Sustav relativnih jedinica
Za pojednostavljenje proračuna pri proračunu parametara u sustavima prijenosa električne energije koristi se sustav relativnih jedinica. Ova metoda uključuje izražavanje trenutne vrijednosti vrijednosti sustava u smislu osnovne (bazne) vrijednosti uzete kao jedinice.
Dakle, relativna vrijednost se izražava kao množitelj osnovne vrijednosti (struja, napon, otpor, snaga itd.) i ne ovisi, izražena u relativnim jedinicama, o razini napona. U engleskoj literaturi relativne jedinice označavaju se pu ili p.u. (od system of unit — sustav relativnih jedinica).
Na primjer, za transformatore istog tipa, pad napona, impedancija i gubici razlikuju se u apsolutnoj vrijednosti pri različitim primijenjenim naponima. Ali u relativnim veličinama ostat će otprilike isti. Kada je izračun gotov, rezultati se lako pretvaraju natrag u jedinice sustava (u amperima, u voltima, u omima, u vatima, itd.) jer su osnovne vrijednosti s kojima se trenutne vrijednosti uspoređuju u početku poznate.
U pravilu su relativne jedinice prikladne za izračunavanje prenesene snage, no često se događa da su parametri motor generatora i transformatora navedeni u relativnim jedinicama, pa bi svaki inženjer trebao biti upoznat s pojmom relativnih jedinica. U sustavu relativnih jedinica koriste se jedinice za snagu, struju, napon, impedanciju, admitanciju. Snaga i napon neovisne su veličine, diktirane svojstvima stvarnih energetskih sustava.
Sve mrežne vrijednosti sustava mogu se izraziti kao višekratnici odabranih osnovnih vrijednosti. Dakle, ako govorimo o snazi, tada se nazivna snaga transformatora može odabrati kao osnovna vrijednost. Događa se da snaga dobivena u određenom trenutku u obliku relativne vrijednosti uvelike olakšava izračune. Osnova za napon je nazivni napon sabirnice, itd.
Općenito, kontekst vam uvijek omogućuje da shvatite o kojoj relativnoj vrijednosti se raspravlja, pa čak ni prisutnost istog simbola "pu" u engleskoj literaturi neće vas zbuniti.
Tako su imenovane sve fizikalne veličine sustava. Ali kad ih prevedemo u relativne jedinice (zapravo u postotke), priroda teoretskih izračuna je generalizirana.
Relativna vrijednost neke fizikalne veličine shvaća se kao njezin odnos s nekom osnovnom vrijednošću, odnosno s vrijednošću odabranom kao jedinica za određeno mjerenje. Relativna vrijednost je ispod označena zvjezdicom.
Često se u izračunima uzimaju sljedeće osnovne vrijednosti: osnovni otpor, osnovna struja, osnovni napon i osnovna snaga.
Indeks «b» označava da je to osnovna vrijednost.
Tada će se relativne mjerne jedinice nazvati relativnim osnovnim:
Zvjezdica označava relativnu vrijednost, slovo «b» - bazu. EMF je relativno fundamentalan, struja je relativno fundamentalna, itd. A relativne osnovne jedinice bit će određene sljedećim izrazima:
Na primjer, za mjerenje kutnih brzina, kutna sinkrona brzina uzima se kao jedinica i stoga će sinkrona kutna brzina biti jednaka osnovnoj kutnoj brzini.
Tada se proizvoljna kutna brzina može izraziti u relativnim jedinicama:
U skladu s tim, sljedeće relacije mogu se uzeti kao osnovne za spoj toka i za induktivitet:
Ovdje je glavna fluks veza fluks veza koja inducira glavno naprezanje pri glavnoj kutnoj brzini.
Dakle, ako se sinkrona kutna brzina uzme kao osnova, tada:
u relativnim jedinicama, emf je jednak fluksu, a induktivni otpor jednak je induktivitetu. To je zato što su osnovne jedinice odabrane na odgovarajući način.
Zatim razmotrite fazni napon u relativnim i osnovnim jedinicama:
Lako je vidjeti da fazni napon u relativnim osnovnim jedinicama ispada jednak linearnom relativnom osnovnom naponu. Slično, vrijednost amplitude naprezanja u relativnim jedinicama ispada da je jednaka efektivnoj:
Iz ovih ovisnosti vidljivo je da su u relativnim jedinicama čak i snaga tri faze i snaga jedne faze jednake, a struje uzbude, tokovi i emf generatora - također se ispostavljaju međusobno jednakima.
Ovdje je važno napomenuti da će za svaki element kruga relativni otpor biti jednak relativnom padu napona pod uvjetima nazivne snage koja se dovodi u krug.
Pri proračunu struja kratkog spoja koriste se četiri glavna parametra: struja, napon, otpor i snaga. Osnovne vrijednosti napona i snage uzimaju se kao nezavisne, a kroz njih se onda izražava osnovni otpor i struja. Iz jednadžbe snage trofazne mreže — struja, dakle Ohmov zakon — otpor:
Budući da se osnovna vrijednost može odabrati proizvoljno, ista fizikalna veličina može, izražena u relativnim jedinicama, imati različite brojčane vrijednosti. Stoga se relativni otpori generatora, motora, transformatora postavljaju u relativnim jedinicama unosom relativnih nazivnih jedinica. Sn — nazivna snaga. Un — nazivni napon. Relativne nominalne vrijednosti se pišu s indeksom «n»:
Za pronalaženje nominalnih otpora i struja koriste se standardne formule:
Da bismo uspostavili odnos između relativnih jedinica i imenovanih veličina, prvo izražavamo odnos između relativne baze i osnovnih veličina:
Napišimo osnovni otpor u smislu snage i zamjene:
Tako možete prevesti navedenu vrijednost u relativnu osnovnu vrijednost.
I na sličan način možete uspostaviti odnos između relativnih nominalnih jedinica i imenica:
Za izračun otpora u imenovanim jedinicama s poznatim relativnim nominalnim vrijednostima upotrijebite sljedeću formulu:
Odnos između relativnih nominalnih jedinica i relativnih osnovnih jedinica utvrđuje se sljedećom formulom:
Pomoću ove formule relativne nominalne jedinice mogu se pretvoriti u relativne osnovne jedinice.
U elektroenergetskim sustavima, za ograničavanje struja kratkog spoja, postavite strujno ograničeni reaktori, zapravo - linearni induktori. Dobivaju nazivni napon i struju, ali ne i snagu.
S obzirom na to
i transformirajući gornje izraze za relativni nazivni i relativni osnovni otpor, dobivamo:
Relativne vrijednosti mogu se izraziti kao postotak:
