محاسبه ولتاژ و آشنايي با بلوك هاي ترانسفورماتور خطي ، بار RL و RC موازي در مدارهاي الكتريكي
در شماره قبل به معرفي بلوك اندازه گيري جريان و محاسبه جريان و امپدانس در يك مدار الكتريكي پرداختيم. در اين شماره ابتدا به بررسي بلوك اندازه گيري ولتاژ و نحوه محاسبه ولتاژ در يك مدار الكتريكي خواهيم پرداخت سپس با نحوه استفاده از بلوكهاي ترانسفورماتور خطي و بار RLC موازي در يك مدار الكتريكي آشنا خواهيم شد.
بلوك اندازه گيري ولتاژ
بلوك اندازه گيري ولتاژ به منظور اندازه گيري ولتاژ بين دو گره الكتريكي در هر مدار الكتريكي استفاده مي شود. خروجي بلوك يك سيگنال براي استفاده در بلوك هاي ديگر سيمولينك فراهم مي كند.
پارامترها و جعبه تنظيمات
براي داشتن مقادير مختلط خروجي بلوك اندازه گيري ولتاژ، سيگنال خروجي روي complex تنظيم شده است. خروجي بلوك، برداري با دو عنصر حقيقي و موهومي است. همچنين با توجه به اينكه سيگنال خروجي ولتاژ داراي دو قسمت دامنه و زاويه است بلوك خروجي براي در نظر گرفتن اين دو پارامتر به دامنه-زاويه نيز تنظيم شده است.
محاسبه ولتاژ در مدار
جهت ايجاد مدل، يك پنجره جديد باز كنيد و شكل1 را بسازيد. براي ساختن اين شكل نياز به بلوك هاي منبع ولتاژ سينوسي ، مقاومت (3 عدد)، بلوك اندازه گيري ولتاژ (3 عــــدد)، بــلــــوك نــمــــايــــش (3 عــــدد)، خــــازن ، بــلــــوك Neutral(4 عـــدد) و بـلـــوك (زمين مجازي)Ground داريد. بلوك منبع ولتاژ سينوسي را مي توانيد در قسمت منابع الكتريكي (Electrical Sources) در كتابخانه SimPowerSystems پيدا كنيد و وارد مدل كنيد. روي بلوك دبل كليك كرده و مقدار دامنه، فاز و فركانس را به ترتيب 120، 0 و 60 هرتز تنظيم كنيد. براي ساختن بلوك مقاومت مي توانيد يك بلوك RLC سري را از قسمت عناصر (Elements) انتخاب كنيد و روي آن دو بار كليك كرده و مقدار سلف آن را صفر و مقدار خازن آن را inf (نامحدود) مقدار دهي كنيد تا مقاومت خالص به دست آيد سپس اين بلوك را دو بار ديگر در پنجره مدل كپي كنيد. در اين حالت سه مقاومت خواهيد داشت كه ميتوانيد مقادير آن ها را به 10، 5 و 3 اهم تنظيم كنيد. براي داشتن خازن 5 ميكرو فارادي مي توانيد همان كار قبل را انجام دهيد اما در اين حالت مقدار سلف و مقاومت را صفر در نظر گرفته و مقدار خازن را 000005/0 انتخاب كنيد تا خازن 5 ميكروفارادي داشته باشيد. بلوك اندازه گيري ولتاژ را نيز مي توانيد از قسمت اندازه گيري ها (
Measurements) انتخاب كنيد و به مدل اضافه كنيد. نام بلوك ها را به 1v، 2v و 3v تغيير دهيد. بلوك Neutral را مي توانيد از قسمت عناصر (Elements) انتخاب كنيد و به مدل اضافه كنيد. با توجه به اينكه نياز به چهار گره است سه بار ديگر اين بلوك را داخل مدل كپي كنيد و عدد گره ها را 10 و 20 مقدار دهي كنيد. هدف از اين كار اين است كه ولتاژ يك مكان بر حسب يك مكان ديگر به راحتي محاسبه شود و در انتها بلوك نمايش (scope) را نيز مي توانيد در قسمت Sinks كتابخانه سيمولينك پيدا كنيد.
