Разработка алгоритма и программы расчета электрической цепи (напряжение цепи - 640 В, частота - 111 Гц)

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра “ Электрические станции ”

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине “ Информатика ”

                                                                                            Руководитель: доцент Булат В. А.

                                                                                           Исполнитель : студент гр. 106117

                                                                                                                 Минюк А. Г.

Минск-2008г.

Введение

Интенсивное развитие технологических процессов тесно связано с применением электронной техники, преимущественно цифровых вычислительных машин. Поэтому при обучении инженеров-электриков особое внимание должно уделяться их компьютерной подготовке. Инженер должен уметь ²общаться² с ЭВМ, работать на ней, знать основы программирования на алгоритмических языках при решении разнообразных технических, экономических и научных задач, уметь использовать ЭВМ в своей будущей профессиональной деятельности.

В учебном процессе знания вычислительной техники и программирования также необходимы, поскольку ряд специальных дисциплин, учебных, курсовых и дипломных проектов, учебно-исследовательских работ выполняются с применением ЭВМ или полностью на них.

Цель курсовой работы: закрепление студентами практических навыков программирования на алгоритмическом языке высокого уровня FORTRAN на примере составления и отладки программы для решения электротехнической задачи, ознакомление со специальной терминологией, приобретение навыков написания и оформления программ. Это дает дополнительные возможности студентам успешно применять средства вычислительной техники в процессе обучения в университете и в дальнейшем на практике.

                                     1. Постановка задачи

Задание предусматривает расчет электрической цепи, к которой приложено синусуидальное напряжение, с использованием библиотеки стандартных подпрограмм (программа вывода расчета в виде графиков), а также разработки подпрограммы вычисления опрделенного интеграла методом прямоугольников для расчета действующих значений токов в ветвях и напряжений на реактивных элементах.

1.1 Математическая модель

В соответствии с исходными данными расчётная схема имеет следующий вид (рис.1.1):

Данные для расчёта (схема 1-а, вариант 11):                 

 Таблица 1.1

N

R2

R3

R4

R5

С1

C2

C4

L1

L3

Um

Q

Q1

Q2

F

Ом

Ом

Ом

Ом

мкФ

мкФ

мкФ

мГн

мГн

В

В

В

Гц

11

15

500

85

500

8000

400

530

7

17

640

U

640

990

111

Для нахождения тока в цепи и ее ветвях, рассчитывается полное сопротивление электрической цепи, используя комплексное представление сопротивления.

Определим параметры элементов электрической схемы:

Индуктивное сопротивление катушки индуктивности L₁:

;

Индуктивное сопротивление катушки индуктивности L₃:

Емкостное сопротивление конденсатора С₂:

;

Емкостное сопротивление конденсатора С₁:

;

Емкостное сопротивление конденсатора С₄:

Рассчитываем сопротивление отдельных участков схемы:

Рассчитаем общее сопротивление параллельных  ветвей схемы:

Рассчитаем общее сопротивление схемы:

Пусть есть комплексное число , тогда .

Амплитудные значения токов и напряжений всей схемы и отдельных ее частей:

 

Так как через последовательно соединенные элементы протекает один и тот же ток, то напряжение на параллельно соединенных ветвях будет рассчитываться по формуле:

Тогда амплитудные значения токов на параллельно соединенных ветвях будут соответственно находиться по формулам:

Ток в первой ветви:

Ток в ветви ВС:

Ток во второй ветви:

Ток в третьей ветви

Амплитудное значение напряжения на катушке L₃ рассчитывается по формуле:

Амплитудное значение напряжения на конденсаторе С₂ рассчитывается по формуле:

Находим углы сдвига в неразветвленной  части цепи и ее ветвях, используя амплитуды токов. Для нахождения углов определяется вещественная (Re) и мнимая (Im) часть комплексного числа. В зависимости от этих величин определяется угол:

Угол сдвига фаз между током и напряжением в ветви АД равен:

Угол сдвига фаз между током и напряжением в первой ветви равен:

Угол сдвига фаз между током и напряжением в  ветви ВС равен:

Угол сдвига фаз между током и напряжением во второй ветви равен:

Угол сдвига фаз между током и напряжением в третьей ветви равен:

Угол сдвига фаз между током и напряжением в ветви CD равен:

 

Таким образом, закон изменения тока в электрической цепи и ее ветвях имеет вид:

;

Закон изменения напряжения на зажимах АД:

Законы изменения напряжения на индуктивности L₃ и емкости С₂ соответственно будут: