Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МУ по ЛР

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
18.06.2020
Размер:
2.11 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Кафедра электротехники и электрических машин

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

(профиль «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»)

Краснодар

2015

Составители: канд. техн. наук, доц. А.М. Квон; канд. техн. наук, доц. И.Н. Автайкин

Системы автоматизированного проектирования: методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника (профиль «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений») / Сост. А.М. Квон, И.Н. Автайкин; Кубан. гос. ун-т. Каф. электротехники и электрических машин. – Краснодар, 2015. – 25 с.

Методические указания содержат вводную часть и лабораторные работы по основным разделам дисциплины «Системы автоматизированного проектирования», приведен список литературы.

Ил. 3. Табл. 2. Библиогр.: 2 назв.

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. каф. ЭТЭМ КубГТУ А.В. Самородов; канд. техн. наук, доц., зам директора ЗАО «Спецэнергостроймонтаж» И.В. Лежепёков

Содержание

Введение………………………………………………………………….. 4

Нормативные ссылки…………...………………………………………... 5

Правила техники безопасности …………...……………………………. 5

Лабораторная работа №1.

Применение средств компьютерной графики при создании конструкторской документации, содержащей электрические схемы.………………………………………………..……………………. 6

Лабораторная работа №2. Математическое моделирование и оптимизация режимов работы электрической цепи...…………………. 11

Лабораторная работа №3. Применение специального программного обеспечения для расчета и моделирования электрических цепей постоянного тока …………………………………………….................... 14

Лабораторная работа №4. Применение специального программного обеспечения для расчета и моделирования электрических цепей переменного тока ………………………………………………………... 17

Лабораторная работа №5. Применение систем CAE для

исследования режимов работы электрических цепей ……………….... 19

Общие требования к оформлению отчетов......………………………… 24

Список литературы………………………………………………………. 25

3

Введение

Дисциплина «Системы автоматизированного проектирования» сформировалась сравнительно недавно. Она является симбиозом нескольких дисциплин и охватывает следующие вопросы «Основы проектирования», «Автоматизация проектных и конструкторских работ», «Управление жизненным циклом продукции и оборудования», «Технологическая подготовка производства». В основе дисциплины лежат следующие фундаментальные дисциплины: «Высшая математика», «Информатика и вычислительная техника», и теории: «Математическое моделирование», «Теория оптимизации», «Численные методы». Изучение осуществляется применительно к направлению «Электроэнергетика и электротехника».

Изучение дисцилины позволит повысить эффективность выполнения работ по эксплуатации, обслуживанию, модернизации, проектированию электротехнических устройств, т.е. в течение всего жизненного цикла. Кроме того, полученные знания, умения и навыки позволят более эффективно решать текущие учебные задачи.

Вметодических указаниях изложен материал для проведения лабораторных занятий по разделам «Конструкторское проектирование и создание геометрических моделей», «Математические модели и численные методы исследования», «Техническое, программное, лингвистическое и информационное обеспечение САПР». Данный материал может быть использован для самостоятельной работы студентов, для работы на занятиях под руководством преподавателя.

Методические указания предполагают следующую последовательность работы. Во-первых, необходимо самостоятельно (на базе литературных источников из предлагаемого в конце списка) или на лекционном занятии рассмотреть обеспечивающие темы. Во-вторых, ознакомиться с содержанием занятия, пояснениями, листингами и указаниями. В-третьих, получить вариант задания у преподавателя. В-четвертых, выполнить задание и составить отчет с учетом требований параграфа «Содержание и требования к оформлению отчета». И в заключение, защитить отчет по работе.

Взаданиях в пункте «Пояснения» указываются предполагаемые для решения программные средства САПР, но преподаватель может предложить программный продукт не из списка.