پس از كامل شدن مدل مدت زمان شبيه سازي را 1/0 انتخاب كنيد و روي start simulation كليك كنيد تا خروجي در Scope نشان داده شود. همان طور كه در شكل 4 ملاحظه مي كنيد 1Scope ، ولتاژ 1v را نشان مي دهد كه اين ولـتــاژ، ولتـاژ دو سـر مقـاومـت 10 اهمـي اسـت. 2Scope، ولتاژ 2v را نشان مي دهد كه اين ولتاژ، ولـتـاژ سـر2 مـقـاومـت 10 اهـمـي يـا سـر1 تركيب موازي مقاومت 5 اهمي و خازن 5 ميكروفارادي نسبت به زمين است . 3Scope ، ولتاژ 3v را نشان مي دهد كه اين ولتاژ، ولتاژ سر 1 مقاومت 10 اهمي به سر 2 تركيب موازي مقاومت 5 اهمي و خازن 5 ميكروفارادي است. تصوير شكل موج ولتاژ ر1v، 2v و 3v به ترتيب در شكل2 ، 3 و 4 نشان داده شده است.
در ادامه به منظور آشنايي و استفاده از بلوك هاي ترانسفورماتور خطي، بار RLC موازي و منبع ولتاژ AC در مدارهاي الكتريكي و محاسبه ولتاژ و جريان قسمت هاي مختلف مدار، مدلي به صورت شكل5 ايجاد مي كنيم.
براي ايجاد مدل نشان داده شده در شكل 5 مي توانيد بلوك هاي اندازه گيري ولتاژ و جــريــان را از قسمـت محـاسبـات Measurments، در Sim PoweSystems از كتـابخـانـه سيمولينك انتخاب كنيد. بلوك زمين (Ground) ، گره خنثي (Neutral) و ترانسفورماتور خـــطـــــي (Linear transformer) را مـــــي تــــوانــيــــد از قــســمــــت عــنــــاصــــر Elements، در SimPowe Systems از كتابخانه سيمولينك پيدا كنيد و به مدل اضافه كنيد. بلوك منبع ولــتــــاژ ( AC (AC voltage source را مــــي تــــوانــيــــد از قــســمــــت مــنــــابـــع الــكــتـــريــكـــي (Electrical Sources) در SimPoweSystems از كتابخانه سيمولينك انتخاب كنيد و در نـهــايــت بـلــوك نـمـايـش خـروجـي (Scope) را مـي تـوانيـد در قسمـت Sinks كتـابخـانـه سيمولينك پيدا كرده و در مدل قرار دهيد.
پس از ايجاد مدل، پارامترهاي بلوك هاي مورد نظر را به صورتي كه نياز به شبيه سازي است تغيير دهيد. براي اين منظور روي بلوك منبع ولتاژ، دبل كليك كرده و در پنجره تنظيمات ظاهر شده در قسمت دامنه پيك (2)*sqrt 14400، در قسمت فاز عدد صفر، در قـسـمت فركانس عدد 60 و زمان نمونه را صفر در نظر بگيريد. پس از اين تغييرات پارامترهاي آن را به صورت شكل زير6 تغيير مي كنند. روي هر دو بلوك Node كليك كرده و شماره گره را 50 انتخاب كنيد.
براي تنظيم پارامترهاي ترانسفورماتور خطي، RC موازي و RL موازي مجددا روي آنها دو بار كليك كنيد و پارامترهاي آن را به ترتيب به صورت نشان داده شده در شكلهاي 7 تا 9 تغيير دهيد.
مدت زمان براي انجام شبيه سازي را 1/0 ثانيه در نظر گرفته و روي گزينه شروع شبيهسازي (Start Simulation) كليك كنيد تا شكل موج ولتاژ و جريان مدار به صورت نشان داده شده در شكل 10 ظاهر شود.
)
