• Регистрация
Hate_Matlab
Hate_Matlab-10.82
н/д
  • Написать
  • Подписаться

Почему ваттметр выдаёт неверные значения?

Здравствуйте!

Я собрал что-то типо мощностеметра, который должен показывать потребляемые активную и реактивную мощности (ну и ещё cos'фи'). В общем реактивная не очень важна, а Р и cos необходимы, но он выдаёт неправильные значения. Проверял очень просто: умножал значения напряжения и тока на 3 и на показания cos'фи'. Ток верный - это точно, так как при номинальном режиме дисплеи показывают цифры равные 2*Рном. Но в ходе умножения получается цифра, значительно меньшая, чем мощностеметр выдаёт на соответствующем ваттам Display. Соответственно если Р1/cos'фи'/220/3, то ток не получится.

Я сначала использовал блоки библиотеки Simscape: Power Possitive-Sequence, Power (Phasor), Power "какой-то-там-ещё", и был ещё блок Power, у которого на входе были Vabc и Iabc, но он работает только с Three-Phase Measurement, который в свою очередь с моей схемой не коннектится. Все эти блоки верное значение не показывали, да и там отчего-то коэффициенты перед U*I странные были, например, 1.5 или sqrt(3)/2, а не 3 или 1 по количеству фаз. Я так и не понял, как это работает.

Тогда взял за основу один из этих блоков и убрал "Mask", ну "разрушил" короче на примитивы. И поставил на пути U*I блок Gain равный 3, вроде бы всё так, как должно быть, но считает неверно. Даже cos не табличный (при номинальном режиме).

Что не так в конструкции?

Файлы

  • 1.png
  • 2.png

Лучший ответ

  • Hate_Matlab-10.82
    7.05.2020 12:00

    Или блок который у вас выдает модуль и угол это фурье? Что-то не похож вроде как?

    Да. Фурье. Можете перевести Help к нему, там так и будет сказано, что это Фурье. Fourier оказывается и есть Фурье по-английски. Не знаю, почему у вас не похож, может просто версия матлаба другая. В этом кстати чаще всего косяки и кроются: в разных матлабах разные блоки, разные параметры в них и т.д., поэтому что работает в одной версии, то не будет работать в другой версии проги. Ну я собирал на основе блоков Power <...>. Не может быть, чтобы они все неправильные были, хотя меня там, как я уже сказал, смущали коэффициенты перед U*I*cos.

    Если на входе мгновенные величины, то вобще не до конца понимаю каким макаром работает блок у которого на выходе модуль и фаза.

    Я тоже сначала приводил туда те ток и напряжения, что находятся между соответствующими RMS и Display, то есть действующие, но тогда ваттметр, вар- и ва- показывали вообще полную чушь: там тысячные доли; а cos стабильно равен был единице. А вот если вводить на мощностеметр синусоиды, то он на выходе хотя бы разряд чисел показывает близкий к реальности (тысячи-десятки тысяч Вт).

    1. Надо вектора вычислить. А там уж по формуле. (для проверки вывидете в скопе 3 поля: синус входа фурье, модуль и угол выхода и выкладывыаейте если не будет чтото сходиться)

    Скажите то же самое, только блоками. Я ж в Simulink не особо. А в гугле нашёл только эти схемы, но там видите, один чёрт в первую очередь стоят блоки Fourier. Если вы что-то другое имейте в виду, то объясните подробнее.

    Вектора

Ответы

  • aBoomest
    aBoomest+406.49
    7.05.2020 00:09

    Давайте сперва определимся с

    Все эти блоки верное значение не показывали

    А какое должно быть верное значение. Как вы его рассчитываете? (если вы его как-то рассчитываете, то сварганить алгоритм этого из блоков труда вроде не составляет)

    И второй вопрос: какую именно мощность вы определяете? Имеется ввиду в каких величинах?

