Riešenie rovníc s aplikáciou na elektrické obvody

Σχετικά έγγραφα
Riešenie úloh v simulačnom jazyku MATLAB s využitím skriptov a funkcií

Riešenie lineárnych elektrických obvodov s jednosmernými zdrojmi a rezistormi v ustálenom stave

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

1. VZNIK ELEKTRICKÉHO PRÚDU

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

RIEŠENIE WHEATSONOVHO MOSTÍKA

Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

MOSTÍKOVÁ METÓDA 1.ÚLOHA: 2.OPIS MERANÉHO PREDMETU: 3.TEORETICKÝ ROZBOR: 4.SCHÉMA ZAPOJENIA:

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

Princípy platné v elektrických obvodoch.

6 Limita funkcie. 6.1 Myšlienka limity, interval bez bodu

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.7. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

Meranie na jednofázovom transformátore

Úvod do lineárnej algebry. Monika Molnárová Prednášky

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

Laboratórna práca č.1. Elektrické meracie prístroje a ich zapájanie do elektrického obvodu.zapojenie potenciometra a reostatu.

Obvod a obsah štvoruholníka

v d v. t Obrázok 14.1: Pohyb nabitých častíc vo vodiči.

REZISTORY. Rezistory (súčiastky) sú pasívne prvky. Používajú sa vo všetkých elektrických

Integrovanie racionálnych funkcií

1. písomná práca z matematiky Skupina A

Otáčky jednosmerného motora

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ M A T E M A T I K A

Ekvačná a kvantifikačná logika

Obr. 4.1: Paralelne zapojené napäťové zdroje. u 1 + u 2 =0,

Komplexné čísla, Diskrétna Fourierova transformácia 1

7 Derivácia funkcie. 7.1 Motivácia k derivácii

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

Ohmov zákon pre uzavretý elektrický obvod

Numerické metódy Zbierka úloh

Rozsah akreditácie 1/5. Príloha zo dňa k osvedčeniu o akreditácii č. K-003

Úvod do lineárnej algebry

STRIEDAVÝ PRÚD - PRÍKLADY

MIDTERM (A) riešenia a bodovanie

Elektrický prúd v kovoch

24. Základné spôsoby zobrazovania priestoru do roviny

Elektrický prúd v kovoch

1. laboratórne cvičenie

Model redistribúcie krvi

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.5. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

Technická univerzita v Košiciach. Zbierka riešených a neriešených úloh. z matematiky. pre uchádzačov o štúdium na TU v Košiciach

1.4 Rovnice, nerovnice a ich sústavy

Jednotkový koreň (unit root), diferencovanie časového radu, unit root testy

Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej x. Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej y. Ak existuje limita.

x x x2 n

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

TREDNÁ ODBORNÁ ŠKOLA STRÁŽSKE PRACOVNÝ ZOŠIT. k predmetu Matematika pre

u R Pasívne prvky R, L, C v obvode striedavého prúdu Činný odpor R Napätie zdroja sa rovná úbytku napätia na činnom odpore.

M8 Model "Valcová a kužeľová nádrž v sérií bez interakcie"

1. Určenie VA charakteristiky kovového vodiča

Transformátory 1. Obr. 1 Dvojvinuťový transformátor. Na Obr. 1 je naznačený rez dvojvinuťovým transformátorom, pre ktorý platia rovnice:

Odporníky. 1. Príklad1. TESLA TR

ELEKTROTECHNICKÉ PRAKTIKUM (Návody na cvičenia)

Numerické metódy Učebný text pre bakalárske štúdium


Faculty of Mathematics, Physics and Informatics Comenius University Bratislava. NumDif

Riešenie sústavy lineárnych rovníc. Priame metódy.

