Учебная работа. Курсовая работа: Расчёт электрической цепи

Учебная работа. Курсовая работа: 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

отчет 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
i4

i3

i2

ik
2

ik
1

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

i1

i5

i6

ik
3

рисунок 1 – Исходная схема

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.

– высокого уровня, I
мод.

– то же самое 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