4

Нормативные ссылки

В настоящих методических указаниях использованя ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы ГОСТ 2.723-68 - ЕСКД. Обозначения условные графические в схе-

мах. Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, автотрансформаторы и магнитные усилители

ГОСТ 2.728-74 - ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы

ГОСТ 2.729-68 - Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Приборы электроизмерительные

ГОСТ 2.755-87 - ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения

ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин Р 50-77-88 Рекомендации. ЕСКД. Правила выполнения диаграмм

Правила техники безопасности

1.Уяснить расположение основного распределительного щита в учебной аудитории и назначение выключателей на нем.

2.За каждым студентом закрепляется один компьютер на весь период изучения дисциплины. Работа на другом ПК без разрешения преподавателя запрещается.

3.Начало и завершение работы за ПК осуществлять по распоряжению преподавателя.

4.Включать персональные компьтеры только кнопкой на передней панели системного блока.

5.Выключать персональные компьтеры только через программную кнопку «Пуск».

6.Вставлять и вынимать вилку из розетки студентам запрещено.

7.При зависании компьютера, обнаружении запаха гари или дыма немедленно обратиться к преподавателю.

8.Запрещается дотрагиваться до корпуса, штекеров или проводов подключенных к ПК.

9.Запрещается вход в BIOS или в режим «SAFE MODE».

10.Запрещается самовольная установка программного обеспечения или дополнительных внешних устройств.

5

Лабораторная работа № 1 Применение средств компьютерной графики при создании

конструкторской документации, содержащей электрические схемы

Цель работы

Получение навыков работы с применением вычислительной техники при оформлении конструкторской документации, содержащей электрические схемы

Содержание работы

1.Создание геометрической модели электрической схемы на базе электрической цепи постоянного тока.

2.Создание геометрической модели электрической схемы на базе электрической цепи переменного тока.

Краткие теоретические сведения

Применение средств компьтерной графики предполагает знание основ начертательной геометрии и инженерной графики. Выполнение конструкторской документации опирается на ряд стандартов, которые необходимо использовать в процессе выполенния работы.

Перед выполнением работы получить вариант задания у преподавателя. Затем, ознакомиться с литературными источниками, описывающими основы работы пользователя в заданной программной среде [1].

Лабораторная работа предполагает самостоятельное знакомство по литературным источникам с особенностями работы с примитивами и построение простых геометрических моделей электрических цепей. На данном этапе нельзя применять встроенные или созданные ранее библиотеки элементов по отраслям.

Последовательность изучения:

-ознакомление с пользовательским интерфейсом и его настройка (на данном этапе необходимо проверить и спланировать выполнение требований стандартов);

-ознакомление с типами (отрезки, точки, лучи, прямые) примитивов

иих свойствами;

-ознакомление с типами примитивов (окружность, дуга) и их свойст-

вами;

-ознакомление с типами примитивов (эллипс, полилинии, генерации текста, штриховка);

-ознакомление с типами примитивов (мультилинии) и их свойства-

ми;

6

- ознакомление со способами внедрения разработанных чертежей в итоговые отчетные документы.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из персонального компьютера на базе операционной системы MS Windows с установленными пакетами про-

грамм AD AutoCAD, MS Office.

Порядок выполнения работы

1.Создание геометрической модели электрической схемы на базе электрической цепи постоянного тока

1.1.Получить у преподавателя вариант задания. Ознакомиться с составом элементов и структурой электрической схемы. Изобразить все элементы, входящие в вариант, в соответствии со стандартом.

1.2.Создать типовой лист чертежа формата А4. Оформить исходное задание, а затем изобразить схему по варианту и таблицу спецификации к ней. На схеме отразить узлы и убрать устранимые узлы.

2.Создание геометрической модели электрической схемы на базе электрической цепи переменного тока

2.1.Получить у преподавателя вариант задания. Ознакомиться с составом элементов и структурой электрической схемы. Изобразить все элементы, входящие в вариант, в соответствии со стандартом.