Goniometrické rovnice riešené substitúciou

,Zohrievanie vody indukčným varičom bez pokrievky,

PRINCÍPY MERANIA MALÝCH/VEĽKÝCH ODPOROV Z HĽADISKA POTREBY REVÍZNEHO TECHNIKA

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

Život vedca krajší od vysnívaného... s prírodou na hladine α R-P-R

Obsah. 1.1 Základné pojmy a vzťahy Základné neurčité integrály Cvičenia Výsledky... 11

Analýza poruchových stavov s využitím rôznych modelov transformátorov v programe EMTP-ATP

Základné pojmy v elektrických obvodoch.

3. Meranie indukčnosti

2 Kombinacie serioveho a paralelneho zapojenia

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.8. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

Vlastnosti regulátorov pri spätnoväzbovom riadení procesov

Cvičenia z elektrotechniky I

Základné vzťahy medzi hodnotami goniometrických funkcií

Obsah. 1.1 Reálne čísla a ich základné vlastnosti Komplexné čísla... 8

1 Prevod miestneho stredného slnečného času LMT 1 na iný miestny stredný slnečný čas LMT 2

Rozsah hodnotenia a spôsob výpočtu energetickej účinnosti rozvodu tepla

Tomáš Madaras Prvočísla

MERANIE NA TRANSFORMÁTORE Elektrické stroje / Externé štúdium

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.2. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č. 11. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

CHÉMIA Ing. Iveta Bruončová

Matematika 2. časť: Funkcia viac premenných Letný semester 2013/2014

4. Výrokové funkcie (formy), ich definičný obor a obor pravdivosti

Cieľom cvičenia je zvládnuť riešenie diferenciálnych rovníc pomocou Laplaceovej transformácie,

Úloha č. 8: Meranie výkonu v 3-fázovom obvode

Súčtové vzorce. cos (α + β) = cos α.cos β sin α.sin β cos (α β) = cos α.cos β + sin α.sin β. tg (α β) = cotg (α β) =.

R//L//C, L//C, (R-L)//C, L//(R-C), (R-L)//(R-C

Numerické metódy matematiky I

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

Pasívne prvky. Zadanie:

1. OBVODY JEDNOSMERNÉHO PRÚDU. (Aktualizované )

MATEMATIKA I ZBIERKA ÚLOH

Funkcie - základné pojmy

PODMIENKY NA ÚSEŠNÉ ABSOLVOVANIE PREDMETU: TE1

Metodicko pedagogické centrum. Národný projekt VZDELÁVANÍM PEDAGOGICKÝCH ZAMESTNANCOV K INKLÚZII MARGINALIZOVANÝCH RÓMSKYCH KOMUNÍT

OTÁZKY SKÚŠKA z TE 2

Transcript:

Zadanie č.1 Riešenie rovníc s aplikáciou na elektrické obvody Nasledujúce uvedené poznatky z oblasti riešenia elektrických obvodov pomocou metódy slučkových prúdov a uzlových napätí je potrebné využiť pri riešení zadania č. 1. Vzorové zadanie číslo 1 sa nachádza nižšie. Metóda slučkových prúdov je založená na poznatku, že prúdy vo vetvách stromu grafu sú jednoznačne určené prúdmi v nezávislých vetvách grafu spočíva v aplikácii 2. Kirchhoffovho zákona na všetky základné slučky grafu za predpokladu, že nimi tečie fiktívny, tzv. slučkový prúd, čím získame podmienkové rovnice pre daný obvod. Postup 1. Zvolíme si smery slučkových prúdov v jednotlivých slučkách, smery napätia na zdrojoch a prúdy pretekajúce rezistormi. R I 1 1 s3 s1 R2 I5 R I 2 U1 R5 s2 I3 3 U2 R4 2. I4 Zistíme či sa v niektorej vetve nenachádza prúdový zdroj, potom sa hodnota slučkového prúdu bude rovnať prúdu zdroja s kladným alebo záporným znamienkom závisiacim od orientácie týchto prúdov. R4 I2 S3 R4 R5 Is1 = I2 I2 S3 R5 Is1 = -I2 3. Rovnice zostavujeme nasledovne: slučkovým prúdom danej slučky vynásobíme súčet odporov danej slučky, ak niektorý rezistor susedí s ďalšími slučkami, potom odčítame ich súčin (odporu a slučkového prúdu), a nakoniec ak sa nachádza v slučke aj napäťový zdroj pričítame ho s kladným alebo záporným znamienkom podľa jeho smeru prúdenia.

