Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и компьютерное моделирование цепей постоянного тока (от простого к сложному). Учебное пособие
.pdf
На рис. 2.4 изображена панель компонентов.
Рис. 2.4. Строка панели компонентов
Сборка схем осуществляется помещением элементов из активной
области в рабочее поле программы. Для сборки схемы необходимо выполнить следующие действия.
1. Подвести курсор мыши к кнопке панели компонентов,
рис. 2.4.
2. Нажатием левой кнопки мыши открыть панель источников
(рис. 2.5).
Рис. 2.5. Панель источников
3. Подвести курсор мыши к кнопке (Battery), рис. 2.5, нажать
левую кнопку и, не отпуская ее, перетащить изображение ЭДС источника (
Battery) в любое место рабочего поля. Отпустить кнопку, на
экране останется изображение источника ЭДС.
4. Закрыть панель источников (см. рис. 2.5) нажатием по кнопке
.
5. Подвести курсор мыши к кнопке (
Basic) (см. рис. 2.4) и
нажатием левой кнопки мыши открыть панель компонентов (рис. 2.6).
11
Рис. 2.6. Панель компонентов
6. Подвести курсор мыши к кнопке (Resistor), рис. 2.6, нажать
левую кнопку мыши и, не отпуская ее, перетащить изображение резистора в любое место рабочего поля. Отпускаем кнопку мыши и на
экране остается изображение резистора.
7. Повторить действия аналогичные п. 6 с кнопкой (
ometer
) (см. рис. 2.6).
8. Подвести курсор мыши к кнопке (
Indicators) панели ин-
Potenti-
струментов (см. рис. 2.4) и открыть панель контрольно-измерительных
приборов (рис. 2.7). Перетащить амперметр и вольтметр на
рабочее поле программы.
Рис. 2.7. Панель контрольно-измерительных приборов
Таким образом, на рабочем поле диалогового окна программы
находятся все выбранные объекты исследуемой схемы, см. рис. 2.1.
Расположим объекты на рабочем поле диалогового окна программы,
например так, как это показано на рис. 2.8.
12
Рис. 2.8. Экспериментальная схема
Для этого перемещаем объекты следующим образом.
Подводим курсор, например, к изображению источника ЭДС,
нажимаем левую кнопку мыши (объект меняет свой цвет, это говорит о
том, что объект активизирован) и, не отпуская кнопки, перетаскиваем
изображение объекта в выбранное вами место. Аналогично поступаем
с другими элементами схемы.
При необходимости поворота элемента схемы его нужно активи-
зировать, и нажатием одной из кнопок на панели инструментов
(см. рис. 2.3) произвести его поворот на угол 90°.
Операция соединения элементов схемы проводниками выполня-
ется следующим образом: подводим курсор мыши к выводу одного из
компонентов, например, источника ЭДС. На выводе источника появится большая черная точка
. Не отпуская кнопки (по любой траек-
тории), подводим курсор мыши к одному из выводов резистора до появления второй черной точки контакта
. Отпускаем кнопку. Должна
появиться соединительная линия.
В результате получим схему, подобную схеме, изображенной на
рис. 2.8. До начала проведения моделирования необходимо задать параметры генератора, нагрузки и измерительных приборов. Начнем с
генератора (ЭДС).
Подводим курсор мыши к источнику ЭДС (см. рис. 2.8).
Двойным нажатием левой кнопки мыши раскрываем панель диалогового окна для установки параметров источника (рис. 2.9). Выбором
вкладки (см. рис. 2.9) устанавливаем с клавиатуры необходи-
13
мую величину ЭДС. При выборе вкладки (см. рис. 2.9) можно
E
E
R
установить название источника ЭДС, например
.
1
Величина ЭДС
Размерность
Рис. 2.9. Панель диалогового окна для установки параметров
источника
Подводим курсор мыши к резистору
(см. рис. 2.8), двойным
нажатием левой кнопки мыши раскрываем панель диалогового окна
для установки параметров резистора (рис. 2.10).