2.2.Создать типовой лист чертежа формата А4. Оформить исходное задание, а затем изобразить схему по варианту и таблицу спецификации к ней. На схеме отразить узлы и убрать устранимые узлы.

Варианты заданий

1. Варианты на основе электрической цепи постоянного тока На рисунке 1 приведен скелет электрической цепи, содержащей 13

ветвей, а в таблице 1 указаны исходные данные. Если в ячейке указано два числа, то первое – это сопротивление ветви, а второе – ЭДС той же ветви. Сопротивление ветви может быть равно нулю, тогда на соответствующем участке изображается лишь проводник, или бесконечности, в таком случае соответствующая ветвь не изображается на расчетной схеме.

7

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок – 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Состав ветвей схемы

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

 

 

5

6

7

 

 

8

9

 

 

10

11

12

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

 

R/Е,

 

R/Е,

R/Е,

 

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2/40

2/10

2/10

8

 

 

 

8

 

 

 

 

0

 

 

0

0

0

0

2

4/60

4

0

 

 

 

0

 

12/15

 

5

 

 

0

0

6/15

3

14

0

 

 

 

0

8/80

12/10

 

2

 

 

8/12

0

0

4

2/60

12

0

 

 

 

0

 

6

 

 

12

 

 

0

0

12/10

5

6/20

0

 

 

 

0

8

10

 

 

5/15

12

4/50

0

6

4/40

0

5/40

10

 

 

 

 

0

0

 

 

15

0

0

6/40

7

2/50

0

5/50

8/50

10

12

 

 

 

 

 

0

15

0

8

5/70

0

0

 

 

 

10

 

 

 

 

4/50

6

 

 

8/20

0

0

4

9

4/50

0

0

 

 

 

10

 

5/50

 

0

 

 

15

4/40

18

10

6/40

12

5/50

0

 

 

 

20

 

5/40

 

 

 

 

0

0

0

0

11

0

6

5/50

 

 

 

5

12

0

 

 

 

 

 

0

0

4/50

0

12

0

4/20

4

 

 

 

5

0

2/20

 

 

 

 

10

0

4/30

0

13

4/50

0

0

 

 

 

5/10

 

6/40

 

4

0

 

 

8

12

14

0

0

6

 

 

 

0

2/15

6

 

 

5/20

0

 

 

5/30

0

0

15

0

4/25

8

 

 

 

0

5/60

3

 

 

0

 

 

0

6/15

16

0

4/45

0

8

 

 

 

 

6/20

 

0

10

 

 

 

6/40

8

0

17

0

16

4/18

12

 

 

2/30

 

 

 

 

0

 

 

0

4/50

4

0

18

2/60

4/10

0

18

 

 

 

6

 

 

0

6

 

 

 

0

10/15

0

19

4/70

2

6/20

2/10

10

 

 

 

 

0

 

 

0

0

12

0

20

6/80

2/25

0

5

 

 

 

 

8

 

 

0

6

 

 

 

0

2

0

21

2/50

2/20

2/20

8

 

 

 

8

 

 

 

 

0

 

 

0

0

0

0

22

3/40

5

0

 

 

 

0

 

12/25

 

5

 

 

0

0

6/15

23

10

0

 

 

 

0

4/20

6/10

 

2

 

 

8/12

0

0

24

10

0

 

 

 

0

8

10/30

 

5/30

8

4/30

0

25

4

0

0

 

 

 

10

 

 

 

 

2/20

2/20

1/20

0

0

4

26

2/12

3

4/12

5

 

 

 

8/12

 

 

 

 

0

 

 

0

0

0

0

27

8

0

0

 

 

 

0

 

2/20

 

0

 

 

3/30

4/30

5

28

2/40

0

4/50

8

6

10

 

 

 

 

 

0

2/40

0

8

Вариант

 

 

 

 

Состав ветвей схемы

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

 

 

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

R/Е,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

4/50

0

0

10

4/50

6

3/20

0

5

4

30

2/30

0

10

8/30

10

5/30

0

12

0

2. Варианты на основе электрической цепи переменного тока На рисунке 2 приведен скелет расчетной электрической цепи,

содержащей до девяти потребителей, а в таблице 2 указаны исходные данные.

