elektro.info

Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP - EMTP (część 1.)

Uruchomienie programu i pierwsze obliczenia

Strona domowa pakietu ATP
J. Wiater

Strona domowa pakietu ATP


J. Wiater

Pakiet ATP to oprogramowanie służące do analizy obwodów w dziedzinie czasu. Poprawność obliczeń wykonywanych przez program była już wielokrotnie weryfikowana w praktyce i to z dobrymi efektami. ATP to pakiet programów o ogromnych możliwościach. W rękach sprawnego inżyniera będzie stanowił nieocenione narzędzie pracy.

Zobacz także

Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP - EMTP (część 2.)

Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP - EMTP (część 2.) Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP - EMTP (część 2.)

Układy trójfazowe prądu sinusoidalnie zmiennego są powszechnie stosowane w elektroenergetyce. W rękach sprawnego inżyniera możliwość przeprowadzania prostych, szybkich i bezbłędnych obliczeń może być bardzo...

Układy trójfazowe prądu sinusoidalnie zmiennego są powszechnie stosowane w elektroenergetyce. W rękach sprawnego inżyniera możliwość przeprowadzania prostych, szybkich i bezbłędnych obliczeń może być bardzo często przydatna w pracy zawodowej. Pakiet ATP może być nieocenionym źródłem pomocy. W drugiej części kursu poprawność wykonywanych obliczeń zostanie zweryfikowana analitycznie, na przykładzie prostego układu trójfazowego.

Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP EMTP (część 3.)

Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP EMTP (część 3.) Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP EMTP (część 3.)

W trzeciej części kursu zostaną scharakteryzowane linie przesyłowe (napowietrzne i kablowe). W obliczeniach przeprowadzanych za pomocą pakietu ATP wykorzystywane są typowe, powszechnie dostępne w katalogach...

W trzeciej części kursu zostaną scharakteryzowane linie przesyłowe (napowietrzne i kablowe). W obliczeniach przeprowadzanych za pomocą pakietu ATP wykorzystywane są typowe, powszechnie dostępne w katalogach parametry. Wszystkie inne niezbędne parametry, takie jak m.in. reaktancje podłużne i susceptancje poprzeczne, są automatycznie przeliczane przez ATP i nie ma konieczności przeprowadzania dodatkowych obliczeń.

Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP - EMTP (część 4.)

Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP - EMTP (część 4.) Kurs praktycznego wykorzystania programu ATP - EMTP (część 4.)

W czwartej części kursu zostaną szczegółowo scharakteryzowane transformatory i autotransformatory. W obliczeniach przeprowadzanych za pomocą pakietu ATP wykorzystywane są wyniki prób stanu jałowego i zwarcia...

W czwartej części kursu zostaną szczegółowo scharakteryzowane transformatory i autotransformatory. W obliczeniach przeprowadzanych za pomocą pakietu ATP wykorzystywane są wyniki prób stanu jałowego i zwarcia powszechnie dostępne na tabliczkach znamionowych i w katalogach.

ATP (Alternative Transients Program) to pakiet programów służący do wykonywania obliczeń w układach i systemach elektroenergetycznych. Należy on do grupy programów opracowanych do wszechstronnej analizy stanów nieustalonych w dziedzinie czasu – w skrócie EMTP (Electromagnetic Transients Program). W celu ułatwienia i uproszczenia obliczeń użytkownik ma do dyspozycji ponad dwieście elementów, które wchodzą w skład systemu elektroenergetycznego. Począwszy od prostych elementów RLC, poprzez elementy nieliniowe, takie jak na przykład ograniczniki przepięć, skończywszy zaś na nieliniowych maszynach elektrycznych (transformatorach, silnikach asynchronicznych, synchronicznych i silnikach prądu stałego). Możliwe jest również definiowanie własnych elementów. W kolejnych publikacjach, które będą swego rodzaju skróconym kursem korzystania z programu, zostaną zaprezentowane wszystkie podstawowe funkcje pakietu ATP (fot. 1).

Artykuł jest początkiem całej serii omawiającej na przykładach praktyczne zastosowanie tego programu. Jego największą zaletą jest to, że jest dostępny bezpłatnie, wymaga jedynie rejestracji. Dodatkowo, dostępna wersja bez problemów funkcjonuje pod Windowsem 95, 98, 2000 i XP. Istnieje też wersja przystosowana do pracy pod Linuksem. Program jest ciągle unowocześniany, dlatego warto mu się bliżej przyjrzeć.

Pakiet składa się z trzech programów – ATP Draw, ATPMingW oraz PlotXY. ATP Draw jest postprocesorem graficznym, czyli programem umożliwiającym zdefiniowanie układu, który będzie poddany obliczeniom. Jest on bardzo przyjazny użytkownikowi. Najważniejszym programem jest ATPMingW. Jest to główny moduł obliczeniowy. To właśnie ten program wykonuje wszystkie operacje zadane przez ATP Draw. Komunikuje użytkownikowi o zaistniałych błędach, generuje ostrzeżenia i raporty. PlotXY jest to program umożliwiający graficzną prezentację wyników obliczeń. Dzięki niemu staje się możliwe wybranie interesujących nas przebiegów w dziedzinie czasu, ich zapis lub wydruk. Daje on również możliwość wyznaczenia widma sygnału, wykonania prostych operacji, takich jak sumowanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie dwóch przebiegów.

Licencja

Program został udostępniony przez twórców bezpłatnie. Autorzy programu w skrócie nazywanego ATP wymagają jedynie rejestracji i akceptacji warunków licencji. Procedura jest bezpłatna, a jej przejście, co mogę potwierdzić własnymi doświadczeniami, nie stanowi większego problemu. Warunki licencji zabraniają jedynie komercyjnego czerpania zysków ze sprzedaży udostępnionego oprogramowania. Każdy użytkownik powinien wcześniej szczegółowo zapoznać się z warunkami licencji, która jest dostępna na stronie internetowej o adresie http://www.emtp.org/eeugfl.html. Po zapoznaniu się z licencją przechodzimy do procedury rejestracyjnej dostępnej na stronie http://www.emtp.org/eeuglic. html. Wymagane jest podanie w odpowiednich polach imienia i nazwiska, adresu korespondencyjnego oraz adresu e-mail. Na końcu wpisujemy zbiorczo w jednej linii adres e-mail, nazwisko, miasto, kraj. Potwierdzamy wprowadzone dane i generujemy formularz, który należy podpisać i odesłać zwykłą pocztą pod wskazany adres. W ciągu 1 - 2 tygodni otrzymamy na podany w formularzu adres potwierdzenie na piśmie, zaświadczające o posiadanej licencji, wraz z hasłami dostępu do stron internetowych, z których możemy pobrać oprogramowanie (fot. 3).

Pobranie oprogramowania

Kiedy mamy już licencję, możemy przejść do procedury pobrania oprogramowania ze strony internetowej http://www.eeug.org/files/secret/. Wymagane jest podanie nazwy użytkownika i hasła (ważna jest wielkość liter) (fot. 4). Po poprawnym zalogowaniu powinno się otworzyć okienko z listą katalogów (fot. 5). Pobieramy ze strony 3 pliki o następujących nazwach:

  • ATPDraw50_install.zip,
  • Atpmingw.zip,
  • PlotXY-June05.zip.

Pliki te rozrzucone są w trzech katalogach o nazwach odpowiadających poszczególnym składnikom pakietu ATP. Trzeba pamiętać, że w szybkim czasie mogą powstawać nowe wersje oprogramowania. Proszę jednak się tym nie zrażać i zawsze pobierać najnowsze wersje.

Instalacja

Trzy pliki pobrane z Internetu umieszczamy w jednym katalogu, np. C:ATP. Rozpakowujemy plik ATPDraw50_install.zip (wyodrębniamy) do wybranego katalogu (fot. 6). Uruchamiamy plik SETUP.EXE. Przy korzystaniu z niektórych wersji Windowsa może wystąpić błąd w module instalacyjnym programu ATP Draw. Nie należy się tym przejmować. W przypadku takiej sytuacji trzeba wybrać dyspozycję OK, a następnie IGNORUJ.

