Расчёт полного электрического сопротивления участка электрической цепи

Расчёт полного электрического сопротивления участка электрической цепи

Содержание

1. Постановка задачи

. Расчёт комплексного сопротивления участка электрической цепи

. Разработка программы расчета электрической цепи в среде Turbo Pascal

. Анализ результатов расчёта

. Описание программного обеспечения используемого при разработке и оформлении курсовой работы

Список использованной литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ. Листинг исходного кода и результаты работы программы

1. Постановка задачи

Расчёт полного электрического сопротивления участка электрической цепи и анализ полученных результатов.

Рисунок 1. Схема участка эл. цепи.

Исходные данные:₁=1500 Ом₁=100 пФ₂=22 пФ₁=0.012 мГн₂=1 мГн=95 Гц

Задание на курсовую работу:

Разработать программу на языке Pascal, осуществляющую расчёт полного(комплексного) сопротивления Z, модуля Z, его действительной R и мнимой X составляющих и угол сдвига фаз φ, а также провести анализ полученного результата.

2. Расчёт комплексного сопротивления участка электрической цепи

Краткие сведения из теории:

Закон изменения значения синусоидального тока:

,

где

 - амплитуда тока;

 - угловая частота колебаний;

 - начальная фаза.

Закон Ома для участка цепи в комплексной форме:

,

где

, - комплексы действующих значений тока и напряжения соответсвенно;- полное комплексное сопротивление участка эл. цепи.

Для резистора Z=R, где R - активное сопротивление резистора;

для конденсатора

,

где С - емкость конденсатора;

для катушки индуктивности

,

где L - индуктивность катушки;

В общем случае Z имеет действительную и мнимую часть:

Z=R+jX,

где - активное сопротивление;- реактивное сопротивление.

Модуль полного сопротивления:

Угол сдвига фаз:

Формулы для расчёта последовательного и параллельного соединения ветвей:

Для последовательного соединения 2х ветвей:

Для параллельного соединения 2х ветвей:

Используя данные формулы можно произвести расчёт полного электрического сопротивления участка эл. цепи.

3. Разработка программы расчета электрической цепи в среде Turbo Pascal

электрическое сопротивление цепь pascal

При разработке программы были созданы процедуры работы с комплексными числами:

Сложение:

AddC(c1,c2: Complex; var C: Complex);.Re:=c1.Re+c2.Re;.Im:=c1.Im+c2.Im;;

Умножение:

MulC(c1,c2: Complex; var C: Complex);.Re:=c1.Re*c2.Re-c1.Im*c2.Im;.Im:=c1.Re*c2.Im+c1.Im*c2.Re;;

Деление:

DivC(c1,c2: Complex; var C: Complex);.Re:=(c1.Re*c2.Re-c1.Im*c2.Im)/(sqr(c2.Re)-sqr(c2.Im));.Im:=c1.Re*c2.Im+c1.Im*c2.Re/(sqr(c2.Re)-sqr(c2.Im));;

Также была создана процедура вычисления эквивалентного сопротивления двух параллельных ветвей:

Par(c1,c2: Complex; var C: Complex);m,a: Complex;(c1,c2,a);(c1,c2,m);(m,a,C);;

Эти процедуры были объединены в модуль COMPL.PAS.

Также были созданы две процедуры работающие с графикой.

Одна для вывода на экран рисунка схемы участка электрической цепи, а вторая для вывода на экран графиков анализа погрешностей.

Эти процедуры были объединены в модуль находятся в модулях PICT.PAS и GRAFIK.PAS, исходный код которого содержится в приложении.

Работа основной программы иллюстрируется блок-схемой алгоритма, представленной на рисунке 2.

Рисунок 2. Блок-схема алгоритма работы программы

Результат работы программы содержится в приложении.

. Анализ результатов расчёта

В результате работы программы можно проанализировать 6 графиков зависимости модуля полного сопротивления от погрешности задания каждого параметра (0 - 5 %).

Графики представлены на рисунке 3.

Как видно из рисунка 3 графики зависимости модуля полного сопротивления от изменения всех параметров кроме С₁ идут параллельно оси абсцисс, отсюда следует вывод о незначительном влиянии этих параметров на значение модуля полного сопротивления.

. Описание программного обеспечения используемого при разработке и оформлении курсовой работы

1)      Среда разработки приложения Turbo Pascal - для создания программы расчёта полного сопротивления эл. цепи.

2)      Эмулятор операционной системы MS-Dos DOSBox v0.62 - для снятия снимков экрана с результатами работы программы.

3)      Графический редактор Paint - для редактирования рисунков.

4)      Текстовый редактор Microsoft Office Word - для оформления пояснительной записки.

Список использованной литературы

1.   Основы теории цепей. Учебник для вузов.Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушин, С.В. Страхов. М. Энергоатомиздат, 1989,328с.

2.       Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники. Учебник для вузов.В 2т. - 3-е изд, перераб и доп - Л.: Энергоиздат,1981.Т1=536с, Т2-416с.

.        Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Учебник для энергет и электротех вузов. В3ч. - 6-е изд., перераб. и доп. -М: Высш.шк., 1973 - 752с.

.        Турецкий В.Я. Математика и информатика.. Учебник для вузов. М.:ИНФРА-М,2002.- 560с.

.        Журин А.А. Самоучитель работы на компьютере. М.: Дельта,2001.-640с.

