Visoka kola tehnikih strukovnih studija

aak Specijalistike studije

Softverski alati

Seminarski rad

Tema: Simulacija zatite transformatora od visoke

temperature

Profesor Student

Vlade Uroevi Sinia Vukojevi 05/2013-s

2

Sadraj 1.Uvod ........................................................................................................... 2

2. Labview okruenje..................................................................................... 4

3.Zagrevanje transformatora ......................................................................... 5

4.Simulacija zatite transformatora od poviene temperature...................... 7

4.1 Alati koje samkoristio za simulaciju ...................................................... 7

4.2 Front panel ........................................................................................... 9

4.3 Blok dijagram ...................................................................................... 11

5.Zakljuak .................................................................................................. 13

6.Autor ......................................................................................................... 14

3

1.Uvod

Ekonominost i velike mogunosti koje prua PC raunar doveli su do revolucije u

oblasti merenja, automatizacije i instrumetacije. Da bi se poveala produktivnost i

olakao rad inenjerima i naunicima poelo se sa povezivanjem instrumenata i PC

raunara, kako bi se podaci mogli prebaciti sa instrumenta na PC raunar za dalju

obradu i prezentaciju. Ovo je bio poetak novog koncepta poznatog pod nazivom

virtuelna instrumentacija.

Dalji razvoj virtuelne instrumentacije bio je fokusiran ka PC raunaru. Poelo se sa

razvojem instrumentacionog hardvera u formi akvizicionih modula (kartica) za direktno

povezivanje na zajedniku magistralu personalnog raunara. Ove kartice su preko

drajverskog softvera povezane sa aplikacionim razvojnim softverima. Korisnici sada

imaju kontrolu nad funkcionalnou svoje merne aplikacije. Ona nije vie ograniena sa

funkcionalnou koju definie proizvoa, to je sluaj kod klasinih ureaja. Virtuelni

instrument koristi standardni raunar otvorene arhitekture, njegovu memoriju i

raznovrsne mogunosti za prezentaciju, dok specijalizovani hardverski modul za

akviziciju i/ili generisanje signala povezan na otvorenu, standardizovanu magistralu

raunara, definie osnovne karakteristike instrumenta. Funkcije ureaja definie sam

korisnik.

Koncept virtuelne instrumentacije je postavila firma National instruments koja je vodea

firma u svetu po pitanju PC baziranih merno-akvizicionih sistema.

Najpoznatiji softver za grafiko programiranje jeste LabVIEW firme National

Instruments.

http://www.unoluxns.com/ni.htmhttp://www.unoluxns.com/labVIEW.htm

4

2. Labview okruenje LabVIEW je grafiki orijentisan programski jezik koji koristi ikonice umesto teksa za

kreiranje aplikacija. LabVIEW - Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench.

Umesto pisanih instrukcija, koristi se tok podataka (data-flow) dijagram za pisanje

koda. Sastoji se iz front panela(slika 2.1) u kome se projektuje korisniki interfejs i block

diagram-a(slika 2.1) u kome se programira kod. U LabVIEW- u, korisniki interfejs se

pravi koristei ve gotov set kontrola, indikatora i objekata (prekidai, grafici, digitalne

kontrole). Kada se isprojekuje interfejs, tada se u block diagram prozoru pie kod. Blok

dijagram predstavlja mesto gde se pie kod - logiki se povezuju kontrole i uslovi

izvravanja programa.

Slika 2.1

U blok dijagramu se koristi tok podataka (data flow), a ne sekvencijalne instrukcije kao u

tekstualnim programskim jezicima. Upravo tok podatak odreuje redosled izvravanja

delova programa.

