Министерство образования Республики Беларусь.

Гомельский  государственный технический университет  имени П. О. Сухого 
 
 

Кафедра

“ Информационные технологии ” 

Курсовая  работа по курсу 

“ Вычислительная техника  и программирование ”

На  тему

“Использование ПК для расчета разветвленной электрической цепи постоянного тока”

Защита                                     Выполнил студент группы ПЭ-22

                                                  Вилаков А.Ф.

                                                  Принял преподаватель: 
                                                   
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                          

                                                       Гомель 2005г

                                                    

                                                         СОДЕРЖАНИЕ

 
 

  Введение……………………………………………………………………….….3 

   1. ПОСТАНОВКА    ЗАДАЧИ……………..……..……………….....................4 

   2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ   СВЕДЕНИЯ К РАБОТЕ…………………………..…6 

     3. СИСТЕМНОЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ…………..….11 

     4. РАЗРАБОТКА  СТРУКТУРЫ  ПРОГРАММЫ……………………….……12

 

   5. РАЗРАБОТКА  АЛГОРИТМА  РЕШЕНИЯ  ЗАДАЧИ И ОПИСАНИЕ

      ЕГО РАБОТЫ…………………………………………………………………16

 

   6. АНАЛИЗ  ПОЛУЧЕНННЫХ  РЕЗУЛЬТАТОВ……………………….…….31

  

   7. ИНСТРУКЦИЯ  ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ………………………………….……..32

     

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………..…35 

       ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………...….36 

       ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ)

   

       ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (ГРАФИКИ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                          

                                                      Введение

 

        Вторая половина 20 века характеризуется научно-техническим прогрессом во всех областях и наиболее важным результатом этого является повсеместное внедрение вычислительной техники практически во все отрасли человеческой деятельности. Одним из основных движущих факторов его является быстрое развитие электронной техники, опережающее по своим темпам другие отрасли. Это объясняется огромными возможностями электронной техники при решении таких задач, как создание устройств вычислительной техники, автоматического контроля и управления агрегатами, их комплексами, технологическими процессами, систем визуального отображения информации и др.         Современные компьютеры малогабаритны; имеют сравнительно 
невысокую стоимость и энергопотребление, высокую надежность и 
быстродействие. Они могут быть приспособлены к самым различным 
задачам науки и техники.

Главное преимущество ПЭВМ - возможность использование их в 
профессиональной деятельности миллионов людей, многие из которых 
ранее не были связаны с вычислительной техникой.

        Сегодня  трудно  даже   представить  себе  работу   любого,  даже 
самого  мелкого  предприятия  без  компьютера.  Компьютеры  помогают 
решать  научные  и  народнохозяйственные  задачи,  управляют  заводами и полетами спутников, предсказывают погоду и ставят диагноз 
болезни, играют в шахматы  и  переводят с одного языка на другой. Внедрение   компьютеров и, в частности баз  данных   в   какую-либо  область  деятельности  человека,   позволяет   значительно   облегчить  поиск    нужной   информации   и   работу   с   ней.                                                                                                                                                                                    В этой области наибольшее предпочтение получили программы 
для математических расчетов в узкоспециализированных областях 
деятельности. Ярким  доказательством этого служит данная курсовая 
работа,   направленная  на  облегчения расчетов  по  электротехнике. 

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.  

             В данном курсовом проекте предполагается, что 
разрабатываемая программа должна использоваться как средство 
изучения и анализа определенной разветвленной электрической 
схемы.   Для   расчета   предполагается   использовать   два 
распространенных метода. Одним из основных условий должно быть 
удобство работы пользователя и доходчивый, понятный интерфейс. 
-  По режимам программу можно разделить на несколько основных 
пунктов:

• Ввод исходных данных:

• Выбор  метода расчета;

• Расчет и вывод результатов;

• Расчет зависимости и построение по ней  графика в среде Delphi;

   Для правильного функционирования программы  необходимы 
данные определяющие показатели цепи.

   Важным  аспектом является то, что в процессе обработки данные и 
результаты необходимо использовать максимально точно для 
обеспечения    достоверности    проверки   по    методу   баланса     мощности,   а также    точности      построения    графика. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАСЧЁТНАЯ СХЕМА. 
 

