Расчёт электрической цепи
Расчёт токов ветвей методом контурных токов с последующей проверкой решения для моделирования аналоговых электрических схем. Создание программы на языке высокого уровня, реализующей нахождение численных значений и выполняющей оценку погрешности.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 24.11.2010 |
Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
12
Министерство образования и науки РФ
«Омский государственный технический университет»
Кафедра «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
на тему «Расчёт электрической цепи»
по дисциплине «Электротехника и электроника»
Пояснительная записка
Шифр работы РГР - 2068998 - 43 - 3 ПЗ
Направление 230100.62
Омск -XXX
Реферат
Отчёт 11 с., 1 ч., 4 рис., 1 табл., 2 источника, 1 прил.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, MICRO-CAP 8, ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ, РАСЧЁТ ТОКОВ ВЕТВЕЙ
Предметом исследования является практическое применение знаний по электротехнике и электронике для расчёта электрической цепи.
Цель работы - расчёт токов ветвей методом контурных токов с последующей проверкой решения с помощью ППП для моделирования аналоговых схем (Micro-CAP).
В процессе работы создавалась программа, написанная на языке высокого уровня C#, реализующая нахождение всех требуемых в ходе работы численных значений.
В результате при помощи разработанной программы и ППП для моделирования аналоговых схем Micro-CAP были получены требуемые численные величины и произведена оценка погрешности.
Содержание
- Введение4
- 1 Аналитическое решение5
- 2 Нахождение численных значений6
- 3 Проверка решения и оценка погрешности7
- Заключение9
- Список использованных источников 10
- Приложение А. Листинг программы 11
Введение
Целью данной расчетно-графической работы по дисциплине «Электротехника и электроника» является расчёт электрической цепи с последующей проверкой в ППП для моделирования аналоговых схем.
В ходе работы требуется определить токи и напряжения в отдельных ветвях цепи.
В ходе выполнения работы был изучен метод контурных токов, проведено ознакомление с ППП для моделирования аналоговых схем MicroCAP.
Первый раздел отчета посвящён аналитическому решению.
Второй раздел посвящён нахождению всех требуемых в ходе работы численных величин.
Третий раздел содержит результаты проверки требуемых величин с помощью ППП для моделирования аналоговых схем Micro-CAP.
1 Аналитическое решение
В данной расчетно-графической работе при определении токов и напряжений в отдельных ветвях цепи с n ветвями по закону Кирхгофа необходимо решить систему из n уравнений, при этом используем метод
контурных токов. В его основе лежит введение в каждый контур условного контурного тока iK, для которого будут справедливы закон токов Кирхгофа (ЗТК) и закон напряжений Кирхгофа (ЗНК).
Рисунок 1 - Исходная схема
Для контурных токов ik1, ik2 и ik3 запишем уравнения по ЗНК:
-u1+(R1+R3+R5)ik1-R3ik2+R5ik3=0; (1)
u2-R3ik1+(R2+R3+R4)ik2+R2ik3=0; (2)
u2+R5ik1+R2ik2+(R6+R2+R5)ik3=0. (3)
Перенесём u1 и u2 в правую часть системы и получим каноническую форму записи уравнений по методу контурных токов.
R11ik1-R12ik2+R13ik3= u1; (4)
-R21ik1+R22ik2+R23ik3= - u2; (5)
R31ik1+R32ik2+R33ik3= - u2. (6)
Где собственными или контурными сопротивлениями 1, 2 и 3 контуров являются формулы (7), (8) и (9).
R11= R1+R3+R5; (7)
R22= R2+R3+R4; (8)
R33= R6+R2+R5. (9)
А взаимным сопротивлением - (10), (11) и (12).
R12= R21= R3; (10)
R13= R31= R5; (11)
R23= R32= R2. (12)
Из данной системы уравнений получаем определитель системы (13), а определитель (14) находится путём замены k-столбца правой частью приведённой выше системы.
. (13)
. (14)
Величины контурных токов находятся из формул (15), (16) и (17).
; (15)
; (16)
. (17)
Истинные токи в ветвях находятся как алгебраическая сумма контурных токов.
2 Нахождение численных значений
Нахождение всех требуемых в ходе работы численных значений выполнено с помощью программы, написанной на языке высокого уровня C#. Пример работы программы представлен на рисунке 2.
Рисунок 2 - Пример работы программы
Листинг программы, выполняющий необходимые расчёты приведен в виде рисунка А1 приложения А.
3 Проверка решения и оценка погрешностей
В данной расчётно-графической работе проверка результатов, полученных с помощью программы, написанной на языке высокого уровня, производилась при помощи ППП для моделирования аналоговых схем Micro-CAP 8.