.        Фаронов В.В.TurboPascal 7,0: Учебное пособие. М.:Нолидж., 2003. -416с.

Приложение. Листинг исходного кода и результаты работы программы

Листинг исходного кода программы

1)      Модуль COMPL.PASCompl;=Record,Im:Real;AddC(c1,c2: Complex; var C: Complex);MulC(c1,c2: Complex; var C: Complex);DivC(c1,c2: Complex; var C: Complex);Par(c1,c2: Complex; var C: Complex);AddC(c1,c2: Complex; var C: Complex);.Re:=c1.Re+c2.Re;.Im:=c1.Im+c2.Im;;MulC(c1,c2: Complex; var C: Complex);.Re:=c1.Re*c2.Re-c1.Im*c2.Im;.Im:=c1.Re*c2.Im+c1.Im*c2.Re;;DivC(c1,c2: Complex; var C: Complex);chisl, znam:real;.Re:=(c1.Re*c2.Re-c1.Im*c2.Im)/(sqr(c2.Re)-sqr(c2.Im));:=c1.Re*c2.Im+c1.Im*c2.Re;:=(sqr(c2.Re)-sqr(c2.Im));.Im:=chisl/znam;;Par(c1,c2: Complex; var C: Complex);m,a: Complex;(c1,c2,a);(c1,c2,m);(m,a,C);;.

)        Модуль GRAFIK.PASGrafik;graph;= 100;= array [1..MAX,0..5] of Real;= array [0..5] of String;Simpleplot(data: DataArray; num: integer;SA: StAr);lg(x:real):real;lg(x:real):real;:=ln(x)/ln(10);Simpleplot(data: DataArray; num: integer;SA: StAr);x0=40;=580;=450;=10;, incr:integer;,d,maxd: real;,str2: String;, Craphmode: integer;, y,xp,yp,i,j,s: integer;:= detect;(GraphDriver, Craphmode, '');(x0, y0+5, '0'); { }(0, 50, '50'); { }(xmax-60, y0+5, '5'); { }(x0, y0, x0, ymax);i:=1 to 10 do(x0-2, y0-40*i, x0+2, y0-40*i);(x0, y0, xmax, y0);i:=1 to 5 do(x0+100*i, y0-2, x0+100*i, y0+2);:=data[1,0];j:=0 to 5 do begini:=1 to num do if data[i,j]>max then maxd:=data[i,j];;:=1;:=trunc(lg(maxd))-1;i:=1 to s do d:=d*10;(s:1,Str2);:='*10^'+str2;(0, 60, str1);j:=0 to 4 do begin(13-j);(600, 10+10*j, SA[j]);t:= 2 to num do:= trunc(8*data[t,j]/d);:= trunc(8*data[t-1,j]/d);:= ((t-1)*100)+x0;:= x-100;(xp, y0-yp, x, y0-y);;;;.

)        Основная программа CEP.PAScep;graph,Grafik,Compl,Pict;i,j,gd,gm:integer;,r2,c1,c2,l1,l2,f: Real;,cr2,cc1,cc2,cl1,cl2,ct1,ct2,ct3: Complex;: array[0..5,0..5] of Complex;: StAr;: DataArray;(0,0,'r2.bmp',true); {}i:=0 to 10 do Writeln;('Введите начальные данные:');('Значение частоты сети f,Гц f='); Readln(f);('Значение сопpотивления R1,Ом R1='); Readln(r1);('Значение емкости C1,пФ C1='); Readln(c1);('Значение емкости C2,пФ C2='); Readln(c2);('Значение индуктивности L1,мГн L1='); Readln(l1);('Значение индуктивности L2,мГн L2='); Readln(l2);j:=0 to 4 do begini:=0 to 5 do begin.Re:=r1; cr1.Im:=0;.Re:=0; cc1.Im:=-1000000000/(2*pi*f*c1);.Re:=0; cc2.Im:=-1000000000/(2*pi*f*c2);.Re:=0; cl1.Im:=2*pi*f*0.001*l1;.Re:=0; cl2.Im:=2*pi*f*0.001*l2;j of

: cr1.Re:=r1+0.01*i*r1;

: cc1.Im:=-1000000000/(2*pi*f*(c1+0.01*i*c1));

: cc2.Im:=-1000000000/(2*pi*f*(c2+0.01*i*c2));

: cl1.Im:=2*pi*f*0.001*(l1+0.01*i*l1);

: cl2.Im:=2*pi*f*0.001*(l2+0.01*i*l2);;(cl2,cc2,ct1);(ct1,cc1,ct3);(ct3,cr1,ct1);(ct1,cl1,ct2);[i,j].Re:=ct2.Re; Z[i,j].Im:=ct2.Im;;j:=0 to 4 do begini:=1 to 6 do begin[i,j]:=sqrt(sqr(Z[i-1,j].Re)+sqr(Z[i-1,j].Im));;;;('Полное сопpотивление Z=',Z[0,0].re:8:4,'+j',Z[0,0].Im:8:4);('Модуль полного сопpотивления |Z|=',Zr[1,0]:8:4);('Угол сдвига фаз F=',Arctan(Z[0,0].re/Z[0,0].Im):8:4);;[0]:='R1';[1]:='C1';[2]:='C2';[3]:='L1';[4]:='L2';(zr, 6,SA);;;.

Результаты работы программы

(цвета рисунков инвертированы)

)        Ввод данных

)        Результаты расчёта

)        Анализ результатов расчёта