РАЗРАБОТКА СЛОЖНОГО АЛГОРИТМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

АННОТАЦИЯ

 В данной статье сравниваются результаты, полученные с помощью метода контурных токов и узлового потенциала для расчета сложных схем, используемого в ряде электротехнических наук с использованием программы Multisim, одной из современных компьютерных программ.

ABSTRACT

This article compares the results obtained using the method of loop currents and nodal potential for calculating complex circuits used in a number of electrical sciences using the Multisim program, one of the modern computer programs.

Ключевые слова: 1-й закон Криксгофа, 2-й закон Криксгофа, постоянный ток, переменный ток, Multisim, сложная цепь, метод узлового потенциала, узел, сеть, ветвь, сопротивление, ЭДС, направление токов, потенциал, система уравнений.

Keywords: 1st Crixhoff's Law, 2nd Crixhoff's Law, direct current, alternating current, Multisim, complex circuit, nodal potential method, node, network, branch, resistance, EYUK, direction of currents, potential, system of equations.

Вступление. Расчет сложных электрических цепей является обычным делом в исследовательской работе исследователей и магистров энергетики и занимает много времени. Поэтому в настоящее время разрабатывается современное программное обеспечение. Компьютерные программы делятся на три группы. Это: общие программы, языки программирования и объектно-ориентированные программы. Примеры в энергетическом секторе включают Multisim, Matlab, InorXL, Raster Win, DigSilent и другие. У этих программ много возможностей.

Теоретическая часть. Узловой потенциальный метод. Этот метод основан на первом законе Криксхоффа, в котором потенциалы в узлах электрической цепи определяются относительно базового узла цепи. В этом случае предполагается, что потенциал базового узла равен нулю. Известно, что напряжение на любой подстанции (сети) определяется разностью потенциалов узлов, подключенных к этой подстанции. Отношение напряжения к сопротивлению этой подстанции равно току подстанции. Таким образом, определяя потенциалы узлов, мы можем найти текущее значение в каждой сети [1–21].

Этот метод называется методом узлового потенциала, потому что он основан на определении узловых потенциалов при поиске неизвестных токов [11, с. 145; 19, с. 85].

Контурный текущий метод. В этом методе предполагается, что ток одиночной петли протекает через независимую (независимую) цепь, а ток ответвления определяется токами этой цепи. Метод контурных токов основан на втором законе Кирхгофа. Уравнения строятся относительно этих контурных токов. Решается система уравнений и определяются неизвестные контурные токи, по которым определяются действительные токи в ответвлениях. Таким образом, в уравнениях, построенных на основе метода контурных токов, количество неизвестных равно количеству несвязанных контуров, а при таком расчете цепочки количество уравнений и время, затрачиваемое на их решение, меньше метод уравнений Кирхгофа. Метод контурного тока часто используется, когда количество независимых цепей в сложной цепи меньше количества узлов [13, с. 11; 7, с. 4; 8, с. 74; 9, с. 55; 10, с. 16; 4, с. 31; 20, с. 40; 12, с. 12].

Для этого разработан алгоритм для методов узлового потенциала и контурного тока, на основе которого мы рассчитываем токи, а также составляем и сравниваем схему в программе Multisim [3, с. 14; 14, с. 11; 1, с. 77; 2, с. 82; 5, с. 14; 17, с. 13; 16, с. 14; 6, с. 35; 15, с. 15].

Параметры цепочки следующие: R₁=15 Ω, R₂=10 Ω, R₃=29 Ω, R₄=22 Ω, R₅=19 Ω, R₆=20 Ω, . Вам нужно найти все токи в сети.

Рисунок 1. Сложная цепочка, представленная для расчета

Сложные цепочки - это цепочки, которые имеют три или более сетей на одном узле. Примером может служить диаграмма на рисунке 1. Представлен алгоритм решения этой схемы в методах узлового потенциала и контурных токов (рис. 2, 3).

Рисунок 2 алгоритм для метода потенциала узла;

Рисунок 3. Алгоритм метода контурного тока

В программе multisim мы используем элементы, перечисленные в таблице 1, для моделирования цепочки.

Таблица 1.

Элементы для моделирования цепочки

Используя вышеизложенное, мы съедим цепочку в Multisim (Рис. 4).

Рисунок 4. Принципиальная схема и результаты, полученные в программе Multisim

Результаты, рассчитанные тремя разными способами, представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты, рассчитанные тремя разными способами, представлены в таблице

Заключение.

1. Исследователям в области энергетики, в научной работе магистров по расчету сложных электрических цепей, данная программа предоставляет ряд удобств.

2. Программы ускоряют процесс расчета и повышают точность получаемых результатов.

3. Можно анализировать фиксированные и переменные цепочки с использованием других элементов этих программ.

4. Программа Multisim может рассчитывать параметры сложных электрических цепей, исходя из простых схем.

5. В таких случаях удобно использовать метод контурных токов. Если количество контуров увеличивается, удобно использовать метод узлового потенциала.

