 |
Копирование модели в отчёт
|
|
|
|
Федеральное агентство по образованию
Псковский государственный политехнический институт
Фёдоров В.Н.
Компьютерный практикум по теории цепей
(часть 1)
Методические указания к выполнению лабораторных работ
По курсу «Теоретические основы электротехники»
Псков
2007
Рекомендовано к изданию Научно – методическим советом
Псковского государственного политехнического института
Рецензенты:
Профессор кафедры «Электротехники и электромеханики», доктор технических наук, профессор Беляев Владимир Львович;
Старший преподаватель кафедры «Электроэнергетики» Псковского государственного политехнического института Иванов Владимир Александрович.
Автор: Фёдоров Виктор Николаевич
Ф33 Фёдоров В.Н. Компьютерный практикум по теории цепей. Часть 1. Методические указания./ Псковский государственный политехнический институт./ - Псков, Изд-во ППИ. 2007 – 60 с.
Методические указания содержат основные правила работы с программой компьютерного моделирования Микрокап и описания виртуальных лабораторных работ по установившимся и переходным процессам в цепях постоянного и переменного тока.
Пособие предназначено для студентов изучающих дисциплины «Теоретические основы электротехники», «Основы теории цепей» и «Электротехника».
УДК 621.3.01
ББК 32.2
Ф33
| © Псковский государственный политехнический институт, 2007 |
| © Фёдоров В.Н., 2007 |
Содержание
Введение………………………………………………………………………..4
Основные операции при работе с программой Микрокап, необходимые
для выполнения работ по курсу ТОЭ……………………………….………..5
Лабораторная работа № 1
Исследование линейных цепей постоянного тока………………………….11
|
|
|
Лабораторная работа № 2
Исследование линейных цепей переменного тока………………………....16
Лабораторная работа 3
Исследование индуктивно связанных цепей…………………………….…20
Лабораторная работа № 4
Исследование трехфазных цепей собранных в звезду……………………..24
Лабораторная работа № 5
Исследование трехфазных цепей, собранных в треугольник……………..28
Лабораторная работа № 6
Исследование четырехполюсника……………………………………….…..31
Лабораторная работа № 7
Исследование частотных свойств последовательного контура…………...36
Лабораторная работа № 8
Исследование частотных свойств параллельного контура…………….….39
Лабораторная работа № 9
Исследование частотных свойств индуктивно – связанных цепей………42
Лабораторная работа № 10
Исследование переходных процессов в электрических цепях…………….45
Лабораторная работа №11
Исследование дифференцирующих четырёхполюсников…………………52
Лабораторная работа №12
Исследование интегрирующих четырёхполюсников………………………55
Лабораторная работа №13
Исследование цепей при периодических несинусоидальных воздействиях……………………………………………………………………………….58
Введение
Принцип постоянной связи теории и практики, обязательный при изучении курса Теоретических основ электротехники, получает непосредственное осуществление в ходе лабораторных работ. Правильно организованные лабораторные занятия способствуют творческому усвоению теоретического материала, развивают умение пользоваться оборудованием в самом широком смысле этого слова, непосредственно знакомят с методами исследований, обобщением и обработкой полученных данных. Лабораторные работы могут быть выполнены как на реальной элементной базе (физические лабораторные работы), так и на математических моделях (виртуальные лабораторные работы).
|
|
|
Целью работы в физической лаборатории является опытная проверка в реальных условиях выводов из теоретического материала, сделанных обычно с допущением ряда упрощающих предложений. Хорошо оборудованные и оснащенные физические учебные лаборатории, в которых студенты могут не только ознакомиться с теоретическими аспектами изучаемых предметов, но и проделать целый ряд практических работ, способствуют закреплению теоретического материала и приобретению навыков работы с электрическим оборудованием.
К сожалению, разработать и создать полноценные учебные лаборатории, позволяющие удобно и наглядно представить студенту весь спектр изучаемых проблем не удаётся в связи с ограниченностью площадей лабораторий, дороговизной оборудования, не эффективностью использования лаборатории. Попытка размещения на одном стенде нескольких лабораторных работ приводит к значительному усложнению принципиальных схем. Использование таких приборов как осциллографы, генераторы требует известного навыка, которым студенты не обладают. Значительную часть лабораторных работ вынуждены выполнять преподаватели. Наглядность стенда и обучающий эффект сводятся на нет и студенты тратят большую часть времени не на осмысливание эксперимента и выяснение его связи с теорией, а на разгадывание своеобразного «кроссворда» по правильному включению стенда и снятию показаний.
Использование математических моделей и компьютерных технологий не позволяет студенту непосредственно прикоснуться к исследуемому объекту и лично проверить те или иные физические законы и связи. Вместе с тем виртуальная лаборатория позволяет рассчитывать и анализировать характеристики как отдельных элементов так и электрических установок в целом, изучать поведение электрических установок при изменении тех или иных параметров. Виртуальная лаборатория не требует большого количества лабораторного оборудования, универсальна и легко воспроизводима.
Основные операции при работе с программой Микрокап, необходимые для выполнения работ по курсу ТОЭ
Программа расчёта цепей Микрокап в студенческой версии распространяется через Интернет бесплатно. Программу можно скачать с сайта http://www.spectrum-soft.com/.
|
|
|
Программа Микрокап использует сервисную оболочку в виде раскрывающихся окон, всплывающих и ниспадающих меню. Поэтому программа не представляет особых сложностей в освоении лицам, знакомым с программами Микрософт Офис.
Запуск программы
Запуск программы осуществляется по имени mc8demo по общим правилам запуска программ на ЭВМ.
