Hệ đơn vị tương đối

Để đơn giản hóa các tính toán khi tính toán các thông số trong hệ thống truyền tải điện, một hệ thống các đơn vị tương đối được sử dụng. Phương pháp này liên quan đến việc biểu thị giá trị hiện tại của giá trị hệ thống dưới dạng giá trị cơ sở (cơ sở) được lấy làm đơn vị.

Vì vậy, giá trị tương đối được biểu thị dưới dạng cấp số nhân của giá trị cơ bản (dòng điện, điện áp, điện trở, công suất, v.v.) và không phụ thuộc, được biểu thị bằng đơn vị tương đối, vào mức điện áp. Trong văn học Anh, các đơn vị tương đối được ký hiệu là pu hoặc p.u. (từ hệ đơn vị—hệ đơn vị tương đối).

Ví dụ, đối với các máy biến áp cùng loại, điện áp rơi, trở kháng và tổn thất khác nhau về giá trị tuyệt đối ở các điện áp đặt vào khác nhau. Nhưng ở kích thước tương đối, chúng sẽ gần như giống nhau. Khi tính toán xong, kết quả dễ dàng được chuyển đổi trở lại đơn vị hệ thống (tính bằng ampe, tính bằng vôn, tính bằng ôm, tính bằng watt, v.v.) vì ban đầu các giá trị cơ sở mà các giá trị hiện tại được so sánh đã được biết đến.

Theo quy định, các đơn vị tương đối thuận tiện cho việc tính toán công suất truyền tải, nhưng thường xảy ra trường hợp các thông số của máy phát động cơ và máy biến áp được chỉ định theo đơn vị tương đối, vì vậy mọi kỹ sư nên làm quen với khái niệm đơn vị tương đối. Các đơn vị công suất, dòng điện, điện áp, trở kháng, độ dẫn được sử dụng trong hệ thống đơn vị tương đối. Công suất và điện áp là những đại lượng độc lập, được quyết định bởi các đặc tính của hệ thống năng lượng thực.

Tất cả các giá trị mạng của hệ thống có thể được biểu thị dưới dạng bội số của các giá trị cơ sở đã chọn. Vì vậy, nếu chúng ta nói về công suất, thì công suất định mức của máy biến áp có thể được chọn làm giá trị cơ sở. Điều xảy ra là sức mạnh thu được tại một thời điểm nhất định ở dạng giá trị tương đối hỗ trợ rất nhiều cho việc tính toán. Cơ sở cho điện áp là điện áp bus danh nghĩa, v.v.

Nói chung, bối cảnh luôn cho phép bạn hiểu giá trị tương đối nào đang được thảo luận và thậm chí sự hiện diện của cùng một biểu tượng "pu" trong văn học Anh sẽ không làm bạn bối rối.

Vì vậy, tất cả các đại lượng vật lý hệ thống được đặt tên. Nhưng khi chúng ta dịch chúng thành các đơn vị tương đối (thực chất là phần trăm) thì bản chất của các tính toán lý thuyết được khái quát hóa.

Giá trị tương đối của một đại lượng vật lý nào đó được hiểu là mối quan hệ của nó với một giá trị cơ bản nào đó, nghĩa là với giá trị được chọn làm đơn vị cho một phép đo nhất định. Giá trị tương đối được đánh dấu bằng dấu hoa thị bên dưới.

Thông thường, các giá trị cơ bản sau đây được lấy trong các tính toán: điện trở cơ bản, dòng điện cơ bản, điện áp cơ bản và công suất cơ bản.

Chỉ số dưới «b» chỉ ra rằng đây là một giá trị cơ sở.

Khi đó các đơn vị đo tương đối sẽ được gọi là tương đối cơ bản:

Dấu hoa thị cho biết giá trị tương đối, chữ cái «b» - cơ sở. EMF là tương đối cơ bản, hiện tại là tương đối cơ bản, v.v. Và các đơn vị cơ sở tương đối sẽ được xác định bởi các biểu thức sau:

Ví dụ, để đo vận tốc góc, vận tốc góc đồng bộ được coi là đơn vị và do đó vận tốc góc đồng bộ sẽ bằng vận tốc góc cơ bản.

