Лабораторные, практические и курсовые работы. Расчет электрических цепей на ЭВМ



НазваниеЛабораторные, практические и курсовые работы. Расчет электрических цепей на ЭВМ
страница2/4
Дата08.06.2013
Размер0.6 Mb.
ТипДокументы
источник
1   2   3   4
Изменение параметров электрической цепи

После сборки измерительной схемы на монтажной панели производится формирование рабочей панели эксперимента. Активным и реактивным сопротивлениям, измерительным приборам и другим элементам цепи присваиваются порядковые номера или символьные индексы в соответствии с конкретной задачей.

В окне в правой нижней части экрана (синий фон) размещаются задатчики частоты и напряжения сети, задатчики R, L, и С, с помощью которых можно изменить параметры электрической сети.

В окне в левой нижней части экрана (чёрный фон) размещаются векторные диаграммы напряжений или токов на всех участках цепи. Векторы диаграмм каждый раз нормируются относительно максимального значения U или I, поэтому диаграммы дают только общее представление о взаимном расположении векторов и относительном соотношении их значений. Вектор напряжения (или тока) на активном сопротивлении R имеет красный цвет, вектор напряжения (или тока) на индуктивности L – голубой цвет, вектор напряжения (или тока) на емкости С – фиолетовый цвет.

Под каждым элементом R, L и С на черном фоне печатаются значения соответствующих задатчиков.

Для источника переменного тока "Сеть" указана частота ^ Fe в герцах и напряжение Ue в вольтах.

Для каждого измерительного прибора: ваттметра, амперметра и вольтметра указаны шкалы – зеленые цифры и значение измеряемого параметра – красные цифры. Если измеряемый параметр находится в пределах шкалы прибора, то прибор заключен в темно-синюю рамку. Если измеряемый параметр выходит за пределы шкалы, то прибор заключается в красную (штриховую) рамку и подается звуковой сигнал пониженной тональности.

^ Окно задатчиков. Каждый задатчик содержит: маркёр – прямоугольник красного или синего цвета, наименование параметра, минимальное значение параметра, вертикальную отметку красного цвета на зеленой линии, максимальное значение параметра и размерность параметра.

Задатчики элементов цепи R, L и С отградуированы в процентах шкалы (их значения соответственно в омах, микрогенри и микрофарадах определяются из опытов). Задатчики параметров сети Fe и Ue отградуированы в герцах и вольтах.

Изменение значений Fe, Ue, R, L или С производится следующим образом:

а) С помощью клавиши или выбирается задатчик. Маркер выбранного задатчика изменяет свой цвет с синего на красный;

б) С помощью клавишиили изменяется значение параметра, что влечет соответственно сдвиг вертикальной отметки задатчика и изменение значения соответствующего параметра на схеме. Если задатчик выходит на одно из крайних значений (минимум или максимум), то подается звуковой сигнал, предупреждающий о том, что дальнейшее изменение в эту сторону невозможно.

Помимо этого для элементов цепи R, L и С:

а) с помощью клавиши "Del" можно исключить из электрической цепи элемент R, L или С.

б) с помощью клавиши "Esc" можно "закоротить" элемент электрической цепи.

в) с помощью клавиши "Ins" можно восстановить ранее исключенные или закороченные элементы цепи.

В некоторых лабораторных работах на экране высвечиваются дополнительные инструкции.


Структура программного обеспечения лабораторных
работ


Программное обеспечение состоит из комплекса программ ЭВМ, в основу работы которых положен статический рисунок на «монтажной панели ЭВМ» Программное обеспечение предусматривает выполнение начального этапа лабораторных работ на трёх уровнях сложности:

а) "сборка" на монтажной панели ЭВМ полной электрической цепи, включая систему измерительных приборов – амперметры, вольтметры и ваттметры, (коэффициент сложности 2);

б) "сборка" на монтажной панели ЭВМ только системы измерительных приборов при фиксированной ("собранной") электрической цепи (коэффициент сложности 1),

в) "вызов" на монтажную панель ЭВМ электрической цепи вместе с системой измерительных приборов (коэффициент сложности 0.5)

Стандартным уровнем является уровень, при котором электрическая цепь вместе с её активно-реактивными элементами и оборудованием выводятся на монтажную панель ЭВМ в «собранном» виде.