4. Za jednotlivé odpory a napätia a prúdy zdrojov dosadíme ich hodnoty a zapíšeme do rozšírenej matice (prúdy, ktoré sme dostali v 2.bode už do tejto matice nezapisujeme), z ktorej vypočítame hodnoty zvyšných slučkových prúdov. Konštanty dávame na pravú stranu matice. Ak sme zostavili rovnice správne matica by mala byť zrkadlová vzhľadom na hlavnú diagonálu. 5. Vytvoríme si podmienkové rovnice, z ktorých dostaneme konkrétne prúdy na jednotlivých rezistoroch. Metóda uzlových napätí je založená na poznatku, že napätia na nezávislých vetvách grafu sú jednoznačne určené napätiami na vetvách stromu grafu. spočíva v aplikácii 1. Kirchhoffovho zákona na všetky nezávislé uzly grafu za predpokladu, že na vetvách stromu grafu sú fiktívne, tzv. uzlové napätia, čím získame podmienkové rovnice pre daný obvod 1. Zvolíme si smery napätia na zdrojoch, prúdy pretekajúce odpormi a refernenčný uzola označíme si aj zvyšné uzly. 0 U u1 R 1 I 1 R 2 U u2 R 3 1 2 2. Rovnice pre metódu uzlového napätia tvoríme nasledovne: pre každý uzol okrem referenčného vytvoríme rovnicu tak, že napätie od uzla vynásobíme súčtom prevrátených hodnôt odporov na prislúchajúcich vetvách a od toho odčítame súčin napätí a prevrátených hodnôt z susedných uzlov. Nakoniec ešte pričítame súčin napätia na napäťovom zdroji a súčet prevrátených hodnôt na spoločnej vetve. Vo vetva s ideálnym napäťovým zdrojom je uzlové napätie rovné napätiu na zdroji. 0 I 4 U u1 R 1 I 1 R 2 U u2 R 3 1 2

3. Zo zostavených rovníc zostavíme rozšírenú maticu dosadením za odpory a známe napätia ich hodnoty. Konštanty dávame na pravú stranu matice. Ak sme správne zostavili rovnice mala by byť matica zrkadlová vzhľadom na hlavnú diagonálu. 4. Vypočítaním matice dostaneme hodnoty uzlových napätí z ktorých si následne vytvoríme podmienkové rovnice pre výpočet jednotlivých prúdov. ZADANIE: Z navrhnutej topológie elektrického obvodu vypočítajte prúdy vo vetvách metódou slučkových prúdov (MSP) a metódou uzlových napätí (MUN). OBSAH ZADANIA: 1. Topológia obvodu, analytický výpočet pre obidve metódy a skúška správnosti. 2. Riešenie v programovom prostredí MATLAB s využitím funkcií (MSP a MUN). [minimálne požiadavky na elektrický obvod: 3 slučky, 5 rezistorov, 2 zdroje] ÚLOHA: Vyrieš zadaný obvod pomocou metódy slučkových prúdov a uzlových napätí a vytvor v programovom prostredí MATLAB program pre výpočet prúdov tohto obvodu. R 1 =2Ω U 1 =10 V R 1 R 2 R 3 R 2 =3Ω U 2 =10 V R 3 =2Ω =3Ω =2Ω 1.a) Slučkové prúdy S1: S2: S3: R 1 R 2 R 3 I1 s 3 s 1 U 1 s 2 U 2 I 4