Принципиальная схема электрической цепи, расчёт которой необходимо произвести, представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Схема электрической цепи
Проверка выполнялась путём сравнения численных величин полученных разными средствами, с оценкой погрешности. Оценка погрешности для мощностей выполнялась по следующей формуле:
E = . (18)
где Iрасч. - значение, полученное путём программирования на языке высокого уровня, Iмод. - то же самое значение, но полученное с помощью ППП Micro-CAP 8. Полученные результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Сравнение результатов и оценка погрешности
k |
iк, А |
Погрешность, % |
||
Значения, полученные программой |
Значения, полученные в Micro-CAP |
|||
1 |
2,49 |
2,494 |
0,002 |
|
2 |
33,64 |
33,641 |
0,00003 |
|
3 |
34,34 |
34,34 |
0,00 |
|
4 |
31,85 |
31,846 |
0,00013 |
|
5 |
0,70 |
0,698 |
0,00287 |
|
6 |
1,80 |
1,795 |
0,00279 |
Как видно из таблицы: значения, полученные с помощью программы, сходятся со значениями полученными средствами ППП для аналоговых схем Micro-CAP, следовательно, программа, написанная на языке высокого уровня, работает правильно и выдаёт результат с достаточно малой относительной погрешностью.
Заключение
Результатом выполнения расчётно-графической работы является программа написанная на языке высокого уровня C#, которая при заданных исходных данных вычисляет все необходимые в ходе работы велечины с достаточно малой относительной погрешностью.
В ходе выполнения работы была произведена проверка полученных значений средствами ППП для моделирования аналоговых схем Micro-CAP 8 и выполнена оценка. Результаты вычислений погрешности наглядно показывают, что вычисления, сделанные с помощью программы написанной на языке высокого уровня точны. Следовательно, расчёт электрической цепи выполнен правильно.
Поставленные задачи выполнены полностью.
Список использованных источников
1 Бакалов В.П., Игнатов А.Н., Крук Б.И. Основы теории электрических цепей и электроники. - М.: Радио и связь,1989. - 528 с.
2 Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования MICRO-CAP V. - М.: ТОО «СОЛОН», 1997. - 273 с.
Приложение А
(обязательное)
Листинг программы
Ниже, на рисунке А.1, представлен основной код программы.
Рисунок А.1 - Вычисление необходимых величин и их вывод на экран
Подобные документы
Анализ электрических цепей постоянного тока. Расчёт токов с помощью законов Кирхгофа. Расчёт токов методом контурных токов. Расчёт токов методом узлового напряжения. Исходная таблица расчётов токов. Потенциальная диаграмма для контура с двумя ЭДС.
курсовая работа [382,3 K], добавлен 02.10.2008Определение мгновенных значений токов во всех ветвях схемы методом узловых потенциалов. Построение совмещённой векторно-топографической диаграммы напряжений и токов. Расчёт электрической цепи с взаимными индуктивностями. Трёхфазная цепь, параметры.
курсовая работа [710,6 K], добавлен 06.08.2013Основные методы решения задач на нахождение тока и напряжения в электрической цепи. Составление баланса мощностей электрической цепи. Определение токов в ветвях методом контурных токов. Построение в масштабе потенциальной диаграммы для внешнего контура.
курсовая работа [357,7 K], добавлен 07.02.2013Описание схемы трёхфазной цепи в однолинейном исполнении. Рассмотрение особенностей режимов работы нейтралей и схем соединения фаз приёмников. Расчёт цепи методом узловых потенциалов. Вычисление значений токов основных ветвей прямой последовательности.
курсовая работа [919,0 K], добавлен 10.12.2015Расчёт параметров цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа, контурных токов и методом узловых напряжений. Расчёт баланса мощностей. Расчёт параметров цепи переменного тока методом комплексных амплитуд. Преобразование соединения сопротивлений.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.04.2015Практические рекомендации по расчету сложных электрических цепей постоянного тока методами наложения токов и контурных токов. Особенности составления баланса мощностей для электрической схемы. Методика расчета реальных токов в ветвях электрической цепи.
лабораторная работа [27,5 K], добавлен 12.01.2010Расчет электрической цепи постоянного тока с использованием законов Кирхгофа, методом контурных токов, методом узловых потенциалов. Расчет реактивных сопротивлений, комплексов действующих значений токов, баланса активных и реактивных мощностей цепи.
курсовая работа [143,9 K], добавлен 17.02.2016Метод уравнений Кирхгофа. Баланс мощностей электрической цепи. Сущность метода контурных токов. Каноническая форма записи уравнений контурных токов. Метод узловых напряжений (потенциалов). Матричная форма узловых напряжений. Определение токов ветвей.
реферат [108,5 K], добавлен 11.11.2010Расчет значения токов ветвей методом уравнений Кирхгофа, токов в исходной схеме по методу контурных токов и узловых напряжений. Составление уравнений и вычисление общей и собственной проводимости узлов. Преобразование заданной схемы в трёхконтурную.
контрольная работа [254,7 K], добавлен 24.09.2010Расчет линейной электрической цепи постоянного тока. Определение токов во всех ветвях методом контурных токов и узловых напряжений. Электрические цепи однофазного тока, определение показаний ваттметров. Расчет параметров трехфазной электрической цепи.
курсовая работа [653,3 K], добавлен 02.10.2012