Методика компьютерного моделирования

1.2.1. Метод "Эквивалентного генератора"

Метод "Эквивалентного генератора" применяется для исследования определённого участка цепи. Для этого вся остальная цепь заменяется эквивалентным ей генератором, обладающим внутренним сопротивлением, равным сопротивлению оставшейся цепи относительно зажимов исследуемой ветви, и ЭДС равной напряжению холостого хода относительно исследуемой ветви.

Для проведения эксперимента требуется смоделировать заданную цепь в Multisim и найти параметры эквивалентного генератора для заданной ветви. Для этого требуется исключить из неё исследуемую ветвь и выполнить опыты холостого хода и короткого замыкания относительно зажимов этой ветви.

Для выполнения опыта холостого хода (с бесконечно большим сопротивлением) требуется подключить к зажимам цепи (к которым в исходной цепи подключается исследуемая ветвь) вольтметр, и, включив цепь, снять его показания.

Обязательно следует обращать внимание на полярность подключенного вольтметра и правильно определить направление падения напряжения (падение напряжения считается положительным от плюса к минусу). Вольтметр покажет напряжение холостого хода, которое и является внутренней ЭДС эквивалентного генератора.

Для выполнения опыта короткого замыкания (с нулевым сопротивлением) требуется подключить к зажимам цепи (к которой в исходной цепи подключается исследуемая ветвь) амперметр, и, включив цепь, снять его показания. В этом опыте также важно обращать внимание на полярность подключенного амперметра (положительное направление протекания тока – от плюса к минусу).

После проведения опытов холостого ходя и короткого замыкания можно найти величину внутреннего сопротивления эквивалентного генератора по формуле:

 

 

 

Полученные методом компьютерного моделирования, значения внутреннего сопротивления и внутренней ЭДС эквивалентного генератора, требуется сравнить с расчётными и сделать выводы.

1.2.2. Методика проведения эксперимента к "Методу наложения"

Метод наложения основан на суперпозиции (независимости) действия источников в схеме. Этот метод позволяет рассчитать электрические цепи постоянного тока с любым количеством источников электрической энергии. Для расчёта токов в цепи методом наложения требуется рассчитать токи, создаваемые каждым из источников (при исключении всех остальных источников), а потом найти реальные токи каждой ветви как алгебраическую сумму токов, создаваемых каждым источником.

Проведение компьютерного моделирования к расчёту по методу наложения в Multisim состоит из трёх этапов. На первом этапе требуется собрать заданную схему и измерить токи в ветвях. В качестве примера возьмём цепь, имеющую три ветви и два источника ЭДС.

 

При измерении токов требуется обратить внимание на направление протекающих токов. Положительным направление считается от плюса к минусу. Для представленной схемы токи в ветвях равны:

На втором этапе требуется снять значения частичных токов, создаваемых каждым из источников в отдельности. Для этого нужно поочерёдно оставлять в схеме по одному источнику, а другие заменять их внутренними сопротивлениями соответственно: .

Для рассмотренной цепи вначале исключим источник E₂.

 

Токи в ветвях будут следующие:

Далее исключаем из цепи источник ЭДС E₁.

 

 

Токи в ветвях:

На третьем этапе требуется убедиться в справедливости метода наложения. Найдём алгебраическую сумму частичных токов и сравним полученные токи с токами снятыми нами в первом эксперименте.

Алгебраическая сумма частичных токов совпала с реальными токами в цепи. При проведении эксперимента важно обращать внимание на направление (знак) токов. Согласно направленные токи складываются, встречно направленные – вычитаются.

После проведения компьютерного моделирования требуется сравнить полученные результаты с расчётными результатами и сделать выводы.