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单位的单位制

什么是每单位系统？

单位系统在电力系统工业中广泛使用，用来表示各种电力设备的电压、电流、功率和阻抗值。它通常用于变压器和交流电机。

对于给定的数量（电压，电流，电源，阻抗，扭矩等），每单位值是与基本量相关的值。

$P中的基本值 .u ．＝ \frac{以SI单位表示的数量}{基本价值}$

一般选用以下两个基值:

基本功率=设备的标称功率
基准电压=设备的标称电压

所有其他的基数都是由这两个基数推导出来的。一旦选择了基极功率和基极电压，基极电流和基极阻抗就由电路的自然规律决定。

$\begin{array}{l} 基本电流= \frac{基力}{基电压} \\ 基础阻抗= \frac{基电压}{基本电流} ＝ \frac{{(基本电压)}^{2}}{基力} \end{array}$

对于具有多个绕组的变压器，每个绕组具有不同的标称电压，所有绕组使用相同的基极功率(变压器的标称功率)。然而，根据定义，电压、电流和阻抗的基值与绕组相同。

饱和变压器的饱和特性以瞬时电流对瞬时磁链曲线的形式给出:[i1 phi1;i2 phi2;．..,在phin]。

当用单位系统来指定变压器的R L参数时，饱和特性中的磁链和电流也必须用pu来指定。对应的基值为

$\begin{array}{l} 基极瞬时电流=(基极有效值电流) \times \sqrt{2} \\ 碱磁通连杆= \frac{（基础RMS电压） \times \sqrt{2}}{2 π \times （基频）} \end{array}$

其中电流，电压和通量连杆分别在伏特，安培和伏秒内表示。

对于AC机器，扭矩和速度也可以用PU表示。选择以下基础数量：

基本速度=同步速度
基础扭矩=扭矩在基本功率和同步速度下对应

$基础扭矩= \frac{VA的基本功率(3相)}{以弧度/秒为单位的基本速度}$

而不是指定的转子惯性在kg*m²，你通常会给惯性常量H定义为

$\begin{matrix} H ＝ \frac{转子在同步速度下储存的动能，单位为焦耳}{在VA中的标称力量} \\ H ＝ \frac{\frac{1}{2} \times J \cdot w^{2}}{P n o 米} \end{matrix}$

惯性常数用秒表示。对于大型机器，这个常数大约是3-5秒。3秒的惯性常数表示存储在旋转部分的能量可以在3秒内供给额定负载。对于小型机器,H更低。例如，对于一个3马力的电机，它可以是0.5-0.7秒。

例1:三相变压器

例如，考虑三相双绕组变压器，其制造商提供的典型参数如下:

三相额定功率= 300 kVA
额定频率= 60hz
绕组1：连接在WYE中，标称电压= 25-KV RMS线到线
电阻0.01 PU，泄漏抗损伤= 0.02 PU
绕组2：连接在三角形，标称电压= 600V rms线到线
电阻0.01 PU，泄漏抗损伤= 0.02 PU
磁化损失在标称电流％的百分比中：
电阻1%，感应1%

首先计算每个单相变压器的基值：

对绕组1:

基力	300kva /3 = 100e3 VA/相位
基电压	25 KV / SQRT（3）= 14434 V RMS
基极电流	100e3/14434 = 6.928 A RMS
基础阻抗	14434/6.928 = 2083 Ω
基抵抗	14434/6.928 = 2083 Ω
基地电感	2083 /(2π* 60)= 5.525 H

对绕组2:

基力	300 kVa / 3 = 100e3 va
基电压	600 V RMS.
基极电流	100e3 / 600 = 166.7一个rms
基础阻抗	600 / 166.7 =3.60Ω
基抵抗	600 / 166.7 =3.60Ω
基地电感	3.60 /（2π* 60）= 0.009549小时

