Учебная работа. Расчёт электрической цепи

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

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

 

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

i4

 

i3

 

i2

 

ik2

 

ik1

 

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 законi1

 

i5

 

i6

 

ik3

 

рисунок 1 – Исходная
схема

Для контурных токов ik1, ik2 и ik3 запишем уравнения по ЗНК:

u1+(R1+R3+R5)ik1R3ik2+R5ik3=0;                                                       (1)

u2R3ik1+(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.


 

R11ik1R12ik2+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 путем замены k-столбца правой частью приведённой
выше системы.

.                                                            (13)

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.
высокого уровня, Iмод. – то же самое 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

Учебная работа. Расчёт электрической цепи