Величина резистора
Размерность
Рис. 2.10. Панель диалогового окна для установки параметров резистора
14
Подводим курсор мыши к резистору нагрузки (рис. 2.8) и
R
R
двойным нажатием левой кнопки мыши раскрываем панель диалогового окна для установки параметров переменного сопротивления
(рис. 2.11). Это более сложный в настройке элемент схемы. Во-первых,
ключ [
] означает, что величину резистора можно менять с клавиатуры, нажимая клавишу с буквой R. Во-вторых, цифра 1 кОм показывает
максимальное значение сопротивления. В-третьих, цифра 50 % говорит о том, что в данный момент значение сопротивления составляет
половину от максимального его значения и равно 500 Ом. Каждое
нажатие клавиши с буквой R приводит к
уменьшению сопротивления
на определенную (в процентах) величину. Одновременное нажатие
клавиши
Shift +R приводит к увеличению сопротивления на опре-
деленную (в процентах) величину. Для тренировки установите
= 15 кОм, Setting = 100 %, шаг = 20 %.
н
Ключ
управления
Максимальное
значение
сопротивления
Шаг
изменения R в
Рис. 2.11. Панель диалогового окна для установки параметров переменного
%
резистора
Величина R
на данный момент
Подводим курсор мыши к изображению амперметра ,
двойным нажатием левой кнопки раскрываем панель диалогового окна
параметров амперметра и производим их установку в соответствии с
рис. 2.12.
15
Рис. 2.12. Панель диалогового окна для установки
параметров амперметра
Обращаем ваше внимание на жирную полосу в обозначении ам-
перметра. Если показание амперметра будет положительным, то ток
I
протекает слева направо, а если отрицательным, то ток I протекает
справа налево. Если показание амперметра, например, равно 5 мA, то
I =
3
510 А; если показание 5 A, то I = 6510 A. При измерении по-
стоянных токов система прибора (см. рис. 2.12), при измерении переменных токов система прибора . При измерении пе-
ременного тока амперметр показывает действующее значение.
Подводим курсор мыши к изображению вольтметра ,
двойным нажатием левой кнопки раскрываем панель диалогового окна
параметров вольтметра и производим их установку
.
Все сказанное об амперметре относится и к вольтметру. Только
внутреннее сопротивление очень большое.
Дополнительные сведения, необходимые при сборке схемы.
Удаление проводника. Если по какой-либо причине проводник
нужно удалить, необходимо подвести указатель курсора мыши к выводу компонента (должна появиться жирная точка). Нажатием левой
кнопки мыши переместите ее на пустое место рабочего поля и отпустите кнопку. Проводник исчезнет.
16
Удаление объекта осуществляется командами Cut и Delete из
меню Edit. Перед удалением объект нужно выделить.
Копирование объектов осуществляется при помощи команды
Copy из меню Edit или нажатием Ctrl + C. Перед копированием объ-
ект нужно выделить. Вставка скопированного объекта из содержимого
буфера обмена осуществляется по команде
нажатием
Ctrl + V.
Paste из меню Edit либо
Изменение цвета проводника. Все проводники в EWB по умолча-
нию черного цвета, но цвет проводника можно изменить по своему
вкусу. Для этого нужно подвести указатель курсора мыши к проводнику, и двойным нажатием левой кнопки мыши раскрыть панель
установки параметров проводника (рис. 2.13) и выбрать требуемый
цвет.
Рис. 2.13. Панель параметров проводника
Итогом работы должна стать схема, изображенная на рис. 2.8, с
требуемыми параметрами всех элементов. Теперь все готово для проведения машинного анализа работы данной схемы. Для этого необходимо нажать кнопку «Пуск», расположенную в верхнем правом углу
рабочего поля программы.
