykonania obliczeń. Uruchamiamy je wybierając z zakładki ATP stworzoną przez nas komendę OBLICZENIA. W tym momencie powinno mignąć na ekranie na 2 3 sekundy okno patrz rysunek 1.22. Jeśli owe okienko nie pojawiło się, proszę sprawdzić: 1) czy ATP Draw zainstalowany jest w katalogu C:\EMTP? 2) czy zawartość pliku Atpmingw.zip znajduje się w katalogu C:\EMTP\ATP\? W momencie, gdy obliczenia przebiegły w prawidłowy sposób, powinien pojawić się plik o nazwie KURS1.PL4 w katalogu C:\EMTP\ATP\. 1.1.7 Wyniki obliczeń Do prezentacji wyników obliczeń służy trzeci program z pakietu ATP o nazwie PlotXY. Z poziomu ATP Draw z zakładki ATP wybieramy komendę WYNIKI. Spowoduje to uruchomienie wymienionego programu. Po prawej stronie wyświetlone są nazwy węzłów naszego Rysunek 1.23. Program PlotXY Rysunek 1.20. Parametry rezystora Rysunek 1.24. Spadek napięcia na rezystorach Rysunek 1.21. Parametry źródła AC TYPE 14 Rysunek 1.22. Obliczenia w toku Rysunek 1.25. Prąd płynący przez R 1 (czerwony kolor) i R 2 (zielony kolor) 10

Uruchomienie programu i pierwsze obliczenia obwodu. W dalszej części książki będziemy modyfikowali je tak, aby wyniki były bardziej przejrzyste. W tej chwili poprzestaniemy na domyślnych ustawieniach ATP Draw. Nazwy poprzedzone są literkami: V dla napięć i C dla prądów w obwodzie. Wybieramy interesujący nas przebieg i generujemy wykres poprzez naciśnięcie PLOT. Otrzymany przebieg można zapisać na dysk w formacie WMF, wydrukować na drukarce, skopiować do schowka, zmienić skalę z liniowej na logarytmiczną, określić przedział czasowy do obser- wacji, zmienić nazwę otrzymanych krzywych, wielkość i krój napisów, grubość linii. Aby wyświetlić przebieg prądu w funkcji czasu, należy w prawej kolumnie PlotXY wskazać myszką krzywe, które nie mają być w przyszłości wyświetlane, oraz dodać z lewej kolumny C:XX0001-. Zachęcam wszystkich do przeprowadzenia własnych prób. Należy tylko pamiętać, iż po każdej zmianie obwodu lub jakiegokolwiek parametru powtórnie należy wygenerować listę połączeń (zakładka ATP MAKE FILE AS). 11

Niedostępne w wersji demonstracyjnej. Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki w serwisie