Назначение и классификация моделей электрической сети
Моделирование (разработка модели) – это процесс составления несколько упрощенного образа какого-либо реально существующего объекта, который отражает все его значимые для исследователя признаки и свойства.
Назначение моделирования электрических сетей заключается в прогнозировании косвенных и прямых последствий реализации установленных форм и способов воздействия на них. Часто, одной лишь модели не хватает для точного прогнозирования последствий, поэтому по окончании процесса моделирования осуществляются расчеты параметров сети различной сложности. Существует большое количество способов моделирования, однако, для использования в электротехнике подходят не все. Самыми распространенными являются:
- Компьютерное моделирование.
- Математическое моделирование.
- Информационное моделирование.
- Геометрическое моделирования.
Все виды моделей можно классифицировать следующим образом:
- По степени полноты. Согласно данному признаку модели могут быть приближенные, неполные и полные.
- По характеру изучаемых процессов. В зависимости от степени учета изменения параметров объекта моделирования во времени модель может быть динамической или статической. В зависимости от характера величин, взаимодействующих с моделью, она может быть непрерывной, дискретной или непрерывно-дискретной. В зависимости от учета случайных воздействий процессов модель может быть стохастической или детерминированной.
- По способу материальной реализация. В соответствии с данным критерием все модели делятся на материальные и идеальные.
Математическое моделирование электрической сети для выполнения расчетов
Математическое моделирование – это изучение реального объекта при помощи его замены математической моделью, более удобной для проведения исследований, в том числе и расчетов различной сложности.
Математические модели электрической сети, посредством логико-математических конструкций, могут описать ее основные свойства и параметры. Применение математического моделирования для создания моделей электрической сети обусловлено рядом его преимуществ и свойств. Самое важное свойство математической модели - универсальность. Принципиально разные явления, которые возникают в электрической цепи, могут быть описаны одной и той же моделью. Таким образом процесс проектирования и расчета электрической сети значительно сокращается. Среди преимуществ математического моделирования для сетей можно выделить: экономия времени; сокращение затрат; возможность моделирования и последующего расчета сетей любой сложности, даже тех, которые еще не были реализованы на практике; возможность решения нескольких математических задач; удобство и доступность необходимого программного обеспечения.
Построение математической модели электрической сети заключается в определении связей между теми или иными процессами, возникающими в ней, создании математического аппарата, который позволяет выражать качественную и количественную связь между необходимыми физическими величинами. После завершения данная информация используется для расчета электрической сети, по результатам которой делаются выводы о возможности и целесообразности ее реализации на объекте.
Компьютерное моделирование электрической сети для выполнения расчетов
Компьютерное моделирование представляет собой процесс вычисления на одном или нескольких вычислительных узлах. Компьютерное моделирование электрических сетей заключается в проведении серий вычислительных экспериментов на электронно-вычислительной машине, цель которой является анализ, сопоставление и интерпретация результатов моделирования с реальным поведением объекта, посредством проведения математических расчетов любой сложности.
Сначала компьютерная программа тестируется в вычислительных экспериментах, результаты которых достоверно уже известны. Производится анализ результатов решения поставленной задачи программой и в случае необходимости она уточняется и корректируется.
Компьютерное моделирование в электротехнике широко распространено. Это обусловлено несколькими преимуществами. Оно позволяет исследовать процессы и явления, которые происходят в электрической сети, в динамике. Компьютерное моделирование позволяет управлять временем (в пределах модели) - ускорять или замедлять процессы и явления в цепи для более подробного их изучения. Посредством компьютерного моделирования возможно определить оптимальные размеры сети и ее составляющих. В плане безопасности компьютерное моделирование сетей позволяет проводить различного рода эксперименты без последствий для человека и окружающей среды.