    • Hate_Matlab
      Hate_Matlab-10.82
      7.05.2020 00:24

      А какое должно быть верное значение. Как вы его рассчитываете?

      Ну я же вроде написал: при номинальном режиме значение тока примерно должно быть равным 2*P2ном. Блоки Display (те, что на ток) показывают правильные токи. Там значения при номинальном режиме получаются верными, так как движок 3 кВт-ный, а токи 5,9 А. Тогда 3*220*5,9*cos'фи' получается одно значение потребляемой мощности, а на выходе собранного мною блок мощностеметра - другое значение.

      какую именно мощность вы определяете? Имеется ввиду в каких величинах?

      Ну, так в ваттах.

    • aBoomest
      aBoomest+406.49
      7.05.2020 11:35

      Так же по порядку:

      при номинальном режиме значение тока примерно должно быть равным 2*P2ном

      Равно или соответствовать? Ватты (ВАры, ВА) не равны амперам.

      Там значения при номинальном режиме получаются верными, так как движок 3 кВт-ный

      По вашим данным в номинальном режиме:

      5,9 А - это действующее значение фазного тока? 

      S = sqrt(3)*5,9А*220В = 2250 ВА

      S*cosф = 1800 Ватт

      Подозреваю что что-то не так, поэтому:

      1. Цифра 3 кВт - это мощность соответствующая указанному напряжению. Она может соответствовать м.ф. напряжению, фазному напряжению, а м.б и 3-фазная (хотя тут про 3-ф я не знаток, не встречал такого, подсказали). Завист от токо, что написано на шильдике, ну или дано в вашем задании.

      2. У каждого электродвигателя имеется возможность соединения его обмоток по схеме Δ, либо по схеме Y.  В зависимости этого меняются и такие его характеристики как напряжение сети и ток сети. Например написано: Δ/ Y 220/380 V 2,8/1,8 А — это значит, что при схеме соединения Δ — э.д. подключается на напряжение 220 Вольт и потребляет из сети 2,8 Ампера, а при схеме Y- подключается на напряжение 380 Вольт и потребляет из сети 1,8 Ампера. 

      3. А в цеолм в номинальном режиме по значениям величин фазная мощность UфIфсоsф. На 3-ку - трехфазная.

      - какую именно мощность вы определяете? Имеется ввиду в каких величинах?
      - Ну, так в ваттах.

      4. Какие величины вы подводите к своему блоку расчета мощностей? Судя по рисунку - мгновенные величины. Т.е. и мощность мгновенная?

      Попробуйте проверить исходя из этих соображений, там видно будет )

      • Hate_Matlab
        Hate_Matlab-10.82
        7.05.2020 12:37

        Равно или соответствовать? Ватты (ВАры, ВА) не равны амперам.

        Ну блин. В номинальном режиме на кВт приходится примерно 2 Ампера. Это что-то типо правила такого. Оно грубое, конечно, в действительности у 15 кВт-ного движка ток равен не 30, а 28 Амперам. Суть в том, что проверочное условие: если у 3 кВт-ного двигателя получается ток 8, 10, 3, 0.5 Ампер - то где-то точно ошибка, если под 6 Ампер, то ток правильный. У меня на 3 кВт-ном движке токи смоделировались 5,9 А - значит они верные, ну максимум косяк на округлении в сотых или тысячных долях.

        5,9 А - это действующее значение фазного тока? 

        S = sqrt(3)*5,9А*220В = 2250 ВА

        S*cosф = 1800 Ватт

        5,9 - это фазный в статоре. Ибо я пытаюсь потребляемую мощность высчитать.

        S = 3*U*I, а не корень из 3. Напряжение фазное 220, а не линейное 380.

        Да дело не в точных числах. Дело в том, что 3*U*I*cos'фи' (cos взят из блока мощностеметра, поэтому скорее всего тоже неправильный) не равно P1 на соответствующем Display. При обратном ходе то же самое: матлабовская P1/cos'фи'/U/3 не равно номинальному току в 2*P2ном.

