МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Подразделение: Инженерная школа энергетики (ИШЭ)

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Отделение: Электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Применение прикладного программного пакета Mathcad

Задание 1 – Вариант 2

Задание 2 – Вариант 1

По дисциплине: «Программные средства профессиональной деятельности»

Исполнитель:
студент группы	5А47		Васильев Леонид Максимович		27.03.2025
			____________________________
			(Подпись)
Руководитель:
Доцент ОЭЭ ИШЭ	к.т.н.		Воронина Наталья Алексеевна
			____________________________
			(Подпись)

Томск - 2025 г

Оглавление

Задание №1 Расчет и анализ электрических цепей переменного и постоянного тока 3

1.1 Рассчитать электрическую цепь постоянного тока 3

Ход выполнения работы задания №1.1 4

Вывод по заданию №1.1 10

1.2 Рассчитать электрическую цепь переменного тока 11

Ход выполнения работы задания №1.2 12

Вывод по заданию №1.2 18

Задание №1 Расчет и анализ электрических цепей переменного и постоянного тока

1. Рассчитать электрическую цепь постоянного тока

1. Сформировать блок данных в Mathcad, взять значения исходных данных из табл. 1.

2. Составить и внести в информационную часть программы уравнения для расчета цепи с использованием законов Кирхгофа и методом контурных токов.

3. Сформировать матрицы и определители для расчета методом обратной матрицы и методом Крамера.

4. Рассчитать токи во всех ветвях схемы и падения напряжений на сопротивлениях.

5. Составить таблицу. Сравнить расчёты Mathcad с экспериментальными собрав схему в Multisim по рис. 1 со значениями, взятыми из табл. 1.

6. Записать выводы по результатам расчёта.

Рис. 1 Линейная электрическая цепь постоянного тока

Таблица 1. Исходные данные

Исходные данные для задания 1.1
Вариант	R1(Ом)	R2(Ом)	R3(Ом)	R4(Ом)	R5(Ом)	R6(Ом)	E1(В)	E2(В)	E3(В)
2	20	4	5	20	4	18	12	48	10

Ход выполнения работы задания №1.1

1. Взять требуемые значения из таблицы 1 для присвоения значений исходных данных в Mathcad (R1 = 20 Ом R2 = 4 Ом R3 = 5 Ом R4 = 20 Ом R5 = 4 Ом R6 = 18 Ом E1 = 12 В E2 = 48 В E3 = 10 В).

Рис. 2 Присвоение исходных значений

2. Рассчитать токи используя закон Кирхгофа и метод контурных токов. Высчитать падение напряжения на каждом сопротивлении.

Рис. 3 Расчет токов по закону Кирхгофа и методу контурных токов

Рис. 4 Расчет падений напряжения по закону Ома

3. Рассчитать токи используя метод обратной матрицы.

Рис. 5 Метод обратной матрицы

4. Рассчитать токи используя метод Крамера. Высчитать падение напряжения на каждом сопротивлении.

Рис. 6 Метод Крамера для токов I1 и I2

Рис. 7 Метод Крамера для токов I3 и I4

Рис. 8 Метод Крамера для токов I5 и I6

Рис. 9 Расчет падений напряжения по закону Ома

5. Собрать схему в Multisim по рис. 1 со значениями из табл. 1.

Рис. 10 Схема Multisim с экспериментальными данными тока и падений напряжения

6. Составить таблицу методов расчета (Закон Кирхгофа и метод контурных токов, обратная матрица, метод Крамера) и экспериментальных данных, взятых со схемы, составленной в Multisim. Сравнить значения.

Таблица 2 Результаты исследований

Метод расчета		I1, А	I2, А	I3, А	I4, А	I5, А	I6, А	U1, В	U2, В	U3, В	U4, В	U5, В	U6, В
	Метод контурных токов	1.995	2.974	-0.055	0.924	2.05	0.979	39.9	11.896	-0.275	18.48	8.2	17.622
	Обратная матрица	1.995	2.974	-0.055	0.924	2.05	0.979	39.9	11.896	-0.275	18.48	8.2	17.622
	метод Крамера	1.995	2.974	-0.055	0.924	2.05	0.979	39.902	11.897	-0.276	18.478	8.201	17.625
Результаты эксперимента		1.995	2.974	-0.055	0.924	2.05	0.979	39.902	11.897	-0.276	18.478	8.201	17.625