Procedura instalacji będzie przebiegać dalej, nie wpłynie to również na funkcjonalność oprogramowania. Po zaakceptowaniu warunków licencji i wprowadzeniu nazwy użytkownika musimy zdefiniować katalog, gdzie chcemy zainstalować program. Trzeba wskazać inne miejsce do instalacji programu niż to, które jest proponowane – to BARDZO WAŻNE. W tym celu wybieramy BROWSE i wpisujemy ręcznie C:EMTP. Należy się Państwu w tym miejscu wyjaśnienie. Program wewnętrznie nakłada ograniczenie, co do liczby liter w nazwie katalogu docelowego, w którym będzie zainstalowany. Nie może ona przekraczać 8 znaków. Ograniczenie to zostało wprowadzone po to, aby zapewnić możliwość łatwej transkrypcji kodu źródłowego do innych systemów operacyjnych. Dlatego domyślna lokalizacja C:Program Files jest niewłaściwa. Potwierdzamy wybór i dalej instalujemy program. Po poprawnej instalacji uruchamiamy po raz pierwszy ATP Draw. Na pytanie programu, czy utworzyć dodatkowe katalogi niezbędne do poprawnej pracy, zgadzamy się i wybieramy ALL. Po potwierdzeniu powinien uruchomić się program (fot. 7).

Przystępujemy teraz do konfiguracji podstawowych funkcji w programie. Z zakładki TOOLS wybieramy wiersz OPTIONS. Zaznaczamy w zakładce GENERAL następujące opcje:

  • save windows’s current state (zapisz obecne położenie okna),
  • save program options on exit (zapisuj automatycznie ustawienia programu „kończę pracę”),
  • autosave every 5 min (zapisz automatycznie mój schemat co 5 min),
  • create backup files (twórz kopie bezpieczeństwa).

Po ustawieniu naciskamy kolejno APPLY, SAVE i na koniec OK. Wychodzimy z programu ATP Draw. Aby móc w pełni wykorzystać jego funkcje, należy dodatkowo zainstalować pozostałe dwa moduły – ATPMingW i PlotXY. Rozpakowujemy (wyodrębniamy) zawartość pliku AtpMingW.zip do katalogu C:/EMTP/Atp/ – jest to nowo utworzony (podczas pierwszego uruchomienia) podkatalog domyślnej lokalizacji ATP Draw. Po rozpakowaniu pliku podkatalog ATP powinien zawierać pliki pokazane na fotografii 10. Plik o nazwie PlotXY-June05. zip rozpakowujemy (wyodrębniamy) do głównego katalogu ATP Draw – C:/EMTP/ (fot. 11). Te operacje są kluczowe dla poprawnego działania oprogramowania.

Konfiguracja

Aby móc przeprowadzić obliczenia, należy prawidłowo skonfigurować program ATP Draw. Ewentualne błędy w instalacji i konfiguracji uniemożliwią prawidłowe funkcjonowanie, dlatego bardzo uważnie trzeba przejść następne etapy: uruchamiamy ATP Draw, tworzymy nowy obwód wybierając białą kartkę w lewym górnym rogu ekranu, potwierdzamy domyślny katalog, w którym będzie zlokalizowany (wybieramy OK), z zakładki ATP wybieramy EDIT COMMANDS. Wybieramy NEW, wpisujemy nazwę dla nowo tworzonej komendy: OBLICZENIA. Przystępujemy teraz do zdefiniowania parametrów – zaznaczamy CURRENT ATP. Wybieramy BROWSE i lokalizujemy plik TPBIG. EXE w katalogu ATP Draw – C:/EMTP/ATP/. Po ustawieniu tych parametrów wciskamy UPDATE. Ponownie wybieramy NEW, wpisujemy nazwę nowo tworzonej komendy: WYNIKI. Zaznaczamy opcję CURRENT PL4. Wybieramy BROWSE i lokalizujemy plik PlotXWin. EXE w głównym katalogu ATP Draw – C:/EMTP/. Ponownie wybieramy UPDATE. Po zakończeniu konfiguracji komendy w ATP Draw powinny wyglądać tak jak na fotografii 15.