Сборка модели
2.1. Задание панели инструментов. В строке команд выбрать Опции \ Основная панель инструментов (Options \ Main Tool Bar).
2.2. Выбор источников.
2.2.1. Батарея. На панели инструментов щелкнуть значок Батарея (Battery 
). Далее щёлкнуть курсор в предполагаемом месте расположения источника. В открывшемся меню набрать значение напряжения источника и сделать его видимым (внести пометку в окне Показать (Show)). Закрыть меню.
Примечания. 1. Если в схеме имеется несколько источников, то можно снова щелкнуть курсор в предполагаемом месте следующего источника. Появится второй источник и вновь откроется меню данных. Заполнить меню данными. Если в модели набраны все источники, закрыть процедуру выбора (щёлкнуть кнопку с жирной стрелкой).
2.2.2. Источник постоянного тока. На основной панели выбрать Компонент \ Простейшие аналоговые \ Волновые источники \ Источник напряжения Component \ Analog Primitives \ Waveform Sources \ Voltage Sources. Далее щёлкнуть курсор в предполагаемом месте расположения источника. В открывшемся меню выбрать закладку Не волновой (None); в окошке постоянного тока набрать величину напряжения в вольтах, а в окошках переменного тока – пробел. Сделать выбор видимым (внести пометку в окне Показать (Show)). Закрыть меню.
Примечание аналогично выбирается источник постоянного тока.
2.2.3. Выбор источника переменного тока. На основной панели выбрать Компонент \ Простейшие аналоговые \ Волновые источники \ Источник напряжения Component \ Analog Primitives \ Waveform Sources \ Voltage Sources. Далее щёлкнуть курсор в предполагаемом месте расположения источника. В открывшемся меню выбрать закладку Не волновой (None); в окошке Постоянного тока установить пробел, в окошке Величина переменного тока – значение напряжения в вольтах, в окошке Фаза переменного тока – начальную фазу напряжения в градусах. Сделать выбор видимым (внести пометку в окне Показать (Show)). Закрыть меню.
|
|
|
2.2.4. Выбор функционального источника. На основной панели выбрать Компонент \ Простейшие аналоговые \ Функциональные источники \ Источник напряжения Component \ Analog Primitives \ Function Sources \ NFV. Далее щёлкнуть курсор в предполагаемом месте расположения источника. В открывшемся меню записать функцию, описывающую зависимость напряжения источника от соответствующих переменных. Например, для импульсного источника, разложенного в ряд Фурье напряжение записывается как 
. Сделать выбор видимым (внести пометку в окне Показать (Show)). Закрыть меню.
Выбор приёмников
2.3.1. Выбор сопротивлений и ёмкостей. На панели инструментов щелкнуть значок Сопротивление (Resistor 
). Далее щёлкнуть курсор в предполагаемом месте расположения сопротивления. В открывшемся меню набрать значение сопротивления и сделать его видимым (внести пометку в окне Показать (Show)). Закрыть меню.
Ёмкости выбираются аналогично.
2.3.2. Выбор индуктивностей. На основной панели выбрать Компонент \ Простейшие аналоговые \ Пассивные элементы \ Индуктивности Component \ Analog Primitives \ Passive Component \Inductor. Дальнейший выбор осуществляется по аналогии с выбором сопротивлений.
2.3.4. Выбор начальных условий для индуктивности и ёмкости. Если в задании указаны начальные индуктивные токи и напряжения на конденсаторах, то необходимо на основном столе открыть закладку Текст. В открывшемся окне набрать значение величины. Например, начальный ток через индуктивность L1 равен 5А: «.IC I(L1)= 5. В другой строке набирается начальный параметр другого элемента. Вернуться к основной закладке.
2.4. Выбор Земли. Микрокап производит расчёты относительно нулевого узла. Нулевой узел помечается как Земля и выбирается на панели инструментов по значку Земля (Ground 
). Дальнейшие действия с Землёй аналогичны рассмотренным выше.
2.5. Компоновка модели. Собранные на модели элементы могут быть перетащены курсором в более удобное место, повёрнуты на 90 и более градусов (значок Повернуть – Rotate). Используйте эти действия для уточнения расположения элементов.
Соедините все элементы проводниками. Для этого выделите значок Проводни к (Wire Mode 
). Далее, щёлкнув курсор у вывода одного элемента, протащите его до вывода другого элемента. Отпустите курсор. Повторите операцию с другими проводниками до полной сборки цепи.
Если обнаружено не верное значение параметра элемента, либо по условиям задания требуется изменить значение параметра, то необходимо щёлнуть по нему курсором. Сразу же откроется окно данных, в которое и необходимо внести уточнение.
|
|
|
Курсором элемент цепи может быть выведен за пределы цепи либо возвращён в неё.
2.6. Установка ключа. Переходный режим работы цепи определяется работой ключей, изменяющих конфигурацию цепи или подключение цепи к источнику энергии.
На основной панели выбрать Компонент \ Простейшие аналоговые \ Cпециальные \ Ключ Component \ Analog Primitives \ Special Perpose \ Switch. Waveform Sources \ Voltage Sources.
Во всплывающем меню установить Т,1е-6,1е6, что означает срабатывание ключа от времени Т, сопротивление контактов во включенном положении и сопротивление разрыва в выключенном.
Копирование модели в отчёт
Если есть время и возможность для одновременного выполнения отчёта по работе (рекомендуется выполнять его в редакторе Ворд), скопируйте модель в отчёт. Для этого выберите команду Правка \ Копировать клип \ Копировать окно…WMF (Edit \ Copy to Clipboard \ Copy … Window… WMF…). Войдите в редактор Ворд и вставьте скопированное.
|
|
|