В этом случае на первом этапе исследований производится сборка и размещение на монтажной панели ЭВМ системы измерительных приборов (амперметров, вольтметров и ваттметров) для измерений токов, напряжений и мощности в электрической цепи. Монтаж системы измерений начинается с размещения на монтажной панели измерительных приборов, а затем производится их соединение с элементами электрической цепи. Непосредственно во время сборки системы измерений после каждого соединения элементов схемы проводником выявляются некоторые ошибки, которые указывают, например, на недопустимость соединений типа «провод - провод», на недопустимость «шунтирования элементов», когда проводом соединяются вход и выход элемента, и т.п. Ошибочные действия при сборке комментируются в виде окон с сообщениями. Результаты сборки измерительной системы записываются в файл, что позволяет проводить эту часть лабораторной работы вне аудитории.

После сборки системы измерений в соответствии с характером лабораторной работы изображение на экране монитора добавляется окнами управления, в которых размещены задатчики номиналов элементов электрической цепи и кнопки управления, а также информационными окнами с изображениями векторных диаграмм и графиков.

На втором этапе производится собственно исследование электрических цепей. Результаты измерений номиналов элементов электрической цепи или изменений в соединениях участков цепи отображаются (в динамике) на монтажной панели ЭВМ и в соответствующих информационных окнах экрана.

В основу программного обеспечения лабораторных работ положены математические модели физических лабораторных стендов (с расширением их функциональных возможностей).

Содержание исполняющих программ:

– slab1.exe – программа «Неразветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями»;

– slab2.exe – программа «Разветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями»;

– slab3.exe – программа «Трёхфазные электрические цепи при соединении потребителей звездой и треугольником»;

– slab4.exe – программа «Однофазный трансформатор»;

– slab5.exe – программа «Трёхфазный асинхронный электродвигатель»;

– slab6.exe – программа «Трёхфазный синхронный электродвигатель»;

– slab7.exe – программа «Электродвигатель постоянного тока»;

Все элементы рисунков электрических схем и тексты информационных окон размещены в субдиректориях ТЕК, ERO, HLP.

Для вызова программ из системы Norton (или из «проводника» Windows) необходимо раскрыть директорию \SLAB и выбрать соответствующую исполняющую программу.

Программное обеспечение лабораторных работ по силовым электрическим цепям входит составной частью в общее программное обеспечение курса «Электротехника и основы электроники».

После запуска ЭВМ на экран монитора вызывается картинка, где расположено главное меню общего программного обеспечения курса. Для того чтобы начать выполнение работы, необходимо в главном меню выбрать строку «Лабораторные работы» и нажать клавишу Enter. На экране монитора появляется меню с перечнем всех лабораторных работ, как по силовым электрическим цепям, так и по основам электроники. Для вызова конкретной лабораторной работы необходимо выбрать строку с названием этой работы и нажать клавишу Enter. После выполнения лабораторной работы следует нажать клавишу F10, после чего ЭВМ возвратится к главному меню.


Расчет электрических цепей с последовательным соединением активно-реактивных сопротивлений. Резонанс напряжений (практическая работа). Программа CON1_1

Электрическая цепь состоит из последовательно соединенных резисторов, индуктивностей и емкостей. К электрической цепи приложено внешнее напряжение.

Заданы: внешнее напряжение, величины сопротивлений в цепи.

Требуется определить:

– действующий ток в цепи, действующие напряжения на участках цепи, полную, активную и реактивную мощности в цепи, cos;

– условия резонанса напряжений в цепи, действующий ток и активную мощность при резонансе.

Закон, используемый при решении задачи: – закон Ома;

Алгоритм решения задачи:

а) преобразовать заданные параметры электрической цепи в комплексные числа;

б) вычислить комплексный и действующий токи в цепи;

в) вычислить действующее напряжение на участках цепи;

г) вычислить полную, активную и реактивную мощности в цепи, cos;

д) вычислить величину реактивного сопротивления, обеспечивающего резонанс напряжений в цепи;

е) вычислить значение действующего тока и активную мощность в цепи при резонансе.

Задание:

Для заданного варианта табл.2.9. рассчитать комплексный I и действующий I токи в цепи, полную S, активную Р и реактивную Q мощности, cos, действующее значение напряжений U1 - 2, U2 - 3 на участках 1-2 и 2-3 цепи, величину сопротивления X2р, обеспечивающую резонанс напряжений в цепи, действующий ток Iр и активную мощность Pр в цепи при резонансе напряжений.

Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием программы «Калькулятор комплексных чисел».

Для контроля расчетов предназначена программа CON1_1, которая позволяет контролировать:

– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;

– вычисленные значения комплексного I и действующего I токов в цепи;

– вычисленные значения действующих напряжений на участках цепи ^ U1-2, U2-3, вычисленные значения мощностей S, Р,Q и cos;

– вычисленную величину сопротивления X2р, обеспечивающую резонанс напряжений в цепи, вычисленные значения тока Iр и активной Pр мощности цепи при резонансе напряжений.

В состав программы включен контрольный пример.

^ Таблица 2.9. Параметры электрических цепей по схемам 1–4

№ вар.



схемы

U,

В

R1,

Ом

R2,

Ом

Х1,

Ом

Х2,

Ом

Х3,

Ом

Х4,

Ом

1

1

220

6

8

24

12

6

-

2

4

110

10

2

10

12

-

-

3

1

110

8

3

12

16

2

-

4

1

220

2

2

16

16

16

-

5

3

110

10

2

3

3

8

-

6

3

220

12

12

4

16

16

-

7

2

220

12

-

8

12

12

6

8

2

220

4

-

4

4

8

4

9

3

110

2

2

3

3

3

-

10

4

220

3

4

5

3

-

-

11

4

380

10

2

4

6

-

-

12

1

110

4

10

5

5

5

-

13

2

380

2

-

3

4

6

4

14

3

110

3

1

4

6

4

-

15

1

110

2

2

4

3

4

-

16

4

110

2

1

4

6

-

-

17

1

110

8

3

6

10

6

-

18

2

220

2

-

6

3

3

4

19

3

380

2

4

6

2

1

-

20

4

220

6

8

12

6

-

-

21

1

380

2

2

3

1

1

-

22

2

110

3

-

5

3

5

1

23

3

220

2

4

10

3

3

-

24

4

220

5

5

4

10

-

-

25

1

110

5

6

8

24

8

-

26

1

220

6

1

8

24

8

-

27

2

380

12

-

8

12

12

4

28

3

220

6

6

8

8

8

-

29

4

110

2

10

4

6

-

-

30

1

110

10

2

5

16

5

-


Электрические схемы для табл.2.9






Разветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопро

Расчет электрических цепей с параллельным соединением активно-реактивных сопротивлений. Резонанс токов. (практическая работа). Программа CON2_1

Электрическая цепь состоит из соединённых последовательно-параллельно резисторов, индуктивностей и ёмкостей. К электрической цепи приложено внешнее напряжение.

Заданы: внешнее напряжение, величины сопротивлений в цепи.

Требуется определить:

– действующие токи в ветвях, показание вольтметра, полную, активную и реактивную мощности цепи;

– условия резонанса токов, действующие токи в ветвях и активную мощность цепи при резонансе.

Законы применяемые при решении задачи:

– закон Ома;

– первый закон Кирхгофа.

Алгоритм решения задачи:

а) выразить заданные параметры электрической цепи в комплексной форме;

б) выбрать направления токов на участках цепи;

в) вычислить комплексные, действующие значения токов в ветвях;

г) вычислить комплексное и действующее значения напряжения между заданными точками цепи;

д) вычислить полную, активную и реактивную мощности, cos;

е) из условия резонанса токов определить действующие значения токов в ветвях и вычислить активную мощность в цепи.

Для схемы, изображенной на рис. 2.40, определить:

– комплексные I, I1, I2 и действующие I, I1, I2 токи в ветвях;

– показания вольтметра V1 - 2 , включенного между точками 1 - 2;

– полную S, активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos;

– значение ^ Х3, обеспечивающее резонанс токов;

– действующие токи Iр, I1р, I2р в ветвях при резонансе токов;

– активную мощность Рр при резонансе токов.



Рис.2.40. Схема электрической цепи с параллельным соединением
активно-реактивных сопротивлений: U=20sin В; R1=X1=X3=10 Ом; X2=20 Ом

Задание:

Для заданного варианта (табл.2.16.) вычислить комплексные токи в ветвях I, определить действующие значения токов I, I1, I2 и показания вольтметра U1-2, вычислить полную S, активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos, величину сопротивления X3p, обеспечивающего резонанс токов в цепи, определить значения действующих токов Ip, I1p, I2p в ветвях и вычислить активную Pp мощность в цепи при резонансе токов.

Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием программы «Калькулятор комплексных чисел».

Для контроля расчетов предназначена программа CON2_1, которая позволяет контролировать:

– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;

– значения действующих токов I, I1, I2 в ветвях;

– показания вольтметра U1-2;

– вычисленные значения мощностей S, Р, Q и cos;

– вычисленные значения сопротивления X3p, действующие значения токов Ip, I1p, I2p в ветвях и значение активной мощности Pp при резонансе токов.

В состав программы CON2_1 включен контрольный пример.

^ Таблица 2.16. Параметры электрических цепей для схем 1 3

№ вар.



схемы

U,

В

R,

Ом

Х1,

Ом

Х2,

Ом

Х3,

Ом

Х4,

Ом

1

1

100

10

10

30

70

70

2

1

– 100

10

30

10

40

40

3

2

100exp(–j300)

60

80

150

20

-

4

3

100

6

8

-

10

-

5

1

100

10

10

40

70

70

6

3

220

2

6

-

10

-

7

1

– 100

10

50

20

40

40

8

2

100 exp(–j300)

60

60

200

100

-

9

3

100

6

4

-

16

-

10

1

– 100

10

40

15

40

40

11

3

220

2

6

-

5

-

12

1

100

10

15

40

70

70

13

3

100

6

6

-

14

-

14

2

100 exp(–j300)

60

70

180

100

-

15

3

220

2

4

-

12

-

16

3

100

2

4

-

20

-

17

1

100

10

10

30

70

70

18

2

100 exp(–j300)

60

80

160

120

-

19

1

– 100

10

30

10

40

40

20

3

220

2

6

-

3

-

21

2

100 exp(–j300)

60

70

170

100

-

22

3

100

6

10

-

8

-

23

1

– 100

10

35

10

40

40

24

2

100 exp(–j300)

60

80

160

200

-

25

1

100

10

10

35

70

70

26

3

220

2

8

-

14

-

27

2

100 exp(–j300)

60

60

100

200

-

28

3

100

6

8

-

6

-

29

1

100

10

10

30

270

270

30

1

– 100

10

30

10

40

40


Схемы для табл.2.16




Расчет замкнутого контура электрических цепей с одним или несколькими источниками питания. (Практические работы). Программа CON3_1

Электрическая цепь состоит из последовательно соединенных резисторов, индуктивностей, ёмкостей и источников переменного тока и приведена на рис.2.42.

Заданы: ЭДС источников тока, величины сопротивлений в цепи.

Требуется определить:

– комплексный и действующий контурный токи;

– падение напряжения на заданных участках цепи;

– полную, активную и реактивную мощности в цепи, cos.

Законы, применяемые при решении задачи:

– закон Ома;

– второй закон Кирхгофа;

Алгоритм решения задачи:

а) преобразовать заданные параметры электрической цепи в комплексные величины;




Рис.2.42. Схема замкнутого контура электрической цепи.


б) выбрать направление контурного тока;

в) вычислить комплексное и действующее значения контурного тока, применив второй закон Кирхгофа;

г) определить показания вольтметра для заданного линейного участка цепи;

д) вычислить полную, активную и реактивную мощности цепи, cos.

Определить:

– комплексное I, и действующее I значения контурного тока;

– показания вольтметра V1–2, включенного между 1 и 2 точками;

– полную S, активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos.

Задание

Для заданного варианта (табл.2.17) рассчитать: комплексное I , действующее I значения контурных токов, падение напряжения на участке m - n, полную S , активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos.

Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием

программы "Калькулятор комплексных чисел".

Для контроля расчетов предназначена программа CON3_1, которая позволяет контролировать:

– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;

– комплексные и действующие значения контурных токов;

– величину падения напряжения на участке цепи;

– значения полной, активной и реактивной мощностей в цепи, cos.

В состав программы CON3_1 включен контрольный пример.


^ Таблица 2.17. Параметры электрической цепи для схем 1 3

№ вар



сх.

Е1 (е1),

В

Е2 (е2),

В

R,

Ом

Х1,

Ом

Х2,

Ом

Х3,

Ом

m-n

1

1

141sin

141cos

4

4

14

7

1 - 4

2

1

100

282sin(t –/2)

5

5

0

5

2 - 5

3

1

0

100sin (t –/4)

10

0

15

5

3 - 6

4

2

0

60 – j80

0

15

0

5

6 - 3

5

2

100sin

200

4

12

0

0

4 - 1

6

2

0

100sin

0

5

28

3

2 - 5

7

3

282sin (t –)

141sin

40

30

0

10

1 - 4

8

3

80+j60

0

20

10

5

0

4 - 1

9

3

100+j100

141sin(t –)

0

75

25

50

5 - 2

10

1

j100

0

0

18

15

7

1 - 4

11

1

30

– 20+j50

0

0

12

10

3 - 5

12

1

42.3sin

0

9

0

0

12

6 - 4

13

2

30 – j40

80

6

6

15

1

5 - 3

14

2

141sin

– 100 – j100

5

5

15

1

5 - 3

15

2

30

70

0

5

10

15

3 - 6

16

3

j80

0

0

35

0

15

6 - 3

17

3

282sin

282cos

3

0

0

1

3 - 6

18

3

60 sin

0

3

0

6

9

1 - 4

19

1

j100

50

0

18

13

0

2 - 5

20

1

100

200sin (t –/4)

0

5

0

20

6 - 4

21

1

0

60+j80

8

0

6

0

2 - 4

22

2

100

0

8

0

8

14

2 - 6

23

2

j160

120

6

0

8

0

2 - 5

24

3

40

40

12

12

6

34

6 - 3

25

3

0

282sin

0

0

24

4

1 - 4

26

2

141sin

141cos

4

4

14

7

1 - 4

27

3

100sin

200

4

12

0

0

4 - 1

28

2

j100

0

0

18

15

7

1 - 4

29

1

100

0

8

0

8

14

2 - 6

30

3

100

282sin(t –/2)

5

5

0

5

2 - 5
1   2   3   4



Похожие:



Если Вам понравился наш сайт, Вы можеть разместить кнопку на своём сайте или блоге:
refdt.ru


©refdt.ru 2000-2013
условием копирования является указание активной ссылки
обратиться к администрации
refdt.ru