Министерство сельского хозяйства российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Алтайский государственный аграрный университет»

Инженерный факультет

Р.С. Чернусь, А.А. Багаев

КОМПЬЮТЕРНЫЙ РАСЧЁТ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Учебное пособие для студентов направления

110800 Агроинженерия

Профиль подготовки

110802 Электрооборудование и электротехнологии

Барнаул 2015

УДК 631.31.21

Чернусь Р.С. Багаев А.А. Компьютерный расчёт электрических цепей: учебное пособие/ Р.С. Чернусь, А.А. Багаев. Барнаул: Издательство АГАУ, 2015. 64 с.

В учебном пособии представлены виртуальные лабораторные работы по курсу электротехники.

Учебное пособие предназначено для бакалавров и магистров направления 110800 Агроинженерия.

Рекомендовано к изданию методической комиссией ИФ АГАУ (протокол №6 от 3.03.2015 г.)

Рецензенты: к.т.н. доцент А.А. Смышляев, к.т.н. доцент И.Ю. Александров

© Чернусь Р.С. Багаев А.А., 2015

©ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ, 2015

Содержание

Введение 4

1.1. Запуск системы 5

1.2. Обозреватель библиотеки блоков Simulink 5

1.3. Создание модели 8

1.4. Основные элементы окна модели 9

1.5. Основные приемы подготовки и редактирования

модели 12

1.6. Установка параметров моделирования и его

выполнение 14

2 Обзор основной библиотеки Simulink 16

2.1. Источники сигналов Sources 16

2.2. Приемники сигналов Sinks 17

2.3. Блоки математических операций 17

2.4. Блоки маршрутизации сигналов Signal&Routing 18

3 Библиотека блоков SimPowerSystems 19

3.1. Состав библиотеки и основные особенности 19

3.2. Источники электрической энергии Electrical Sources 20

3.3. Измерительные и контрольные устройства 23

3.4. Электротехнические элементы Elements 26

3.5. Элементы силовой электроники Power Electronics 30

3.6. Электрические машины Machines 30

4 Графический интерфейс пользователя Powergui 31

5. Исследование электрических цепей виртуальной

лаборатории 33

5.1. Лабораторная работа №1. Исследование линейных

электрических цепей постоянного тока 33

5.2. Лабораторная работа №2. Исследование линейных

цепей синусоидального тока 37

5.3. Лабораторная работа №3. Исследование резонанса

в последовательной RLC-цепи 46

5.4. Лабораторная работа №4. Исследование резонанса

в параллельной RLC-цепи 52

5.5. Лабораторная работа №5. Исследование трехфазных

цепей 56

Библиографический список 63

Введение

Эффективный подход к компьютерной реализации научно-технических расчётов и, в частности расчётов электрических цепей в современных условиях связан с применением универсальных измерительных систем, таких как MatLab. Практически все задачи предлагаемые для решения студентам при изучении теории электрических цепей допускают решение в системе MatLab.

MatLab состоит из различных сред, пакетов, модулей и библиотек для расчета и моделирования огромного количества различных устройств и систем. Библиотека блоков SimPowerSystems (в версии MATLAB 6.1 и более ранних – Power System Blockset) является одной из множества дополнительных библиотек Simulink, ориентированных на моделирование конкретных устройств. SimPowerSystems содержит набор блоков для имитационного моделирования электротехнических устройств. В состав библиотеки входят модели пассивных и активных электротехнических элементов, источников энергии, электродвигателей, трансформаторов, линий электропередачи и тому подобного оборудования. Комбинируя возможности Simulink и SimPowerSystems, пользователь может не только имитировать работу устройств во временной области, но и выполнять различные виды анализа таких устройств. В частности, пользователь имеет возможность рассчитать установившийся режим работы системы на переменном токе, выполнить расчет импеданса (полного сопротивления) участка цепи, получить частотные характеристики, проанализировать устойчивость, а также выполнить гармонический анализ токов и напряжений. Несомненным достоинством SimPowerSystems является то, что сложные электротехнические системы можно моделировать, сочетая методы имитационного и структурного моделирования Кроме того, в модели с использованием блоков SimPowerSystems (в дальнейшем SPS-модели) можно использовать блоки и остальных библиотек Simulink, а также функции самого MATLAB, что дает практически не ограниченные возможности для моделирования электротехнических систем. Пользователь также имеет возможность создать свой собственный блок как с помощью уже имеющихся в библиотеке блоков, реализуя возможности Simulink по созданию подсистем, так и на основе блоков основной библиотеки Simulink. Таким образом, SimPowerSystems в составе Simulink на настоящее время может считаться одним из лучших пакетов для моделирования электротехнических устройств и систем.