17
3. ОСНОВНЫЕ ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ,
E
I
R
R
R
R
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ АНАЛИЗЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Как правило, в электрической схеме имеется много резисторов, немного источников энергии, а часто вообще один. По разным причинам
их нужно соединить между собой разным способом. На рис. 3.1 показано так называемое последовательное соединение генератора и двух
сопротивлений.
а
b
R
Г
Г
Г
0
Рис. 3.1. Последовательное соединение генератора
и двух резисторов
2
А
с
R
3
В этой схеме по всем элементам протекает один и тот же ток. Каждый элемент обозначен двумя точками. В этой схеме одна ветвь и один
контур. Контуром называется замкнутый путь вдоль ветвей, при этом
начальная и конечная точки совпадают, а остальные точки встречаются на пути один раз. Внимательный читатель, вероятно
есть еще один замкнутый контур, образованный резистором
метром. И это верно. Но так как внутреннее сопротивление вольтметра
стремится (в теории) к бесконечности, то можно считать, что это вспомогательный контур, не оказывающий влияния на распределение токов
в схеме. Обратите внимание, что потенциалы точек
В свою очередь, равны потенциалы точек 2 и 0. Обычно говорят, что
проводник, соединяющий точки 0 и 2, это шина. Сопротивление шины
считают равным нулю по всей длине. Таким образом, если потенциал
точки 0 принят равным нулю, то и потенциал точки 2 тоже равен нулю.
Проведем небольшие преобразования в схеме, соединив другим
и
способом резисторы
1
(рис. 3.2).
2
1
0
I
v
V
2
, скажет, что
и вольт-
3
с и 1 равны.
18
R
E
Г
I
а
Г
R
А
Г
1К
1
1
А
I
2
2
2К
R
2
А
1а
I
3
3
R
V
3
0
2
Рис. 3.2. Параллельное соединение резисторов
Данная схема содержит полный набор основных топологических
понятий.
1. Узлы (У) – их число равно двум. Узлы обозначают цифрами в
кружочке.
2. Ветви (В) – их число равно трем. Это участок на схеме, заключенный между двумя узлами. В каждой ветви произвольно выбирают
направление тока, но обычно слева направо и сверху вниз.
3. Контуры (
виде замкнутых ячеек. Каждый контур должен отличаться от другого
контура наличием ветви, которая принадлежит только данному контуру. Обход контура обычно выбирают по часовой стрелке.
4. Проверка правильности определения числа У, В, К проводится
по формуле:
условии, что
5. Обратите внимание, что потенциал точки
тенциалу узла 1. А потенциал точки а2, равен потенциалу узла 2 и равен нулю, так как потенциал точки 0 принят равным нулю.
6. Обратите также внимание, что 1-й и 2-й контуры имеют одно
общее сопротивление (
Правильное определение числа узлов, ветвей, контуров принципи-
ально имеет крайне важное значение.
К) – их число равно двум. Контуры лучше выбирать в
КВ(У 1). Выражение в скобках используется при
У 2.
).
2
2а
R и 3R
2
а1 (не узла), равен по-
19
Пример 1. Определить число узлов, ветвей и контуров в схеме,
R
E
изображенной на рис. 3.3.
I
а
Г
Г
1
I
2
I
1а
4
I
3
Г
1К
R
1
R
2
2К
3К
R
3
0
2
Рис. 3.3. Разветвленная схема
2а
Схема содержит: два узла, четыре ветви, три контура.
Пример 2. Определить число узлов, ветвей и контуров в схеме,
изображенной на рис. 3.4.
E
I
Г
а
R
Г
Г
1К
R
1
0
Рис. 3.4. Разветвленная схема
1
I
5
I
R
2
R
2
2К
2
3
5
I
4
I
3
3К
R
3
2а
R
4
R
4
Схема содержит: три узла, пять ветвей, три контура.
Проверка: КВ(У 1) 3 5 (3 1)
.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]