 
 

Стрелками обозначены направления токов, а цифрами – номера узлов.

Исходные   данные:

R1=1 Ом;

R2=1 Ом;

R3=1 Ом;

R4=1 Ом;

R5=1 Ом;

J=3A;

E1=3 B;

E2=6 B. 
 
 
 
 
 

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ    СВЕДЕНИЯ К  РАБОТЕ.

Поясним  суть   двух  методов   расчета   схемы.

1. Метод контурных токов.

 Рассмотрим  общий  порядок  расчета   по  МКТ.

 В этом методе в качестве  неизвестных  выберем   контурные  токи.

 
 

1.Топологический   анализ   схемы.

    n  - число   ветвей   схемы.

    n(J) -  число   ветвей  с  источниками  тока.

    P’  -  число расчетных   контуров.

   Y -  число узлов схемы. 

    P’= n – (Y - 1) – n(J)= 5-(2-1)-1=3

    Каждый   источник  тока  снижает   порядок   системы  на  единицу.

   

Выбираем  направление  контурного  тока.

  2.Формируем систему уравнений в матричной форме.     

   [Rkk]*[Ikk]=[Ekk] , из  второго  закона  Кирхгофа.

   [Rkk] – матрица контурных сопротивлений. 

                                   R1+R2             -R1                    0     

[Rkk]=          -1R                    R1+R3             0

                         0                        0                     R4 
 
 

 По  главной  диагонали  -  контурное сопротивление k-го  контура.

 По  побочной  диагонали    Rkm=Rmk  -  сумма сопротивлений  ветвей, общих для  контура  k  и m.

 Матрица  Rkk  симметрична  относительно  главной  диагонали.

 [Ikk] - матрица неизвестных контурных токов.

 [Ekk] - матрица   контурных ЭДС.                                              

                          E1

[Eкк] =               J*R3

                          -E2

     
(Ekk) – правая  часть  уравнения  по  2-му  закону  Кирхгофа.

Решаем  данную  систему   матричным методом  и  находим  контурные  токи.

 3. Произвольно  выбираем  направление  токов  в  схеме  и  находим  их  как  алгебраическую  сумму  контурных  токов  через  данную  ветвь.

 I1=I11-I22; I2=I11; I3=I22+J; I4=I33;

 

   2.Баланс  мощностей.

Рист – мощность,  выделяемая  на  ЭДС и источниках   тока.

   Рн  – мощность,  выделяемая  на  нагрузках.

    Рист = Рн                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

              

падение  напряжения  на  k-ом  резисторе.

Рист =P(E)+P(J)

              

P(E) – мощность,  выделяемая  на  источниках  ЭДС.

Если  ЭДС  и  сила  тока  совпадают  по  направлению,  то  “+” ,а не совпадает “–”

В случае получения  отрицательной  мощности –  источник  работает  как  потребитель  энергии.

                            Jk                        

            

                              Ujk

    Pkj = Ujk*Jk                                                                

                  

  Погрешность расчёта вычисляется по формуле:

            Рист  - Рн          

                                               * 100% =Q       (Qmax =3%) 

                  Рн  

3. Порядок расчета зависимости I(R).

   По  закону  Ома  для  участка  цепи   I=1/R . При  расчете  схемы  могут

   появиться  коэффициенты  и зависимость примет  вид:

         I(R)= a + b/R

   Графиком  такой  функции  является   ветвь  гиперболы.

   Чтобы  построить   график, в данной  схеме меняем  R  с определенным  шагом и находим I  в зависимости от  R ,  после  чего  строим  зависимость в  масштабе.

 

3. СИСТЕМНОЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ  ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ

     Аппаратным комплексом в данном случае является IBM PC совместимый компьютер, поддерживающий команды Х86 и работающий под управление операционной системы Windows 95 и выше. Назначение программного комплекса в рассматриваемом случае является анализ разветвленных электрических цепей с использованием матричного метода.

Для работы с  данной программой необходимо следующее системное и программное обеспечение ЭВМ: