Ağ analizörü (AC güç) - Network analyzer (AC power)

1929 itibaren 1960'li yılların büyük alternatif akım güç sistemleri modellenmiştir ve üzerinde çalışılan AC şebeke analizörleri (diğer adıyla geçerli ağ hesap makineleri alternatif veya AC hesaplama panoları ) veya geçici ağ analizörleri . Bu özel amaçlı analog bilgisayarlar çok erken güç sistemi analizinde kullanılan DC hesaplama panoları nın sonucuydu. 1950'lerin ortalarında, elli network analizör operasyonda idi. AC şebeke analiz kadar kullanılmıştır güç akış çalışmaları , kısa devre hesaplamaları ve sistem stabilite çalışmaları, ama sonuçta dijital bilgisayar üzerinde çalışan sayısal çözümler ile ikame edilmiştir. Analiz algoritmaları sayısal stabilitesi hakkında hiç kaygıları olan olaylar gerçek zamanlı simülasyon, sağlayabilir birlikte, analiz, yüksek maliyetli, esnek olmayan ve simüle edilebilir otobüs ve hat sayısı ile sınırlı kalmıştır. Sonunda güçlü dijital bilgisayarlar pratik hesaplamalar için analog ağ analizörleri yerini ancak elektrik ansılların okuyan için analog fiziksel modeller halen kullanımda.

yöntemleri hesaplanıyor

AC güç sistemleri daha fazla birbirine cihazlarla, 20. yüzyılın başında büyük hale geldikçe, sistemlerin beklenen davranışlarını hesaplanması problemi daha zorlaştı. Manuel yöntemler birkaç kaynakları ve düğümlerin sistemler için sadece pratik idi. Pratik sorunların karmaşıklığı çok zahmetli veya yanlış manuel hesaplama teknikleri yararlı olduğu yaptı. hesaplamaya Birçok mekanik yardımcıları güç sistemlerini ağ ile ilgili sorunları çözmek için geliştirilmiştir.

DC hesaplama panoları AC ağı temsil etmek direnç ve DC kaynakları kullanılır. devresinin gerçek seri direnç ihmal ise bir direnç, bir devre indükleyici reaktansı modellemek için kullanılmıştır. ilke dezavantaj karmaşık empedansları model yetersizlik oldu. Bununla birlikte, kısa devre hatası çalışmaları için, direnç bileşeninin etkisi, genellikle küçüktü. DC panoları bazı amaçlar için yeterli% 20 civarında hata doğru sonuçlar üretmek üzere görev yaptı.

Yapay iletim hatları analiz etmek için kullanıldı. dağıtılmış indüktans, kapasitans ve tam boyutlu çizgi direncinin bu özenle inşa kopyaları hatlarında impulslarının yayılımını araştırmak ve iletim hattı özellikleri teorik hesaplamalar doğrulamak için kullanılmıştır. Yapay bir hat modeli tam boyutlu bir çizgi olarak orantılı aynı dağıtılmış indüktans ve kapasitans vermek üzere, teneke folyo iç içe geçmeli kağıt ile bir cam silindir etrafında tel katmanlarının sargı yapılır. Daha sonra, iletim hatlarının yığılı-elemanlar yaklaşımları birçok hesaplamalar için yeterli hassasiyet vermek bulundu.

birden fazla makine sistemlerinin kararlılığı Laboratuar araştırmaları, doğrudan işletilen gösteren araçlara (voltmetre, ampermetre ve Vattmetreler) kullanılması ile sınırlandı. enstrümanlar göz ardı edilebilecek bir model sistemini yüklü olduğundan emin olmak için, kullanılan makine güç seviyesi önemli. 1920'lerde Bazı işçiler elektrik sistemini temsil etmek 600 kVA ve 2300 volta kadar puan üç fazlı modeli jeneratörler kullanılır. General Electric 3.75 kVA anma jeneratörler kullanılarak modeli sistemlerini geliştirdi. Senkron birden jeneratörler tutmak zordu ve birimlerin büyüklüğü ve maliyet bir kısıtlama oldu. iletim hatları ve yükler doğru laboratuar temsillerine küçültülmüş olabilir iken, dönen makineler doğru minyatür ve tam boyutlu prototip ile aynı dinamik karakteristiklerini tutmak olamazdı; Makine sürtünme kaybına makine atalet oranı ölçeklenemiyordu.

Ölçekli model

Bir ağ Analizör sistemi esas itibarıyla bir oldu ölçekli modeli , belirli bir güç sisteminin elektriksel özelliklerinin. Jeneratör, nakil hatları, yüklerin modellenen sistemin orantılı olarak ölçekli değerler ile minyatür elektrik bileşenleri tarafından temsil edilmiştir. Model bileşenleri temsil eden esnek bağlar ile birbirine bağlanmıştır şematik diyagramını model sistemi.

Bunun yerine, minyatür döner makineler kullanılarak, hassas bir şekilde kalibre faz değiştirici transformatörler elektrik makineleri simüle etmek için inşa edildi. Bunlar, (a motor-jeneratör seti yerel güç frekansında ya da gelen) aynı kaynak ve bu yüzden doğal olarak muhafaza senkronize uygulayarak enerjilendi. Her bir simüle jeneratör faz açısı ve terminal gerilim her bir faz-kayması trafo ünitesi üzerindeki döner ölçekler kullanılarak ayarlanabilir. Kullanma başına birim sistem izin verilen değerleri uygun ilave hesaplama olmadan yorumlanmalıdır.

Modeli bileşenleri boyutunu azaltmak için, ağ analiz genellikle 50 Hz veya 60 Hz den daha yüksek bir frekansta enerji verilmiştir yardımcı frekans . Çalışma frekansı yüksek kaliteli bobin ve kondansatör yapılmasına izin verecek kadar yüksek olması ve mevcut belirten enstrümanlar ile uyumlu olacak şekilde seçilen, ancak kaçak kapasite sonuçlarını etkileyebilir o kadar yüksek değildi. Birçok sistem modeli bileşenleri boyutunu azaltmak için, bir motor-jeneratör seti ile sunulan, 440 Hz veya 480 Hz halinde kullanılabilir. Bazı sistemler radyo elektroniğinde kullanılan benzer kapasitörler ve endüktbrü kullanarak, 10 kHz kullandı.

Model devreleri yeterli hassasiyetle güvenli ölçümü için izin vermek nispeten düşük gerilimler enerji verilmiştir. Üretici ve tasarım tarihine göre değişiyordu modeli baz miktarları; Amplifiye gösteren araçlar daha yaygın hale gelmiştir olarak, alt taban miktarları uygun edildi. Model gerilimleri ve akımları yine doğrudan tahrik izin verdi (ama özellikle duyarlı) alet model parametrelerinin ölçülmesi için kullanılabilir MİT analiz, yaklaşık 200 volt ve 0.5 amper çıkıyor. Daha sonra makina amplifiye gösteren araçlar kullanılabilir kadar az 50 volt ve 50 mA, kullanmıştır. Kullanımı ile başına birim sistemi , model miktarları kolaylıkla voltaj, akım, güç ya da empedans gerçek sistem miktarları dönüşebilirler. Modelinde ölçülen bir vat modellenen sistemde kilowatt veya megavat yüzlerce karşılık gelebilir. Model üzerinde ölçülen Yüz volt, demek, bir iletim hattı üzerinde 230.000 volt ya da bir dağıtım sistemine 11.000 volt temsil edebilir per-unit birine karşılık gelebilir. Ölçüm yaklaşık% 2 elde edilebilir Tipik olarak, doğru sonuçları. Model bileşenleri tek fazlı cihazları vardı, fakat simetrik bileşenler yöntem, dengesiz üç fazlı sistemler de incelenebilmektedir.

Tam bir ağ analizörü büyük bir oda dolu bir sistemdi; bir model, bir U-şekilli aranjmanı boyunca 26 feet (8 metre) kapsayan, ekipman dört yuvaları gibi tarif edilmiştir. Gibi şirketler General Electric ve Westinghouse olabilir onların analizörleri dayalı danışmanlık hizmetleri sağlamak; ancak bazı büyük elektrik yardımcı programlar kendi analizörleri ameliyat. Ağ analizörleri kullanımı zor hesaplama sorunlara hızlı çözümler izin ve aksi manuel hesaplamalar kullanarak hesaplamak için ekonomik olmaktan çıkaracaktır analiz edilecek sorunları sağladı. İnşa etmek ve işletmek için pahalı olsa da, network analizör genellikle hesaplama süresi azaltılmış ve hızlandırılmış proje programları kendi maliyetlerini geri ödeme yaptı. Örneğin, bir stabilite çalışması bir iletim hattı sistemi arızaları sırasında stabilite marjı korumak için daha büyük ya da farklı aralıklı iletkenleri sahip olması halinde gösterebilir; Potansiyel olarak birçok kablonun mil ve izolatörlerin binlerce tasarruf.

Elektrik şebekesinin analizatörleri doğrudan makine dinamiklerine yük uygulama (tork açısı ve diğerleri) dinamik etkileri simüle vermedi. Bunun yerine, analiz, ilk önce güç akışına yanıt olarak makinenin faz açısının ayarlanması, bir yükleme akımının hesaplanması ve güç akışını yeniden hesaplanması, kademeli bir şekilde dinamik sorunları çözmek için kullanılır.

Kullanımda, modellenecek sistemi olarak temsil edilen tek çizgili bir diyagram , çizgi ve makineleri her empedansları analiz değerleri model ölçekli olacaktır. Bir takıp diyagram model elemanları arasında yapılacak bağlantıları göstermek için hazır olacaktır. Devre elemanları bağlantı kabloları ile birbirine olacaktır. Model sistem enerji olur, ve ölçümler modelinde ilgi çekici alındığı; Bu tam ölçekli sistemde değerlere kadar ölçekli olabilir.

MİT ağ analizörü

Monte ağ analizörü Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) Hugh H. Spencer ve bir 1924 tez projesi dışında büyüyen Harold Locke Hazen tarafından önerilen bir güç sistemi modelleme kavramını araştıran, Vannevar Bush . Bunun yerine, minyatür döner makine, her jeneratör ayarlanabilir gerilim ve faz, ortak bir kaynaktan her beslenen bir transformatör tarafından temsil edilmiştir. Bu minyatür makinelerle modellerin zayıf doğruluğunu ortadan kaldırdı. Bu tezin 1925 yayını General Electric, en dikkat çeken Robert Doherty sistem kararlılığı sorunlarını modelleme ilgileniyordu. O modeli doğru yük değişiklikleri sırasında makinelerin davranışı yeniden olabilir doğrulamak için Hazen istedi.

Tasarım ve yapım General Electric ve MIT tarafından ortaklaşa gerçekleştirildi. İlk olarak Haziran 1929 yılında gösterdiği, sistem senkron makineler temsil etmek sekiz faz değiştirici transformatörleri vardı. Diğer elemanlar 100 değişken çizgi dirençler, 100 değişken reaktörler, 32 sabit kapasitörler ve 40 ayarlanabilir yük birimleri içermektedir. Analiz HL Hazen, OR Schurig ve MF Gardner 1930 belgesinde açıklanan. Analiz için temel miktarları 200 volt ve 0.5 Amper edildi. Hassas taşınabilir termokupl tipi araçlar ölçümü için kullanıldı. Analiz ölçüm cihazları tutmak için her bir bölümün önünde tablolarla, U-şeklinde düzenlenmiş dört büyük paneller, işgal. Öncelikle bir eğitim aracı olarak tasavvur ederken, analizör cihazı kullanmak ödeyecekleri dışındaki firmalar tarafından oldukça fazla kullandığını gördük. Amerikan Gaz ve Elektrik Şirketi , Tennessee Vadisi Otoritesi ve diğer birçok kuruluşların operasyonun ilk on yılda MİT analizörü sorunları inceledi. 1940 yılında sistem taşındı ve daha karmaşık sistemlerin ele genişletilmiştir.

1953 ile MİT analizörü tekniğe gerisinde başlamıştı. Sayısal bilgisayarlar ilk olarak erken "olarak enerji sistemi problemleri üzerinde kullanıldı Kasırga bu noktada tarafından hizmete kırk diğer analizörleri en aksine 1949 yılında" MİT enstrüman bileşenleri geniş şekilde, 60 Hz, değil 440 veya 480 Hz de enerji edildi zor problemlerin yeni türdeki ve genişleme. Birçok yarar müşterilerin kendi ağ analizörleri satın almıştı. MİT sistem tasfiye ve satıldı Porto Riko Su Kaynakları Kurumu 1954 yılında.

Ticari üreticileri

1947 olarak, on dört network analizör yaklaşık iki milyon dolarlık bir toplam maliyetle inşa edilmişti. General Electric, kendi çalışmaları için ve müşterilerine hizmetleri için iki tam ölçekli ağ analizörleri inşa etti. Westinghouse kendi iç kullanım için sistemlerini inşa edilmiş ve yarar ve üniversite müşterilerine 20'den fazla analizörleri sağladı. İkinci Dünya Savaşı analiz Fransa, İngiltere, Avustralya, Japonya ve Sovyetler Birliği'nde kullanımda olduğu biliniyordu sonra. Daha sonra modeller böyle otomatik sonuçların kalıcı kayıtlarını temin etmek anahtarlama merkezi kontrolü, merkezi ölçüm koyları ve grafik kaydediciler olarak iyileştirmeler vardı.

General Electric Model 307, dört jeneratör birimi ve tek bir elektronik amplifiye ölçüm ünitesinin minyatür bir ac şebeke analiz oldu. Çok elle hesaplama için büyük ama tam boy analizörü zaman kiralama gideri değmez sorunları çözmek için kamu kuruluşlarında hedeflenmiştir. Iowa State College analizörü gibi, çok daha küçük radyo tarzı kapasitör ve endüktör güç sistemi bileşenlerini modellemek için kullanılmasına izin, 10 kHz yerine 60 Hz veya 480 Hz bir sistem frekansını kullandı. 307 1957 Katalogda ve yaklaşık 20 yarar, eğitim ve hükümet müşterilerin listesini vardı. 1959 yılında kendi liste fiyatı $ 8590 idi.

1953 yılında, Büyükşehir Edison Şirketi ve diğer altı elektrik şirketlerinin bir grup taktırmak için yeni Westinghouse AC şebeke analizörü satın Franklin Institute Philadelphia. Yapılmış en büyük diye tabir edilen sistem, 400.000 $ mal oldu.

Japonya'da, network analizör 1951 yılında başlayan yüklenen Yokogawa Electric şirketi 1956 yılında başlayan 3980 Hz'de enerji bir model tanıttı.

