5. Использование прикладных пакетов эвм для расчета переходных процессов

5.1. Общие сведения

Из материала, изложенного выше, видно, что анализ работы электрических цепей при переходных процессах различными методами невозможен без знания соответствующих разделов математики. Кроме того, расчет переходных процессов – достаточно трудоемкий. Применение персональных компьютеров с использованием различных программных продуктов, с одной стороны, позволяет существенно снизить трудоемкость процесса расчета, с другой, открывает новые возможности в анализе работы электрических цепей.

Из всего разнообразия прикладных программных пакетов, позволяющих анализировать работу электрических цепей при различных режимах, авторы выбрали два: Electronics Workbench (EWB) версия 5.12 и Mathcad версии 2001.

Этот выбор неслучаен. Он связан, во-первых, с популярностью среди студентов, научно-технических работников этих программных продуктов; во-вторых, с их простотой применения; в-третьих, в Electronics Workbench можно моделировать различные процессы в электрических цепях при изменении тех или иных параметров; в-четвертых, Mathcad позволяет производить расчеты, начиная от арифметических действий и заканчивая сложными реализациями численных методов; и, в-пятых, применение Electronics Workbench и Mathcad в расчетах студенты электротехнических специальностей ДВГУПС осваивают на занятиях по информатике.

Тем, кто незнаком с правилами работы с программами Electronics Workbench и Mathcad, перед началом соответствующих занятий необходимо ознакомиться с ними по [10–13].

5.2. Практическое занятие № 10.

Использование программы Electronics Workbench (EWB)

версия 5.12 для экспериментального исследования

переходных процессов в сложных электрических цепях

Цель: ознакомиться с методом решения задач переходных процессов при помощи EWB, проверить расчеты, полученные на предыдущих занятиях.

Порядок проведения занятия

1. Совместное со студентами решение типовых задач.

2. Самостоятельное решение студентами индивидуальных задач.

3. Обсуждение итогов расчетов.

Примеры для совместного решения со студентами типовых задач

Пример 10.1.

Используя программу EWB, собрать схему (см. рис. 21) с параметрами примера 5.1 практического занятия 5. Схема, составленная для моделирования по заданным условиям, показана на рис. 35.

На рис. 36 показан вид панели виртуального осциллографа, и приведены выбранные режимы работы прибора.

Рис. 36. Панель виртуального осциллографа

Для экспериментального определения искомых величин иможно воспользоваться увеличенной моделью осциллографа (рис. 37).

Первый курсор установлен в начале переходного процесса, а второй курсор – на отметке текущего времени, в данном случае 2000 мкс. Из окон осциллографа считываются значения, соответствующие нужному моменту времени. Для сравнения результатов расчета и эксперимента составляется табл. 3.

Таблица 3

Сравнение результатов расчета и эксперимента

t, мкс	0	400	800	1200	1600	2000
iLрасч (t), А	0,25	0,776	0,431	0,382	0,416	0,421
iLэксп (t), А	0,26	0,778	0,432	0,381	0,415	0,420
uCрасч (t), В	62,5	94,56	108,13	104,9	103,6	103,7
uСэксп (t), В	62,5	94,61	108,3	105,1	103,7	104,1

Самостоятельное решение студентами индивидуальных задач

Используя программу EWB, собрать схему электрической цепи для своего варианта, предложенного преподавателем (прил. 1). Произвести измерения тока в индуктивности и напряжения на емкости. Полученные результаты сравнить с результатами, полученными на практических занятиях № 5, 7.