        1. Цифра 3 кВт - это мощность соответствующая указанному напряжению. Она может соответствовать м.ф. напряжению, фазному напряжению, а м.б и 3-фазная (хотя тут про 3-ф я не знаток, не встречал такого, подсказали). Завист от токо, что написано на шильдике, ну или дано в вашем задании.

        Что-то не вдуплил. Ну верно, мощность при сети 220/380 Вольт. Всё так, как есть.

        2. У каждого электродвигателя имеется возможность соединения его обмоток по схеме Δ, либо по схеме Y.  В зависимости этого меняются и такие его характеристики как напряжение сети и ток сети. Например написано: Δ/ Y 220/380 V 2,8/1,8 А — это значит, что при схеме соединения Δ — э.д. подключается на напряжение 220 Вольт и потребляет из сети 2,8 Ампера, а при схеме Y- подключается на напряжение 380 Вольт и потребляет из сети 1,8 Ампера. 

        Это чё-то очень мудрёное. У меня сходится всё, кроме показаний блока мощностей. Проверка прошла же: 2 А на 1 кВт. И ну не может никак 3 кВт-ный движок потреблять в разы больше мощности из сети. Ну ладно бы ещё в 2 раза больше 6 кВт, но не 9000 Вт же или пятизначные числа.

        3. А в цеолм в номинальном режиме по значениям величин фазная мощность UфIфсоsф. На 3-ку - трехфазная.

        Ну я так в конструкции и сбацал: ток и напряжение на Product, затем Gain=3, затем результат и cos на ещё один Product. Может сдвиг фаз на нижней ветви не надо переводить в радианы, а оставить в градусах при подаче на блок cos?

        4. Какие величины вы подводите к своему блоку расчета мощностей? Судя по рисунку - мгновенные величины. Т.е. и мощность мгновенная?

        Да, мгновенные.

         

        P.S. Поставил Gain=sqrt(3) вместо Gain=3 в порядке бреда. Значение, конечно, снизилось, но 9000 Вт жрать в номинальном режиме... да не, бред какой-то.

        Вообще в целом конструкция определения мощностей и cos верно собрано, скажите на глазок. Я её пересматрил несколько раз и один раз пересобирал с нуля на всякий случай, но может где-то не то поставил... Я всегда скептически относился к блоку Fourier (который разбивает входной сигнал на фазу и модуль. Он с чем-то работает, с чем-то нет. Я, может, его не понимаю, но гугл перевёл написанное в Help именно как разложение на модуль и фазу. 

         

         

      • aBoomest
        aBoomest+406.49
        7.05.2020 17:09

        Если на входе мгновенные величины, то вобще не до конца понимаю каким макаром работает блок у которого на выходе модуль и фаза. Мне казалось он должен выдать ошибку. (специально заморочился и проверил, и правда не выдает ничего, наверно потому, что такому узлу в какой-то области техники есть применение, ну мы отвлеклись) Вам нужно расчитать вектора тогда для этого блока. А там уже модуль и разность фаз.

        Или блок который у вас выдает модуль и угол это фурье? Что-то не похож вроде как?

        2 варианта

        1. Надо вектора вычислить. А там уж по формуле. (для проверки вывидете в скопе 3 поля: синус входа фурье, модуль и угол выхода и выкладывыаейте если не будет чтото сходиться)

        2. Если мгновенные величины, то тут мне думается сложнее все пойдет. Да и не делают вероятно так.

        • Hate_Matlab
          Hate_Matlab-10.82
          7.05.2020 21:41

          Или блок который у вас выдает модуль и угол это фурье? Что-то не похож вроде как?

          Да. Фурье. Можете перевести Help к нему, там так и будет сказано, что это Фурье. Fourier оказывается и есть Фурье по-английски. Не знаю, почему у вас не похож, может просто версия матлаба другая. В этом кстати чаще всего косяки и кроются: в разных матлабах разные блоки, разные параметры в них и т.д., поэтому что работает в одной версии, то не будет работать в другой версии проги. Ну я собирал на основе блоков Power <...>. Не может быть, чтобы они все неправильные были, хотя меня там, как я уже сказал, смущали коэффициенты перед U*I*cos.