Sau đó, một vận tốc góc tùy ý có thể được biểu thị bằng các đơn vị tương đối:

Theo đó, các mối quan hệ sau đây có thể được coi là cơ sở cho liên kết từ thông và cho điện cảm:

Ở đây, liên kết từ thông chính là liên kết từ thông gây ra ứng suất chính ở vận tốc góc chính.

Vì vậy, nếu vận tốc góc đồng bộ được lấy làm cơ sở, thì:

tính theo đơn vị tương đối, emf bằng từ thông và điện trở cảm ứng bằng độ tự cảm. Điều này là do các đơn vị cơ sở được chọn một cách thích hợp.

Sau đó xem xét điện áp pha theo đơn vị tương đối và cơ bản:

Dễ dàng nhận thấy rằng điện áp pha tính theo đơn vị cơ bản tương đối hóa ra bằng với điện áp cơ bản tương đối tuyến tính. Tương tự, giá trị của biên độ ứng suất tính theo đơn vị tương đối hóa ra bằng giá trị hiệu dụng:

Từ những sự phụ thuộc này, rõ ràng là trong các đơn vị tương đối, ngay cả công suất của ba pha và công suất của một pha cũng bằng nhau, và dòng điện kích thích, từ thông và emf của máy phát điện - hóa ra cũng bằng nhau.

Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là đối với mỗi phần tử của mạch, điện trở tương đối sẽ bằng với độ sụt áp tương đối trong các điều kiện của công suất định mức được cung cấp cho mạch.

Khi tính toán dòng điện ngắn mạch, bốn thông số chính được sử dụng: dòng điện, điện áp, điện trở và công suất. Các giá trị cơ bản của điện áp và công suất được coi là độc lập, và thông qua chúng, điện trở cơ bản và dòng điện sau đó được biểu thị. Từ phương trình công suất của mạng ba pha - dòng điện, sau đó Định luật Ohm - sức chống cự:

Vì giá trị cơ sở có thể được chọn tùy ý, nên cùng một đại lượng vật lý, được biểu thị bằng đơn vị tương đối, có thể có các giá trị số khác nhau. Do đó, điện trở tương đối của máy phát điện, động cơ, máy biến áp được đặt theo đơn vị tương đối bằng cách nhập đơn vị danh định tương đối. Sn — công suất danh nghĩa. Un — điện áp danh định. Các giá trị danh nghĩa tương đối được viết bằng chỉ số «n»:

Để tìm điện trở và dòng điện danh nghĩa, các công thức tiêu chuẩn được sử dụng:

Để thiết lập mối quan hệ giữa đơn vị tương đối và đại lượng được đặt tên, trước tiên chúng ta biểu thị mối quan hệ giữa cơ sở tương đối và đại lượng cơ sở:

Hãy viết điện trở cơ sở dưới dạng công suất và thay thế:

Vì vậy, bạn có thể dịch giá trị đã chỉ định thành giá trị cơ sở tương đối.

Và theo cách tương tự, bạn có thể thiết lập mối quan hệ giữa các đơn vị danh nghĩa tương đối và danh từ:

Để tính điện trở theo đơn vị được đặt tên với các giá trị danh nghĩa tương đối đã biết, hãy sử dụng công thức sau:

Mối quan hệ giữa đơn vị danh nghĩa tương đối và đơn vị cơ sở tương đối được thiết lập theo công thức sau:

Sử dụng công thức này, các đơn vị danh nghĩa tương đối có thể được chuyển đổi thành các đơn vị cơ sở tương đối.

Trong hệ thống điện, để hạn chế dòng điện ngắn mạch, đặt lò phản ứng giới hạn hiện tại, trên thực tế - cuộn cảm tuyến tính. Họ nhận được điện áp và dòng điện định mức nhưng không có điện.

Cho rằng

và biến đổi các biểu thức trên cho điện trở cơ sở tương đối và danh nghĩa tương đối, chúng tôi thu được:

Các giá trị tương đối có thể được biểu thị bằng phần trăm: