Исследование переходных процессов Моделирование электрических цепей Задание на курсовую работу Расчет переходного процесса в цепях первого порядка

Лабораторные работы по электротехнике (ТОЭ)

Практическое занятие № 11.

Использование программы Mathcad для экспериментального исследования переходных процессов в сложных электрических цепях

Цель: ознакомиться с методом решения задач переходных процессов при помощи Mathcad, проверить расчеты, полученные на предыдущих занятиях.

Порядок проведения занятия

Совместное со студентами решение типовых задач.

Самостоятельное решение студентами индивидуальных задач.

Обсуждение итогов расчетов.

Примеры для совместного решения со студентами типовых задач

Пример 11.1.

Используя программу Mathcad, операторным методом рассчитать токи в цепи (см. рис. 25). Числовые значения параметров цепи взять из примера 6.2.

Решение

Прежде чем приступить к решению поставленной задачи, студентам необходимо напомнить, что в Mathcad комплексная переменная р обозначается как s, прямое и обратное преобразование Лапласа можно выполнить с помощью функций laplace,t и invlaplace,s.

На рис. 38 приведены результаты расчета переходного процесса операторным методом в Mathcad в исследуемой цепи.

Порядок расчета переходного процесса операторным методом с помощью Mathcad следующий:

а) по схеме (см. рис. 26) составим уравнения по законам Кирхгофа в операторной форме;

б) с помощью функции Find(x1, x2,…) найдем изображение токов в цепи;

в) применяя закон Ома в операторной форме для участка цепи, содержащего конденсатор, определим изображение напряжения на конденсаторе;

г) при помощи функции обратного преобразования Лапласа invlaplace,s определим оригиналы токов и напряжения на конденсаторе;

д) используя графические возможности Mathcad, строим временные зависимости токов и напряжения на конденсаторе, полученные при расчетах в Mathcad, и напряжение, В, , найденное в примере 7.2.

Самостоятельное решение студентами индивидуальных задач

Используя программу Mathcad, операторным методом найти токи и напряжение на конденсаторе в электрической цепи, согласно варианту, предложенному преподавателем (прил. 1). Результаты сравнить с результатами, полученными на практических занятиях № 5, 7.


записываем систему уравнений для нахождения изображений токов,

Given – ключевое слово

 

Рис. 38. Расчет переходного процесса в электрической цепи, изображенной на рис. 25 (см. также с. 67, 68)

Рис. 38. Продолжение

 

Рис. 38. Окончание

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ПАКЕТОВ ЭВМ ДЛЯ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Из материала, изложенного выше, видно, что анализ работы электрических цепей при переходных процессах различными методами невозможен без знания соответствующих разделов математики. Кроме того, расчет переходных процессов – достаточно трудоемкий. Применение персональных компьютеров с использованием различных программных продуктов, с одной стороны, позволяет существенно снизить трудоемкость процесса расчета, с другой, открывает новые возможности в анализе работы электрических цепей.

Расчет разветвленной электрической цепи постоянного тока.

Целью данного учебного задания является освоение пяти основных методов расчета цепей на постоянном токе:

метод, основанный на применении законов Кирхгофа;

метод контурных токов;

метод узловых потенциалов;

метод наложения; В основе метода наложения лежит принцип суперпозиции, заключающийся в том, что ток в любой ветви электрической цепи можно рассчитать как алгебраическую сумму токов, вызываемых в ней от каждого источника в отдельности. Ток от отдельно взятого источника называется частным. При расчете частного тока все остальные источники ЭДС заменяются короткозамкнутыми перемычками, а ветви с источниками тока размыкаются.

метод эквивалентного генератора обычно используется тогда, когда требуется рассчитать ток в одной ветви цепи. В этом случае следует предположить, что выбранная ветвь подключена к некоторому источнику с ЭДС равному Еэкв и внутренним сопротивлением rэкв.

«Разветвленная цепь постоянного тока» Пример выполнения расчета

Электрические цепи переменного тока. При расчете цепей синусоидального тока приходится совершать различные математические операции, которые удобно производить над действующими значениями токов и напряжений, рассматривая их как векторы. Значения векторов при этом равны действующим токам и напряжениям, а начальная фаза определяет положение вектора относительно положительной горизонтальной оси координат.


Курс лекций по ТОЭ и типовые задания