Для всех вариантов ω = 314

рад/с, r1 = 3 Ом, r2 = 7 Ом, r3 = 10 Ом,

L1 = 15,92 мГн,

L2 = 25,48 мГн,

L3 = 38,22 мГн,

С1 = 796,2 мкФ,

С2 = 398,1 мкФ, С3 = 318,5 мкФ.

 

 

1

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

u = Umsin(ωt+φo)

 

 

 

 

 

 

 

4

 

7

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

9

 

 

 

 

 

 

Рисунок – 2

Т а б л и ц а 2

Вариант

Um,

φo,

1

2

3

4

5

6

7

8

9

В

град.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

250

0

r1

-

-

r2

-

С2

r3

L3

С3

2

160

30

-

L3

С3

r1

-

С1

-

L2

С2

3

24

60

r1

-

-

r2

L2

С2

r3

L3

-

4

220

90

-

L1

-

-

L2

С2

r3

L3

С3

5

380

120

r2

L2

-

r3

L3

С3

r1

L1

-

6

220

150

r1

-

С1

r2

-

С2

r3

-

С3

7

40

0

r1

L1

-

r2

L2

-

r3

L3

-

8

100

-30

r1

L1

-

-

L2

С2

r3

L3

С3

9

36

-60

r1

-

-

r2

L2

С2

r3

-

С3

10

220

-90

-

L1

-

r2

L2

С2

-

L3

С3

11

380

0

r1

L1

С3

r2

L2

С2

r3

-

-

12

60

30

r2

-

С2

-

L3

С3

r1

-

С1

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

Um,

φo,

1

2

3

4

5

6

7

8

9

В

град.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

150

60

r1

L1

С2

r2

L2

-

r3

L3

-

14

100

90

-

L1

-

r2

L2

С2

r3

L3

-

15

36

0

r1

L2

С1

r2

-

С2

r3

L3

-

16

127

-30

r1

L1

-

r2

-

С2

r3

L3

С3

17

220

-60

-

L3

С3

r2

-

С2

r1

L1

-

18

120

-90

r1

L1

-

r2

L2

С2

r3

-

С3

19

380

0

r3

L3

-

-

L1

-

r2

-

С2

20

200

30

r1

-

С1

-

L2

С2

r3

-

С3

21

20

60

r2

L2

-

r3

L3

-

r1

L1

С1

22

220

90

r2

-

С2

r1

L1

-

r3

-

С3

23

60

0

r1

L1

-

r2

L2

-

r3

L3

С3

24

180

-30

r1

-

-

-

-

С2

r3

L3

С3

25

380

-60

r1

-

-

r2

-

С3

r3

L3

С3

26

100

-90

r1

-

С3

r2

-

С3

r3

L3

-

27

140

0

-

-

С1

-

L2

С2

r3

L3

С3

28

50

30

r1

L1

С1

-

-

С2

r3

L3

-

29

220

60

-

-

С3

r2

L2

-

r3

L3

С3

30

300

90

r3

-

С3

r2

L1

С2

r1

-

С1

Содержание отчета

1.Титульный лист

2.Цель и содержание работы.

3.Исходные данные по п.1, 2 содержания работы.

4.Результирующие схемы и спецификации, созданные в результате выполнения п.1, 2 содержания работы.

5.Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Цель, содержание и порядок выполнения работы.

2.Спецификации примененного оборудования.

3.Общая характеристика использованного общего и специального программного обеспечения.

4.Способы создания примитивов типа отрезок, точка, луч, прямая.

5.Способы создания примитивов типа окружность, дуга.

6.Способы создания примитивов типа эллипс, полилиния, текст, штриховка.

7.Способы создания примитивов типа мультилиния.

10