AC Şebeke Analizörleri

Sahip	Yıl	Sıklık	Jeneratör Üniteleri	Toplam devreler	Uyarılar
MİT	1929	60	16	209	Ticari kullanımda İlk sistem
Purdue Üniversitesi	1942	440	16	383	1929 ilk kurulumdan sonra yeniden inşa
Pennsylvania Demiryolu	1932	440	6	296
Commonwealth Edison Şirketi	1932	440	6	186
General Electric Şirketi	1937	480	12	313
Kamu Hizmeti Elektrik ve New Jersey Gaz Co	1938	480	8	163
Tennessee Vadisi Otoritesi	1938	440	18	270
Bonneville Güç İdaresi	1939	480	18	326
Sao Paulo Tramvay, Hafif ve Enerji Şirketi	1940	440	6	98	Brezilya
Potomac Elektrik Şirketi	1941	440	6	120
Hidro Elektrik Komisyonu	1941	440	15	259	Ontario, Kanada
Oklahoma Kamu Hizmeti A.Ş.	1941	60	7	185
Westinghouse Electric Corporation	1942	440	22	384
Illinois Institute of Technology	1945	440	12	236	17 elektrik tesisatları tarafından desteklenen $ 90,000, Maliyet
Iowa State College	1946	10.000	4	64	1970'lerin başına kadar ticari kullanım devam etti.
Texas A ve M Koleji	1947	440	18	344	O satıldığı zaman 1971 yılına kadar İşletilen Aşağı Colorado Güç Kurumu
City of Los Angeles	1947	440	18	266
Kansas Üniversitesi	1947	60	8	133
Ltd İlgili Elektrik Sanayi,	1947	500	12	274	Birleşik Krallık
Georgia Teknoloji Okulu	1948	440	14	322	Gürcistan Enerji Corp tarafından Bağışlanan, 300.000 $ maliyeti
Pasifik Gaz ve Elektrik Şirketi	1948	440	14	324
Konsolide Gaz, Elektrik Işık ve Baltimore Power Co.	1948	440	16	240
Islah Birleşik Devletleri Bürosu	1948	480	12	240
General Electric Company (No 2)	1949	480	12	392
Kaliforniya Üniversitesi	1949	480	6	113
Hint Bilim Enstitüsü	1949	480	16	338
Victoria Eyalet Elektrik Komisyonu	1950	450	12	-	Westinghouse 1967 yardımcı servis yapmak, 10 kW motor jeneratör, giriş,
Franklin Institute	1953	440	-	---	Westinghouse marka, bu tarihten teslim büyük sistem 1953 dolar $ 400,000 mal
Cornell Üniversitesi	1953	440	18	---	Görevden orta 1960'lar

Diğer uygulamalar

Geçici analizörü

Bir "geçici ağ analiz", özellikle yüksek frekanslı geçici çalışma üzere uyarlanmış bir aktarım sisteminin bir analog modeli yerine AC güç frekanslı akımların (örneğin, yıldırım ya da anahtarlama bağlı olanlar gibi) dalgalanmaları oldu. Benzer şekilde, AC şebeke analizörüne, bu aygıt ve ölçekli endüktanslar ve dirençleri çizgileri temsil etti. Bir senkronize olarak tahrik anahtarı sürekli model sistem için geçici bir dürtü uygulanır ve herhangi bir noktada yanıt, bir de gözlenebilir osiloskop veya osilograf de kaydedilmiştir. Bazı geçici analiz bazen dijital kombine araştırma ve eğitim için halen kullanımda olan koruyucu röleleri veya kayıt aletleri.

Anacom

Westinghouse Anacom Yıldırım için bu elektrikli güç aktarım sistemleri dalgalanmaları da dahil olmak üzere, mekanik tasarım, yapısal elemanlar, yağlama yağı akışı ve çeşitli geçici sorunlar sorunlar için yaygın olarak kullanılan bir AC enerjisi elektrik analog bilgisayar sistemi. Bilgisayarın uyarı frekansı değiştirilebilmektedir. 1948 yılında inşa Westinghouse Anacom mühendislik hesaplamaları için 1990'ların kadar kullanıldı; orijinal maliyeti 500.000 $ oldu. Sistem düzenli aralıklarla güncellenir ve genişletilmiştir; 1980'lerin Anacom otomatik sonuçlar başlangıç koşullarını ayarlamak ve kaydedilmiş dijital bilgisayarın kontrolü altında, yalnız çok simülasyon durumda yoluyla çalıştırılabilir. Westinghouse için bir kopyasını Anacom inşa Northwestern Üniversitesi , bir ANACOM satılan ABB ve diğer yapımcıları tarafından yirmi ya da otuz benzer bilgisayarlar tüm dünyada kullanılmıştır.

