Реферат: Расчёт электрической цепи
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
Введение… 4
1 Аналитическое решение… 5
2 Нахождение численных значений… 6
3 Проверка решения и оценка погрешности… 7
Заключение… 9
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
|
|
|
|
|
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).
|
|
|
|
Для контурных токов ik 1, ik 2 и ik 3 запишем уравнения по ЗНК:
-u1 +(R1 +R3 +R5 )ik1 -R3 ik2 +R5 ik3 =0; (1)
u2 -R3 ik1 +(R2 +R3 +R4 )ik2 +R2 ik3 =0; (2)
u2 +R5 ik1 +R2 ik2 +(R6 +R2 +R5 )ik3 =0. (3)
Перенесём u 1 и u 2 в правую часть системы и получим каноническую форму записи уравнений по методу контурных токов.
R 11 ik 1 -R 12 ik 2 +R 13 ik 3 =u 1; (4)
-R 21 ik 1 +R 22 ik 2 +R 23 ik 3 = -u 2; (5)
R 31 ik 1 +R 32 ik 2 +R 33 ik 3 = -u 2. (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).
R 12 =R 21 =R 3; (10)
R 13 =R 31 =R 5; (11)
R 23 =R 32 =R 2. (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 I расч. – значение, полученное путём программирования на языке высокого уровня, I мод. – 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 | i к, 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-CAPV. – 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