Pierwszy obwód

W celu przeprowadzenia obliczeń należy zdefiniować obwód elektryczny. Pierwszy raz przejdziemy przez ten proces krok po kroku. W dalszej części kursu tylko w wyjątkowych sytuacjach będziemy tak szczegółowo go opisywać. Ustawiamy wskaźnik myszy na białym tle i naciskamy prawy guzik. Rozwinie się dodatkowe MENU i z niego wybieramy grupę elementów liniowych BRANCH LINEAR i z tej grupy pierwszy element układu RESISTOR. Następnie z grupy wymuszeń (źródeł) SOURCE wybieramy element AC TYPE 14. Zmianę parametrów poszczególnych elementów możemy przeprowadzić po wskazaniu wybranego elementu myszką i dwukrotnym naciśnięciu lewego przycisku. Dodajemy jeszcze jeden rezystor i przystępujemy do wykonywania połączeń w pierwszym prostym układzie. Umieszczone elementy na tworzonym schemacie elektrycznym możemy przesuwać za pomocą kursora myszki z naciśniętym lewym klawiszem. Połączenia wykonujemy wskazując wskaźnikiem myszki na punkt koloru czarnego wychodzący z danego elementu i naciskając lewy klawisz myszki. Wskazujemy drugi punkt i ponownie naciskamy lewy klawisz myszki. Łączymy układ zgodnie z fotografią 17. Aby mógł on być poddany obliczeniom, trzeba jeszcze zamknąć oczko – dodając uziemienie. W tym celu wskaźnik myszy ustawiamy na czarnym punkcie kończącym jeden z rezystorów i naciskamy prawy  klawisz myszki. Powinno pojawić się w tym momencie okienko zamieszczone na fotografii 18. Odznaczamy GROUND i potwierdzamy nasz wybór. Widok prawidłowego układu przedstawia fotografia 19.

Domyślna wartość rezystancji w ATP Draw to 1000 Ω, zaś domyślna wartość napięcia sinusoidalnego w źródle AC TYPE 14 to 10 kV przy częstotliwości 60 Hz. Przystępujemy teraz do zmiany wartości elementów. Po wskazaniu rezystora myszką i dwukrotnym naciśnięciu lewego guzika pojawi się okno z jego wszystkimi parametrami. Zmieniamy wartość rezystancji pierwszego rezystora na R1=100 Ω oraz dodatkowo ustalamy interesujący nas zakres danych wyjściowych po zakończeniu obliczeń. W zakładce OUTPUT wybieramy 3-CURRENT&VOLTAGE. Potwierdzamy nasz wybór i przechodzimy do ustalenia parametrów drugiego rezystora – ustawiamy R2=50 Ω i również OUTPUT – 3-CURRENT&VOLTAGE. Na schemacie pojawią się dodatkowe oznaczenia wskazujące, iż będziemy w przyszłości obserwować prąd i napięcie na rezystorach.

W podobny sposób ustawiamy parametry źródła napięcia sinusoidalnego – 325 V (amplituda napięcia o wartości skutecznej 230 V), 50 Hz. Pozostałe parametry pozostawiamy bez zmian. W ten oto sposób został zdefiniowany w ATP Draw pierwszy układ, który poddamy obliczeniom.

Pierwsze obliczenia

Po stworzeniu układu, trzeba go zapisać. Z zakładki FILE wybieramy SAVE i w domyślnej lokalizacji (katalogu) zapisujemy schemat pod nazwą KURS1. Zgodnie z założeniami programów EMTP wykonują one obliczenia w dziedzinie czasu. Wymagane jest więc podanie kilku podstawowych parametrów niezbędnych do określenia zakresu prowadzonych obliczeń. Przechodzimy teraz do ustawienia parametrów symulacji. Z zakładki ATP wybieramy SETTINGS lub naciskamy klawisz F3. Parametr DELTA T określa odstęp czasowy w sekundach między poszczególnymi iteracjami w procesie obliczeniowym. Domyślna wartość tego parametru to 1E-6 – czyli 1μs. Pozostawiamy go bez zmian. Kolejny, o nazwie TMAX, określa zakres maksymalnego czasu obserwacji przebiegu. Jest on dobierany indywidualnie w zależności od częstotliwości źródła (w naszym przypadku będziemy obserwować pierwsze 2 okresy przebiegu) lub czasu trwania zaburzenia. Ustawiamy ten czas na 0,04. Zatwierdzamy zmiany i ponownie zapisujemy nasz obwód – wybierając z zakładki FILE komendę SAVE. Aby móc przeprowadzić obliczenia, trzeba stworzyć listę połączeń – wygenerować plik z końcówką ATP. W tym celu z zakładki ATP wybieramy MAKE FILE AS i potwierdzamy domyślną nazwę ustaloną przez ATP Draw wybierając ZAPISZ. Przystępujemy do wykonania obliczeń.

Uruchamiamy je wybierając z zakładki ATP stworzoną przez nas komendę OBLICZENIA. W tym momencie powinno mignąć na ekranie na 2 - 3 sekundy okno (fot. 22). Jeśli okienko nie pojawiło się, proszę sprawdzić:

  • czy ATP Draw jest zainstalowany w katalogu C:EMTP,
  • czy zawartość pliku Atpmingw. zip znajduje się w katalogu C:EMTPATP.

Jeśli obliczenia przebiegły prawidłowo, powinien pojawić się plik o nazwie KURS1.PL4 w katalogu C:EMTPATP.

Wyniki obliczeń

Do prezentacji wyników obliczeń służy trzeci program z pakietu ATP o nazwie PlotXY. Z poziomu ATP Draw z zakładki ATP wybieramy komendę WYNIKI. Spowoduje to uruchomienie wymienionego programu. Po prawej stronie wyświetlone są nazwy węzłów naszego obwodu. W dalszej części kursu będziemy modyfikowali je tak, aby wyniki były bardziej przejrzyste. Teraz poprzestaniemy na domyślnych ustawieniach ATP Draw. Nazwy poprzedzone są literkami: V – dla napięć i C – dla prądów w obwodzie. Wybieramy interesujący nas przebieg i generujemy wykres naciskając PLOT. Otrzymany przebieg można zapisać na dysk w formacie WMF, wydrukować na drukarce, skopiować do schowka, zmienić skalę z liniowej na logarytmiczną, określić przedział czasowy do obserwacji, zmienić nazwę otrzymanych krzywych, wielkość i krój napisów, grubość linii. Aby wyświetlić przebieg prądu w funkcji czasu, należy w prawej kolumnie PlotXY myszką wskazać krzywe, które nie mają być w przyszłości wyświetlane, oraz dodać z lewej kolumny C:XX0001-. Zachęcam wszystkich do przeprowadzenia własnych prób. Należy tylko pamiętać, iż po każdej zmianie obwodu lub jakiegokolwiek parametru powtórnie należy wygenerować listę połączeń (zakładka ATP – Make File As).

Podsumowanie

W artykule opisano jeden z wielu programów do analizy obwodów w dziedzinie czasu. Artykuł jest tylko początkiem – wstępem do całego kursu, dlatego niektóre jego aspekty mogą wydawać się banalne. Jednak aby móc w przyszłości sprawnie po sługiwać się jego bardziej skomplikowanymi fragmentami, należy dobrze opanować podstawy działania programu.

Literatura

  1. http://www.eeug.org
  2. http://www.emtp.org
  3. http://www.emtp.org/eeugfl.html
  4. http://www.emtp.org/eeuglic.html

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Komentarze

Copyright © 2004-2019 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies. Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.