Fizik ve kimya

AC şebeke analizörü çoklu elemanları (gibi araştırmacılar tarafından zaman zaman fizik ve kimyada sorunlar modellenmiştir güçlü analog bilgisayar kurdu yana Gabriel Kron arasında General Electric 1940'ların), genel amaçlı dijital bilgisayarlar kolayca bulunması önce . Başka bir uygulama su dağıtım sistemlerinde su akışı oldu. Kuvvetler ve mekanik sistemin yer değiştirmeleri hali hazırda bir kapasitör değerini değiştirerek, örneğin bir yay sertliği gibi özelliklerin kolay ayarlanmasına izin veren bir ağ analizörü voltaj ve akımlar ile modellenebilir.

Yapılar

David Taylor Modeli Havzası 1960'ların kadar 1950'lerin sonlarında gelen bir AC şebeke analizörü ameliyat. Sistem gemi tasarımında sorunlar üzerinde kullanıldı. Önerilen bir gemi, şaft, veya başka bir yapı yapısal özelliklerinin bir elektrikli analog yapılmıştır ve ilk titreşim modları için test edilebilir. Güç sistemleri iş için kullanılan AC analiz farklı olarak, verici frekansı mekanik rezonans etkileri araştırılmıştır olabilir, böylece sürekli değişken yapıldı.

Gerileme ve eskime

Hatta Depresyon ve İkinci Dünya Savaşı sırasında, birçok network analizör çünkü elektrik iletim ile ilgili hesaplamalar çözümünde onların çok değerli inşa edilmiştir. 1950'lerin olarak, yaklaşık otuz analiz bir fazlalık temsil ABD'de kullanılabiliyordu. Böyle MIT gibi kurumlar artık müşterilerine zorlukla kaplı faaliyet giderlerini ödeyen olarak işletim çözümleyicilerin haklı.

Yeterli performans sayısal bilgisayarlar mümkün hale geldi sonra, analog ağ Analizörlerden geliştirilen çözüm yöntemleri plugboards, anahtarlar ve sayaç işaretçileri yumruk kartları ve çıktılar ile değiştirilmiştir dijital aleme, taşınmıştır. Ağ çalışmaları koştu aynı genel amaçlı dijital bilgisayar donanımı kolayca bordro gibi işletme fonksiyonları görevli çift olabilir. Bazı bir süre daha geçici çalışmalarda kalıcı olmasına rağmen analog ağ analiz, yük akımı ve hata çalışmaları için genel kullanım soluk. Analog analiz sökülmüş ve ya mühendislik okullara, diğer yardımcı satıldı bağışlanan veya hurdaya ayrılmıştır.

Birkaç analizörleri kaderi eğilimini göstermektedir. Tarafından satın analizör Amerikan Electric Power 1961 yılında dijital sistemlerin yerini ve bağışlanan Virginia Tech . Tarafından satın Westinghouse ağ analizörü Victoria Eyalet Elektrik Komisyonu 1950 yılında, Avustralya'da 1967 yılında yarar servis dışına alınır ve en Mühendisli¤ie¤itiminin bağışlanan Monash Üniversitesi ; 1985'e kadar, analizörü hatta öğretim kullanımı artık pratik ve sistem nihayet sökülmüştür.

Analog modellerin eskime katkıda faktörlerden biri birbirine bağlı güç sistemlerinin artan karmaşıklığı oldu. Hatta büyük bir analizör sadece bir kaç makine temsil eder ve belki birkaç puan hatları ve otobüsler olabilir. Sayısal bilgisayarlar rutin otobüs ve iletim hatları binlerce sistemlerini ele.

Ayrıca bakınız

• Ağ analizörü (elektrik)
• Güç sistemi koruma
• Diferansiyel analizörü
• Aday kısa devre akımı

Referanslar

Dış bağlantılar

• [1] Lee Allen Mayo, tez çoğaltma olmadan Simülasyon , Notre Dame 2011 Üniversitesi, s. 52-101 teorik hesaplamalar için ağ analizör kullanımı anlatılır