Список литературы:

1. Бойназаров Б.Б., Шерматов Б.А., Неъматов Ш.М. Методы расчета потерь мощности в электрических сетях // Проблемы современной науки и образования. – 2019. – № 12 (145). Ч. 2. – С. 76–80.
2. Восстановление разреженного состояния в сравнении с обобщенной оценкой максимального правдоподобия энергосистемы / Х.А. Эралиев, М.И. Латипова, Б.Б. Бойназаров, А.А. Абдуллаев [и др.] // Проблемы современной науки и образования. – 2019. – № 12 (145). Ч. 2. – С. 80–85.
3. Использованиe систeмы аскуэ для повышeния энepгeтичeской эффeктивности пpоцeссов анализа потpeблeния элeктpоэнepгии / Т.К. Жабборов, Ф.Н. Насретдинова, Ш.С. Назиржонова, З.М. Хомиджонов [и др.] // Вестник науки и образования. – 2019. – № 19 (73). Ч. 2. – С. 13–16.
4. Исследование термического сопротивления солнечного воздухонагревателя с металлической стружкой / М.О. Узбеков, З.З. Туйчиев, Б.Б. Бойназаров, Д.А. Турсунов [и др.] // Научно–технический журнал «Энергосбережение и водоподготовка». – 2019. – № 4. – С. 29–33.
5. Конфигурации двигателя Стирлинга / Б.Б. Бойназаров, Д.В. Рахимов, Н.И. Журабоев, А.А. Мелибоев [и др.] // Вестник науки и образования. – 2020. – № 1-2 (79). – С. 13–16.
6. Моделирование расчета коэффициента несимметрии напряжений с помощью Simulink (Matlab) / И.Х. Холиддинов, Г.Ф. Мусинова, М.Е. Юльчиев, З.З. Туйчиев [и др.] // Американский журнал прикладных наук. – 2020. – № 10 (2). – С. 33–37.
7. Набиев М.Я. Проблемы и перспективы развития электроэнергетики в современных условиях // Экономика и социум. – 2020. – № 5-2. – С. 3–5.
8. Отамирзаев Д.Р. Экспериментальное определение зависимости энергетических характеристик солнечных фотоэлектрических преобразователей от температуры его поверхности // Zbiór artykułów naukowych recenzowanych. – С. 74.
9. Повышение коэффициента полезного действия в результате изменения магнитодвижущей силы обмоток машин переменного тока / И.К. Исмоилов, З.З. Туйчиев, Б.Б. Байназаров, Д.А. Турсунов [и др.] // Проблемы современной науки и образования. – 2019. – № 11 (144). Ч. 1. – С. 54–58.
10. Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения / З.З. Туйчиев, И.К. Исмоилов, Д.А. Турсунов, Б.Б. Бойназаров // Проблемы науки. – М., 2019. – № 10 (46). – С. 15–18.
11. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов. – М. : Высшая школа, 1996. – С. 40–42..
12. Халилова Ф.А., Бойназаров Б.Б. Характеристика дугогасящих реакторов, применяемых для компенсации емкостных токов замыкания // Проблемы науки. – М., 2019. – № 10 (46). – С. 11–15.
13. Холиддинов И.Х., Туйчиев З.З. Анализ расчета сложных электрических схем в программе Multisim / главред. С.М. Ахметов, д-р техн. наук; зам. главред. Р.М. Ахмеднабиев, канд. техн. наук; члены ред. коллегии. – 2021. – С. 11.
14. Электрические цепи, содержащие нелинейные элементы, и методы их расчета / Т.К. Жабборов, Ф.Н. Насретдинова, Б.Б. Бойназаров, К.Р. Эргашев // Вестник науки и образования. – 2019. – № 19 (73). Ч. 2. – С. 10–13.
15. Эргашев К.Р., Абдуллаев А.А. Импульсный источник питания для светодиодных осветителей // Universum: технические науки. – 2020. – № 12-5 (81) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/impulsnyy-istochnik-pitaniya-dlya-svetodiodnyh-osvetiteley (дата обращения: 16.10.2021).
16. Этапы разработки двигателя Стирлинга / Б.Б. Бойназаров, Б.А. Шерматов, О.О. Бокиев, Т.Т. Нематов // Проблемы современной науки и образования. – 2020. – № 2 (147). – С. 13–16.
17. Этапы разработки двигателя Стирлинга / Б.Б. Бойназаров, Б.А. Шерматов, О.О. Бокиев, Т.Т. Нематов // Проблемы современной науки и образования. – 2020. – № 2 (147) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/etapy-razrabotki-dvigatelya-stirlinga (дата обращения: 16.10.2021).
18. Elektrotexnikaning nazariy asoslari / K. Alimxodjayev, B. Abdullayev, K. Abidov, M. Ibadullayev. – Toshkent : Fan va texnologiya, 2015. – 42 b.
19. Elektrotexnikaning nazariy asoslari / S.F. Amirov, M.S. Yoqubov, N.G’. Jabborov. – Toshkent, 2006. – B. 58–62.
20. Generating electricity using sterling engines at condensing heat stations / Б.Б. Бойназаров, И.М. Турсунов, М.Д. Рахмонов, И.А. Умаров [и др.] // International scientific review of the problems and prospects of modern science and education (Boston. USA, Оctober 22–23, 2019). – Р. 39–42.
21. Matlab asoslari / T. Dadajonov. – Fargana, 2007.
22. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/NI_Multisim.
23. URL: https://hozir.org.
24. URL: https://n.ziyouz.com.
25. URL: https://qipu.ru/.