Zo získaných rovníc vieme zostaviť maticu odporov, ktorá má tvar:. => => 1.b) Uzlové napätie 0 1: U u1 2: R 1 I 1 R 2 U u2 R 3 Zo získaných rovníc zostavíme maticu odporov: 1 2 I 4 => => otázka prečo vyšli aj záporné prúdy? Pre jednotlivé výpočty si vytvoríme samostatné funkcie a pre hlavný program vytvoríme skript, v ktorom naše vytvorené funkcie použijeme. Metóda pre výpočet slučkových prúdov a prúdov v jednotlivých vetvách MSP.m function I= MSP(U,R) % Funkcia pre výpočet metódou slučkových prúdov % vytvorte maticu A, ktorá bude obsahovať hodnoty ľavých strán rovníc A = [R(1)+R(2) -R(2) 0; -R(2) R(2)+R(3)+R(4) -R(3); 0 -R(3) R(3)+R(5)] % vytvorte maticu B, ktorá bude obsahovať hodnoty pravých strán rovníc B = [ - U(1); 0; - U(2)] %výpočet uzlových napätí realizujte ľavým delením IS = A\B

%dopočítajte zvyšné hodnoty prúdov I(1) = -IS(1); I(2) = IS(1) - IS(2); I(3) = IS(3) - IS(2); I(4) = -IS(2); I(5) = - IS(3); Metóda výpočtu uzlových napätí a prúdov v jednotlivých vetvách MUN.m function I=MUN(U,R) %metóda uzlových napätí %vytvorte maticu A, ktorá bude obsahovať hodnoty ľavých strán rovníc A = [(1/R(1)+1/R(2)+1/R(4)) -1/R(4); -1/R(4) (1/R(3)+1/R(4)+1/R(5)) ] %vytvorte maticu B, ktorá bude obsahovať hodnoty pravých strán rovníc B = [ U(1)*(1/R(1)); -U(2)*(1/R(5))] % výpočet uzlových napätí realizujte ľavým delením Uu = A\B %dopočítajte zvyšné hodnoty prúdov I(1) = (U(1)-Uu(1))/R(1); I(2) = Uu(1)/R(2); I(3) = Uu(2)/R(3); I(4) = (Uu(1)-Uu(2))/R(4); I(5) = (Uu(2)+U(2))/R(5); Skúška správnosti výpočtu skuska.m function skuska(i) if I(1)-I(2)-I(4)<1e-6 if I(4)+I(3)-I(5)<1e-6 if I(2)-I(1)-I(3)+I(5)<1e-6 disp('prúdy vo všetkých vetvách vyhovujú 1.KZ.') else disp('prúdy vo všetkých vetvách nevyhovujú 1KZ. ') end else disp('prúdy vo všetkých vetvách nevyhovujú 1KZ. ') end else disp('prúdy vo všetkých vetvách nevyhovujú 1KZ. ') end Prečo nie je možné v Matlab-e porovnávať s 0?

Hlavný program načítanie hodnôt odporov a napätí a použitie nami vytvoreních funkcií MUN a MSP hl_prog.m % zadávanie hodnôt odporov R1 = input ('Zadaj hodnotu R1 = '); R2 = input ('Zadaj hodnotu R2 = '); R3 = input ('Zadaj hodnotu R3 = '); R4 = input ('Zadaj hodnotu R4 = '); R5 = input ('Zadaj hodnotu R5 = '); disp('************************************************************') % zadávanie hodnôt prúdov U1 = input ('Zadaj hodnotu napäťového zdroja U1 = '); U2 = input ('Zadaj hodnotu napäťového zdroja U2 = '); disp('************************************************************') disp('') disp('') R = [R1, R2, R3, R4, R5 ]; U = [U1, U2 ]; disp ('metoda sluckovych prudov') I=MSP(U,R) disp('****************skúška******************') skuska(i) disp('************************************************************') disp('metoda uzlovych napati') I=MUN(U,R) disp('****************skúška******************') skuska(i)