Задания на защиту работы

Целью защиты лабораторной работы является проверка самостоятельности ее выполнения и понимания полученных результатов. В процессе защиты работы студент должен по заданию преподавателя продемонстрировать умения:

• вносить изменения в модели схем в CircuitMaker: добавлять и/или удалять элементы, изменять узлы подключения элементов и мультиметров, редактировать параметры элементов и генератора;

• настраивать режим моделирования схем по начальному и конечному времени моделирования, а также по шагу приращения времени;

• изменять точки снятия осциллограмм сигналов переменного тока, выполнять масштабирование и детализацию осциллограмм;

• анализировать полученные результаты моделирования на предмет определения величины и знака сдвига фаз;

• выполнять сравнительный анализ результатов моделирования, полученных в процессе защиты, и результатов выполненной работы по индивидуальному варианту на предмет изменения величины и знака сдвига фаз, изменения величины активной и реактивной мощности;

• использовать измерительные курсоры для измерения заданных параметров схемы и разностей параметров.

Работа №2. Математическое моделирование простейших электрических цепей

Цель: Расчет активной и реактивной мощности в цепях с активным и реактивным сопротивлением.

Программное обеспечение: MathCAD.

Теоретические сведения: см. раздел 1 начиная с определения активной мощности P(t) по формуле (1) и до Error: Reference source not found.

Исходные данные: результаты выполнения Работы №1.

Время выполнения: 2 часа.

Ход выполнения работы

Дано: полученные в результате выполнения Работы №1 частота, действующие значения напряжения U и тока I, а также амплитудные значения напряжения U_m, тока I_m, мгновенной мощности P_m и сдвига фаз  для двух схем простейших участков электрических цепей (по вариантам индивидуальных заданий к работе №1).

Все пункты хода выполнения работы выполняются для исходных данных по каждой из схем.

1. С использованием исходных данных реализовать математическую модель анализа в пакете MathCAD функций тока i(t), напряжения u(t) и мгновенной мощности p(t). Построить графики изменения тока i(t), напряжения u(t) и мгновенной мощности p(t) на интервале времени, равном периоду синусоидальных колебаний тока (напряжения). Проверить результат построения на совпадение с осциллограммами тока i(t), u(t) и p(t), полученными в результате выполнения Работы №1.

2. Рассчитать с использованием реализованной математической модели анализа:

• величину активной мощности двумя способами: по интегральной форме формулы (1) и через действующие значения тока и напряжения;

• величину реактивной мощности;

• величину полной мощности;

• коэффициент мощности.

Результаты расчета занести в таблицу.

3. Результаты выполнения работы по пунктам 1–2 и выводы занести в отчет. Правила оформления отчета – см. Введение в курс.

Практические рекомендации по выполнению работы и использованию программного обеспечения Основы работы с пакетом MathCad

MathCAD является программным обеспечением математического анализа, позволяющим автоматизировать инженерные расчеты. Особенность MathCAD – возможность описания математических расчетов в естественной форме, с применением общепринятой символики для математических вычислений, таких, например, как квадратный корень, знак деления в виде горизонтальной черты, знак интеграла и т.д.

Важно! MathCAD выполняет вычисления в строго определенном порядке: слева направо и сверху вниз. Это означает, что вычислительные блоки нельзя располагать произвольно: например, если мы хотим построить график функции, то ее выражение и диапазон изменения переменной должны быть заданы выше графической области построения.

При запуске программы по умолчанию обычно открыты следующие панели (Toolbars):

• Formatting (Форматирование), отвечающая за редактирование текста;

• Standard (Стандартные), содержащая ссылки на общие команды (копирование, вставка, проверка орфографии и пр.) и некоторые, специфические для Mathcad;

• Math (Математические), содержащая ссылки на панели со специфическими для MathCAD элементами.

Чтобы открыть ту или иную панель инструментов, необходимо воспользоваться подменю Toolbars (Панели инструментов) меню View (Вид).

Панели семейства Math (Математические) открываются нажатием левой кнопки мыши по соответствующей пиктограмме (кнопке) панели (Error: Reference source not found).

Для выполнения работы понадобятся следующие панели семейства Math (Математические):

• Calculator (Калькулятор): содержит арифметические операторы, цифры от 0 до 9, некоторые наиболее распространенные функции и константы, а также оператор присваивания;

• Graph (График): панель для вызова заготовок (форм) построения графиков;

• Calculus (Математический анализ): панель для ввода операторов математического анализа: определенного и неопределенного интегралов, производных, пределов, сумм и произведений.

В MathCAD математические операции осуществляются при помощи операторов (символ или последовательность символов, обозначающих то или иное математическое действие) или функций.

Для задания функции пользователя:

• введите имя функции;

• после имени в круглых скобках задайте аргумент (переменную), от которого зависит функция;

• введите с панели Calculator (Калькулятор) оператор присваивания (Definition);

• на месте черного маркера справа от введенного оператора присваивания введите выражение Вашей функции.

Наиболее распространенные функции (синус, косинус, тангенс, натуральный и десятичный логарифм, экспонента) можно вести с панели инструментов Calculator (Калькулятор).

Для построения графиков в MathCAD используется специальная графическая область, ввести которую можно либо с панели инструментов Graph (Графические), нажав на кнопку  X-Y Plot или нажать комбинацию «горячих» клавиш Shift+2.

Графическая область представляет собой две вложенные рамки. Во внутренней рамке отображаются графики. Графическую область можно увеличивать и уменьшать при помощи специальных маркеров, расположенных на внешней рамке. Перемещать по документу и удалять графические области можно точно так же, как и простые формулы.