          Если на входе мгновенные величины, то вобще не до конца понимаю каким макаром работает блок у которого на выходе модуль и фаза.

          Я тоже сначала приводил туда те ток и напряжения, что находятся между соответствующими RMS и Display, то есть действующие, но тогда ваттметр, вар- и ва- показывали вообще полную чушь: там тысячные доли; а cos стабильно равен был единице. А вот если вводить на мощностеметр синусоиды, то он на выходе хотя бы разряд чисел показывает близкий к реальности (тысячи-десятки тысяч Вт).

          1. Надо вектора вычислить. А там уж по формуле. (для проверки вывидете в скопе 3 поля: синус входа фурье, модуль и угол выхода и выкладывыаейте если не будет чтото сходиться)

          Скажите то же самое, только блоками. Я ж в Simulink не особо. А в гугле нашёл только эти схемы, но там видите, один чёрт в первую очередь стоят блоки Fourier. Если вы что-то другое имейте в виду, то объясните подробнее.

          Вектора

          • aBoomest
            aBoomest+406.49
            7.05.2020 23:17

            может просто версия матлаба другая

            Скорее всего так.

            По вашей ссылке в статье все нормально и правильно.

            1. Если это блок фурье, то как и писал выше его вход и выходы на скоп заведите и присылайте картику, а также окно настроек блока. Может в этом дело.

            2. Фурье дает амплитуду. А ваши киловатты вольты и амперы - это действующая величина, поэтому в расчетах это надо учесть корнем из двух.

            3. Можно кстати скоп прислать (п.1)  для тока и напряжения. Там уже можно будет на пальцах цифры прикинуть.

            • Hate_Matlab
              Hate_Matlab-10.82
              8.05.2020 13:28

              Ну, вот так как-то. Вроде бы все осциллограммы показал.

              Там, где на выходах Fourier "в нуле" скачет график вверх. Там не сразу скачок, а на ~0,000.. секунде после старта.

               

            • aBoomest
              aBoomest+406.49
              8.05.2020 14:06

              На картинке "Ток" у вас во всех фазах порядка чуть больше 8 А. А на картике про фурье амплитуда порядка 1,7 А. 

              На картинке "Напряжения" у вас 300 В, и на картинке про фурье тоже 300 В. Нормально. Однако фаза тока постоянна, как и нужно, а вот напряжения: она скачет? или это почти ноль? Скорее всего конечно это ноль. Проверить стоит.

              Разность фаз между напряжением и током 30 градусов.

              1,7 * 300

              ---------- = 255 ВА,       255*cos30 = 220 Вт.

                    2 

              Если ваш фурье станет показывать вместо 1.7 А - 8 А, то

              8 * 300

              ---------- = 1200 ВА,       1200*cos30 = 1кВт.

                    2 

              Sample time

              Specify the sample time of the block, in seconds. Set to 0 to implement a continuous block. Default is 0.

              Модель у вас continuous или discrete?

              • Hate_Matlab
                Hate_Matlab-10.82
                8.05.2020 15:59

                Continuous. Я вообще не вдуплил powergui, поэтому оставил по дефолту, к тому же этот блок в разных матлабах различается больше остальных))

                На картинке "Ток" у вас во всех фазах порядка чуть больше 8 А. А на картике про фурье амплитуда порядка 1,7 А.

                А вот это хзшечки. Подключено всё так же, как в первом сообщении темы. Я говорю, этот Fourier то работает, то нет. В старой модели, двигатель был не составной, а одним блоком, я тоже Fourier использовал на cos'фи' и мощность. Там он нормально показывал. Здесь нет. В обычных задачах по математике (на лабах) он тоже то верно, то неверно. Может использовать вместо него... не помню название, но в обычной библиотеке есть блоки, которые комплексное число раскладывают на фазу и модуль.

