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.5, рис.6. 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.

Алгоритм выполнение 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 , амперметры .

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.

36

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.

37

Рис. 5.

38

Рис. 6.

39

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.

Алгоритм выполнение компьютерного моделирования:

1. Элементы в электронных библиотеках, используемые в моделировании:

•библиотека Sources – источник переменной ЭДС ;

•библиотека Basic – резистор , конденсатор , индуктивность , в зависимости от характера нагрузки.

•библиотека Basic – исследуемый трансформатор , тип которого задан.

•библиотека Indicators – измерительные приборы: вольтметры , амперметры .

2.Собрать виртуальную электрическую схему согласно рисунку 1, используя заданный тип трансформатора.

3.Выставить величину источника переменной ЭДС Em , согласно варианту (таблица 1), частотой f =50 Гц.

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 величинах реактивного элемента L и C (таблица 4, 5), рассчитать значения сопротивления R, при которых величина |φ|, º (таблица 3) останется неизменной.

Таблица 3
		|φ|, º
№	Тип трансформатора		E, В
		85
1	TS_PQ4_10		300
		75
2	TS_PQ4_12		150

40

3	TS_PQ4_16	90	100
4	TS_PQ4_20	80	250
		70
5	TS_PQ4_24		200

7.К выходу вторичной обмотки трансформатора подключить активно-ёмкостную нагрузку. Задаваясь величинами резистора и конденсатора из таблицы 3 снять внешнюю характеристику.

Таблица 4

№	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 активно-индуктивную нагрузку. Задаваясь величинами резистора и индуктивности из таблицы 3, снять внешнюю характеристику трансформатора.

Таблица 5

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
мГн	500	450	400	350	300	250	200	150	100	50
R, Ом
U2, В
I2, A

9.Построить внешние характеристики трансформатора при различных типах нагрузки. Проанализировать результаты моделирования и сделать выводы.

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

41

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.

2.При выполнении моделирования руководствоваться пунктом 1 "Методические указания к выполнению виртуального моделирования" методического пособия для студентов.

3.Выполнение виртуального исследования.

Алгоритм выполнение компьютерного моделирования:

1. Элементы в электронных библиотеках, задействованные в моделировании:

•библиотека Analog – идеальный трёхвыводной операционный усилитель ;

•библиотека Basic – резистор , конденсатор .

•библиотека инструменты – (Function Generator) функциональный генератор .

•библиотека инструменты – (Oscilloscope) осциллограф .

2.Собрать виртуальную электрическую схему согласно рис.6.5 активного дифференциатора.

3.Выставить выходные параметры функционального генератора :

частоту(100Гц −10кГц), скважность(1−99 %) и амплитудное значение(1−10 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 с входным.

Выполнение компьютерного моделирования регистрируется тьютором в журнале.

42