因此，以Si单元表示的绕组电阻和漏电电感的值是

绕组1：R1 = 0.01 * 2083 =20.83Ω;L1 = 0.02 * 5.525 = 0.1105小时
对于缠绕2:R2= 0.01 * 3.60 = 0.0360 Ω;L2= 0.02*0.009549 = 0.191 mH

对于充磁支路，1%电阻1%感应的充磁损耗表示充磁电阻Rm为100pu，充磁电感Lm为100pu。因此，对应于绕组1的SI单位为

RM = 100 * 2083 =208.3kΩ
Lm = 100*5.525 = 552.5 H

示例2：异步机器

现在考虑SI单位的三相四极异步机器块。它被评为3 HP，220 V RMS线到线，60 Hz。

称为定子的定子和转子电阻和电感

Rs =0.435Ω;ls = 2 mh
RR =0.816Ω;lr = 2 mh

相互电感为LM = 69.31 mH。转子惯性是J= 0.089 kg.m²．

一阶段的基本工程量计算如下:

基力	3 HP * 746VA / 3 = 746 VA /阶段
基电压	220 V/√(3)= 127.0 V RMS
基极电流	746 / 127.0 = 5.874 A RMS
基础阻抗	127.0/5.874 = 21.62 Ω
基抵抗	127.0/5.874 = 21.62 Ω
基地电感	21.62 /（2π* 60）= 0.05735 H = 57.35 MH
基地的速度	1800转= 1800*(2π)/60 = 188.5弧度/秒
基本扭矩(三相)	746*3/188.5 = 11.87牛顿米

使用基本值，您可以计算每单位的值。

Ls= 2 / 57.35 = 0.0349 pu

Rr= 0.816 / 21.62 = 0.0377 pu Lr= 2 / 57.35 = 0.0349 pu

LM = 69.31 / 57.35 = 1.208 PU

惯性由惯性计算J，同步速度和标称力量。

$H ＝ \frac{\frac{1}{2} \times J \cdot w^{2}}{P n o 米} ＝ \frac{\frac{1}{2} \times 0.089 \times {（ 188.5 ）}^{2}}{3. \times 746.} ＝ 0.7065 秒$

如果你打开对话框的异步机器块在pu单位提供的机器库Simscape™电气™电力系统专业基本块库，你会发现pu中的参数是计算出来的。

瞬时电压和电流波形的基值

当在曲线图或示波器上显示瞬时电压和电流波形时，通常认为标称正弦电压的峰值为1 PU。换句话说，用于电压和电流的基本值是乘以乘以的RMS值 $\sqrt{2}$ ．

为什么使用每单位系统而不是标准的SI单位？

以下是使用每单位系统的主要原因：

当数值用pu表示时，电量与它们的“正常”值的比较是直接的。
例如，达到最大1.42PU的瞬态电压立即表示该电压超过标称值42％。
无论电力和电压额定值如何，PU保持的阻抗值相当恒定。
例如，对于3-300 kVA功率范围内的所有变压器，泄漏抗抵抗变化约0.01-0.03 PU，而绕组电阻在0.01 PU和0.005 PU之间变化，无论是标称电压。对于300 kVA中的变压器，漏电抗率约为0.03-0.12 PU，而绕组电阻在0.005-0.002 PU之间变化。
类似地，对于凸极同步机，同步电抗X_d一般是0.60-1.50 PU，而副转垒X'_d通常为0.20-0.50 pu。
这意味着，如果您不知道10kva变压器的参数，假设漏电抗的平均值为0.02 pu，绕组电阻的平均值为0.0075 pu，就不会产生重大误差。

使用单位系统的计算被简化了。当多电压电力系统的所有阻抗都表示在一个共同的电力基和不同子网络的标称电压上时，只需简单地将所有阻抗相加，而不考虑变压器比，即可得到在一根母线上看到的总阻抗。

单位的单位制

什么是每单位系统？

例1:三相变压器

示例2：异步机器

瞬时电压和电流波形的基值

为什么使用每单位系统而不是标准的SI单位？

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