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
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 схемаДля 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.
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
|
