44
ПЛАНЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ ПО КОМПЬЮТЕРНОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ
ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МОДУЛЯ 4
Тема: анализ нелинейных цепей постоянного тока.
Цель: сформировать навыки компьютерного моделирования в Multisim нелинейных цепей постоянного тока.
Закрепить теоретические знания методов расчета нелинейных цепей постоянного тока.
Содержание виртуального исследования: методом компьютерного моделирования определить напряжения и токи, найденным в пункте 3 задания. Приборы и оборудование: компьютер, программа Multisim.
Форма: индивидуальная.
Ход занятия
1.Проведение допуска студентов к эксперименту. Для выполнения модуля студентам выдается согласно вариантам ВАХ исследуемых диодов рис.2, рис.3. Возможно экспериментальное снятие вольт амперных характеристик.
Студент допускается до занятия при условии выполнения пункта 3 задания модуля.
2. Компьютерным моделированием проводится проверка правильности аналитического расчета, т.е. измеряются те же величины, что получены при выполнении 3 пункта задания модуля.
При выполнении моделирования руководствоваться пунктом 1 "Методических указаний к выполнению виртуального моделирования" методических указаний для тьюторов к 1 части курса.
Алгоритмвыполнение компьютерного моделирования:
1.Необходимо вынести элементы электрической цепи из библиотек:
библиотека Sources – источник ЭДС 
или тока 
;
библиотека Basic – резистор 
, сопротивление которого необходимо задать;
библиотека Diodes – реальный диод 
, тип которого выбирается из плей-листа(LD106 или RGL34A);
библиотека Indicators – измерительные приборы: вольтметры 
, ам-
перметры 
.
45
2.Собрать виртуальную электрическую схему с нелинейным элементом согласно заданию, с подключенными измерительными приборами.
3.Выставить величину источника постоянного ЭДС или тока, известную из задания на расчёт или полученную в результате расчета графическим методом.
4.Вынести компонент «заземление» 
из библиотеки Sources и заземлить любую точку схемы.
5.Активизировать схему с помощью ключа в верхнем правом углу. Зафиксировать схему в программе Multisim, с полученными данными.
6.Сравнить результаты моделирования с данными расчёта п. 3 задания модуля.
Тьютор регистрирует в журнале отчета выполнение студентом компьютерного моделирования.
Тьютор может использовать данные компьютерного моделирования для проверки заданий модуля.
При проведении компьютерного моделирования тьютор предоставляет студенту максимум свободы действий.
46
Рис. 1.
47
Рис. 2.
48
ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МОДУЛЯ 5
Тема: анализ работы однофазного трансформатора.
Цель: сформировать навыки компьютерного моделирования в Multisim цепей синусоидального тока.
Содержание виртуального исследования: Методом компьютерного моделирования исследовать внешнюю характеристику однофазного трансформатора при различных типах нагрузки.
Данная работа носит исследовательский характер.
Приборы и оборудование: компьютер, программа Multisim.
Форма: индивидуальная.
Ход занятия
1. Проведение допуска студентов к эксперименту.
Студент допускается до занятия при условии выполнения физического эксперимента и расчета величин резистивных элементов нагрузки трансформатора.
2. При выполнении моделирования руководствоваться пунктами 1 и 2 "Методических указаний к выполнению виртуального моделирования" методического пособия для студентов.
Выполнение компьютерного моделирования:
1.Элементы в электронных библиотеках, используемые в моделировании:
библиотека Sources – источник переменной ЭДС 
;
библиотека Basic – резистор 
, конденсатор 
, индуктивность 
,
взависимости от характера нагрузки.
библиотека Basic – исследуемый трансформатор 
, тип которого задан.
библиотека Indicators – измерительные приборы: вольтметры 
, ам-
перметры 
.
2.Собрать виртуальную электрическую схему согласно рисунку 1, используя заданный тип трансформатора.
3.Выставить величину источника переменной ЭДС Em , согласно вари-
анту (таблица 1), частотой f = 50 Гц.
49
4.Вынести компонент «заземление» 
из библиотеки Sources и заземлить точку схемы.
5.Отключить нагрузку от вторичной обмотки трансформатора и зафиксировать показания приборов в режиме холостого хода.
6.При заданных, согласно варианту, величинах реактивного элемента L
иC (таблица 2, 3), рассчитать значения сопротивления R, при которых величина ϕ ,D (таблица 1) останется неизменной.
|
|
|
|
ϕ |
|
,D |
Таблица 1 |
№ |
Тип тр-ра |
|
|
|
E , В |
||
|
|
||||||
|
|
|
|
300 |
|||
1 |
TS_PQ4_10 |
|
85 |
||||
2 |
TS_PQ4_12 |
|
75 |
150 |
|||
3 |
TS_PQ4_16 |
|
90 |
100 |
|||
4 |
TS_PQ4_20 |
|
80 |
250 |
|||
5 |
TS_PQ4_24 |
|
70 |
200 |
|||
7. К выходу вторичной обмотки трансформатора подключить активноёмкостную нагрузку. Задаваясь величинами резистора и конденсатора из таблицы 2, снять внешнюю характеристику.
Таблица 2
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С, мкФ |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I2, A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. К выходу вторичной обмотки трансформатора подключить активноиндуктивную нагрузку. Задаваясь величинами резистора и индуктивности из таблицы 3, снять внешнюю характеристику трансформатора.
Таблица 3
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L, мГн |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I2, A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. Построить внешние характеристики трансформатора при различных типах нагрузки. Проанализировать результаты моделирования и сделать выводы.
50
Тьютор регистрирует в журнале отчета выполнение студентом компьютерного моделирования.
Компьютерным моделированием проводится исследование изменения внешней характеристики трансформатора в зависимости от характера нагрузки.
Тьютор должен убедиться в правильности полученных зависимостей и выводах, сформулированных студентом.
ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МОДУЛЯ 6
Тема: Переходные процессы.
Цель: сформировать навыки компьютерного моделирования в Multisim электронных цепей с операционным усилителем.
Содержание виртуального исследования. Методом компьютерного моделирования исследовать активный дифференциатор при воздействии последовательности треугольных импульсов напряжения. При найденном в физическом эксперименте сопротивлении R подобрать величину ёмкости конденсатора C, чтобы на выходе дифференциатора получился сигнал прямоугольной формы.
Данная работа носит исследовательский характер.
Приборы и оборудование: компьютер, программа Multisim.
Форма: индивидуальная.
Ход занятия
1.Проведение допуска студентов к эксперименту.
Студент допускается до занятия при условии выполнения физического эксперимента.
При выполнении моделирования руководствоваться пунктом 1 "Методические указания к выполнению виртуального моделирования" методического пособия для студентов.
2.Выполнение виртуального исследования.
1.Элементы в электронных библиотеках, задействованные в моделировании:
библиотека Analog – идеальный трёхвыводной операционный усили-
тель 
;
библиотека Basic – резистор 
, конденсатор 
.
51
библиотека инструменты – (Function Generator) функциональный гене-
ратор 
.
библиотека инструменты – (Oscilloscope) осциллограф 
.
2.Собрать виртуальную электрическую схему согласно рис. 1 активного дифференциатора.
3.Выставить выходные параметры функционального генератора:
f = 50 Гц, скважность− 50%, U М =1 В.
4.При найденной величине резистора (R, Ом) в лабораторном исследовании, подобрать величину конденсатора (С, мкФ), чтобы обеспечить прямоугольную форму напряжения на выходе дифференциатора.
5.Амплитуду и форму выходного импульса наблюдать на канале B осциллографа, причем величина выходного импульса должна быть соизмерима
свходным.
Выполнение компьютерного моделирования регистрируется тьютором в журнале.