5

3.Zagrevanje transformatora Pri procesu preobraaja elektrine energije u transformatoru jedan deo energije se

pretvara u toplotu, to sa stanovita korisnika predstavlja gubitke. Toplota proizvedena

gubicima zagreva delove transformatora (magnetno kolo, namotaje, izolaciju, sud) i

izaziva porast njihove temperature u odnosu na okolnu sredinu (ambijent). U odnosu na

gubitke usled magneenja ("gubici u gvou"), gubici u usled optereenja ("gubici u

bakru") su znaajniji po veliini i posledicama, zato to izolacija provodnika namotaja

predstavlja najosetljiviji deo transformatora s obzirom na toplotna naprezanja. Porast

temperature, u optem sluaju, zavisi od veliine i vremenske funkcije optereenja

(trajni rad, ciklini rad i rad u vanrednim uslovima) i naina i efikasnosti hlaenja. Sa

porastom snaga transformatora problem zagrevanja postaje sve izraeniji, jer su gubici

priblino srazmerni sa zapreminom, a odvoenje toplote sa povrinom. Ogranienja

temperature su razliita za razne materijale. Kao to je ve istaknuto, najosetljivija je

izolacija provodnika, koja sa vremenom stari, tj. smanjuje joj se kvalitet I to utoliko bre

ukoliko joj je vea temperatura na kojoj se nalazi. Dakle, vek trajanja izolacije zavisi od

radne temperature maine. Srednja vrednost veka trajanja dananjih transformatora

iznosi nekoliko decenija. Naznaena snaga je ona koja je istaknuta na natpisnoj ploici,

to jest ona za koju je transformator deklarisan. Stvarna snaga je ona pri kojoj je

zagrevanje transformatora jednako dozvoljenom. Sa stanovita korisnika prihvatljivo je

da stvarna snaga bude vea od naznaene snage, tj. da se transformator moe

opteretiti veom snagom u odnosu na deklarisanu.

Slika 3.1

6

Transformator u mom primeru je suvi transformator (slika 3.1), snage1000kVA i ima

vazduno hlaenje. Njegova temperature zavisi od temperature okoline i najvie od

stanja magnetnog kola.

Merenje temperature magnetnog kola vrimo pomou otpornog termoelementa Pt100

(slika 3.2). Termoelement radi na principu promene otpornosti srazmerno sa promenom

temperature. Zbog mogunosti promene otpora potrbno je promenu otpora pretvoriti u

promenu struje radi prenosa na daljinu. To se vri pomou R/I pretvaraa(slika 3.3)

jednosmerne struje, a strujni signal je od 4-20mA. Pored strujnog podeavanja potrbno

je podeseti I opseg merenja temperature, u ovom sluaju je od 0-120C

Slika 3.2 Slika 3.3

7

4.Simulacija zatite transformatora od poviene temperature

4.1 Alati koje samkoristio za simulaciju

Meu mnotvom alata koje nam nudi Labview za realizaciju eljenih simulacija, ja sam

iskoristio samo jedan deo za ovaj rad, koje u prezentovati.

Prve alate koje u predstaviti iskoristio sam u Front panel-u i u pitanju su numerike

kontrole(slika 4.1).

Slika 4.1

Iz numerikih kontrola iskoristio sam Knob za zadavanje mA signala koji simulira

izlazni signal iz pretvaraa(transmitera) R-I. Iz numerikih indikatora iskoristio sam tri

alata. Prvi je Meter koji mi slui za pokazivanje koliko zadajemo mA, drugi je Gauge

koji kao i trei alat Thermometer pokazuje koja je temperature za odreen mA signal.

Iz dela LEDs iskoristio sam dva Round LED od kojih jedan signalizira povienu

temperature, a drugi iskljuenje transformatora.

8

Da bih ostvario eljenu simulaciju u Blok dijagramu je potebno isprogramirati simulaciju

na osnovu vrednosti koje zadajemo. Objekti koji se nalaze na front panelu predstaljeni

su u blok dijagramu kao terminali Povezivanje kontrola (oiavanje) i dodavanjem

razliitih programskih funkcija formira se programski kod LabVIEW-a. Od alata sam

prvo iskoristio While petlju(slika 4.2).

Slika 4.2

While petlja (prikazana na slici) je predstavljena kao kvadrat sivih zadebljanjih stranica.

Ovaj kvadrat moe proizoljno da se smanjuje ili poveava. Sve to se nalazi unutar

kvadrata predstavlja programski kod koji se izvrava unutar While petlje. Petlja se

izvrava dok nije zadovoljen uslov. Uslov za zaustavljanje petlje se zadaje preko

kondicionog terminala (conditional) koji je Boolean tipa Index terminal vri brojanje

iteracija While petlje. While petlja se ne moe zaustaviti naredbom koja se zadaje van

petlje u trenutku izvrenja.

LabVIEW poseduje implemeniran veliki broj funkcija koje vre numerike operacije.Na

slici 4.3 je prikazana paleta Numeric (Function>>Numeric) u kojoj se mogu nai

osnovne funkcije za sabiranje oduzimanje, mnoenje, korenovanje, trigonometrijske

funkcije, logaritamske funkcije, rad sa kompleksnim brojevima i druge.

9

Slika 4.3

Od numerikih funkcija koje sam iskoristio za ovu simulaciju su funkcije sabiranja i

oduzimanja.

U funkcije za komparaciju(slika 4.4) spadaju standardne funkcije koje su podrane i u

tekstualnim programskim jezicima. To su: vee, manje, jednako, razliito, jednako nuli i

druge. Primena ovih funkcija je veoma esta pri konroli izvrenja toka programa.

Slika 4.4

Od funkcija za kormparaciju iskoristio sam funkciju Greater? dva puta. Kod poreenja

temperature za signalizaciju i kod poreenja temperature za iskljuenje.

4.2 Front panel

U front panelu nalazi se komanda kojom simuliramo mA signal, pokazivai, signalne

lampice. Taj signal se na pokzivaima temperature prikazuje kao vrednost temperature

za tu zadatu vrednost. Primer: sredina mA opsega je 12mA i tada termometar pokazuje

sredinu temperaturnog opsega od 60C. To je ujedno i prva sluaj simulacije koji u

10

prikazati. Transformator je u ustaljenom reimu rada( slika 4.5) i ima standardnu

vrednost temperature.

Slika 4.5

Drugi primer simulacije je kada transformator zbog preoptereenja ili nekih drugih

razloga radi sa povienom temperaturom. Za povienu temperaturu smatramo vrednost

veu od 80C(Slika 4.6).

11

Slika 4.6

Trei primer simulacije je kada transformator ima jako povienu temperature i kada

zatita treba da odregaju u vidu javljanja signala i iskljuenju transformatora(Slika 4.7)

Slika 4.7

4.3 Blok dijagram

U blok dijagramu imamo elemente( alate) pomou kojih zadati mA signal pretvara u

temperaturnu vrednost. Poto je opseg pretvaraa 4-20mA, zadatu vrednost prvo

oduzimamo sa brojem 4. Pa onda poto je opseg merenja 0-120C, a pretvara ima 16

podeoka opseka, zadatu vrednost koja je predhodno oduzeta sa 4 mnoimo sa brojem

7,5 i dobijamo vrednost temperature. Za signal poviene temperature vrimo poreenje

sa signalom koji je oduzet sa brojem 4 i ako je vee od 10,66mA( na skali 14,66mA)

javlja se signal u vidu paljenja crvene lampice.

12

Slika 4.8

Poto iskljuenje ide na 105C odnosno za zadatu vrednost od 18mA(14mA oduzeto)

javlja se signal iskljuenja u vidu paljenja crvene lampice I delovanja na prekid simlacije.

13

5.Zakljuak Labview program za simuliranje omoguava nam , izmeu ostalog pored svoje iroke

palete mogunosti, da simuliramo neke delove pogona koji sun am potrebni za lake

obavljanje posla. Konkretno u mom primeru, Labviem mi je pomogao da programiram

ispitivanje termozatite transformatora. Termozatita transformatora vana je zbog vie

stvari. Vana je i zbog toga to nam temperature govori o tome koliko je optereenje

transformatora; vano je da reaguje na visoke vrednosti temperature da ne bi dolo do

oteenja izolacije izmeu namotaja i onesposabljavanju transformatora na due

vreme, to bi dovelo i do problema snabdevanja potroaa.

14

6.Autor

Vukojevi Sinia, roen 13.9.1983. godine u Beogradu. Zavrio Tehniku kolu u

Obrenovcu-Elektrotehnika 2002.godine. Diplomirao na Visokoj koli tehnikih

strukovnih studija u aku, smer elektroenergetika 2009.godine. Zaposlen u PD PRO-

TENT kao elektromeniar u odravanju TE Nikola Tesla u Obrenovcu. Oenjen, dvoje

dece.