                а вот напряжения: она скачет? или это почти ноль?

                Это почти ноль. скачки от 0,05 до -0,05.

                Разность фаз между напряжением и током 30 градусов.

                Это вы откуда взяли? По характеристикам двигателя в номинальном режиме фи=arccos (0.83).

                 

                P.S. Я что-то не пойму. Если блок Fourier на выходе даёт амплитуду, то как тогда были собраны блоки Power <...> из Simscape? Там вроде бы и формулы m*U*I*cos'фи', но в то же время m равно не 1 или 3, а 3/2 и какому-то там ещё значению.

                UPD. На всякий случай вот справочник АД. Я рассматриваю 3 кВт.

              • aBoomest
                aBoomest+406.49
                8.05.2020 19:39

                А вот это хзшечки. Подключено всё так же, как в первом сообщении темы. Я говорю, этот Fourier то работает, то нет. В старой модели, двигатель был не составной, а одним блоком, я тоже Fourier использовал на cos'фи' и мощность. Там он нормально показывал. Здесь нет.

                Не. Оно работает верно. В компани матсофт огромное количество инженеров и почитав историю создания вряд ли возникнет мнение, что что-то не верно работает. Вероятнее всего что-то не верно используется. Ну и в частности блок фурье у меня используется во всех моделях без исключения. Проблем нет.

                Может использовать вместо него... не помню название, но в обычной библиотеке есть блоки, которые комплексное число раскладывают на фазу и модуль.

                Для этого комплексное число надо сперва получить, а это и делает блок фурье.

                Разность фаз между напряжением и током 30 градусов.
                Это вы откуда взяли? По характеристикам двигателя в номинальном режиме фи=arccos (0.83).

                У меня данные только ваши, своих нет. Вы прислали картинки. Фаза напряжения (как вы сами заметили) = 0. Фаза тока = -30 градусов на той же картинке. Ток отстает от напряжения на 30 градусов. И это примерно на глаз, как и 300 В, 1.7 А, 8 А, . . . . . 

                UPD. На всякий случай вот справочник АД. Я рассматриваю 3 кВт.

                О! Знакомый справочник. Прям ностальжи.

                ---------------------

                Если в одном фурье все окей, а в другом нет, то думаю надо искать сперва искать там.

                По идее вход и выход должны четко совпадать. Здесь на входе фурье синус 50 Гц, амплитуда 1, фаза 40 градусов. (фаза отдельно на нижнем графике)

                UPD: Т.к. у вас не четкий аналитический синус, а выходной сигнал из модели, то частота м.б.не строго 50 Гц и не строго синусоидальный, тогда в сигнале модуля (сиреневый) и фазы будут небольшие колебания, это нормально.

                • Hate_Matlab
                  Hate_Matlab-10.82
                  9.05.2020 16:03

                  Боже мой, как тут смайл с фейспалмом ставить?

                  Я извиняюсь... за этого... "нехорошего человека" (с). Короче, я же эту вот схему двигателя нашёл в сети, и уже с самого начала всё пошло наперекосяк, но чтоб до такого маразма доводить...

                  В общем, он сбацал зачем-то схему, в которую сопротивления намагничивания (или как там его) ротора (которые должны быть приведенными к обмотке статора) и статора должны задаваться в относительных единицах. Я же нормальный человек, здравомысялщий, задавал, конечно, в Омах. Сейчас вбил в о.е., суммарное сопротивление уменьшилось почти в 14 раз. Ток снизился, 'фи'=34 градуса, мощность упала до 3200 Вт где-то. Короче перепроверил по формуле 3*I*U*cos сошлось в 5%-ах с той, что на Display.

                  Хоспаде, не лень же человеку было заниматься дополнительной морокой и переводить из СИ в о.е.

                  Спасибо за советы!