Ich erzähle Ihnen von meiner Arbeit, die ich bei meinem früheren Job verwendet habe. Der Unterricht in theoretischer Elektrotechnik umfasst die Lösung zahlreicher Probleme und die Durchführung von Experimenten im Labor. Natürlich ist es ratsam, die Ergebnisse der Problemlösung oder der Durchführung eines Experiments zu überprüfen - was ist, wenn ein Fehler aufgetreten ist?
Versteckter TextDas Gleichgewicht der elektrischen Kapazitäten ist sicherlich eine gute Sache, aber Sie können auch einen Fehler machen. Simulation kommt zur Rettung. Simulatoren für elektrische Schaltkreise haben eine lange Geschichte, und die Zusammenstellung eines Gleichstromkreismodells, beispielsweise in LTspice, ist kein Problem. Dies ist jedoch der Fall, wenn der Schüler einen Laptop oder eine ausreichende Flotte von Computern im Klassenzimmer hat. Und das passiert nicht immer und nicht überall :-) Es gibt Simulatoren mit einer grafischen Oberfläche für Smartphones, aber die Bequemlichkeit ihrer Verwendung ist ein strittiger Punkt. Aber selbst wenn der Simulator verfügbar ist, gibt es ein besonderes Problem bei der Simulation des stationären Modus von sinusförmigen Stromkreisen. Wenn sie im " transienten " Modus modelliert werden, stellt sich die Frage unter Berücksichtigung der Dauer des Übergangsprozesses, der beim Einschalten der Schaltung auftritt - das Problem ist die " stationäre Erkennung ". Aber Sie sagen, es gibt einen " AC-Analyse " -Modus. Dies ist natürlich wahr, aber die Bequemlichkeit seiner Verwendung und Interpretation seiner Ergebnisse bei der Lösung des Bildungsproblems der Berechnung des sinusförmigen Stromkreises ist ein großer Fan. Und der Simulator weiß auch nichts über Blind- und Vollleistungen, und die Ermittlung der Leistungsmesserwerte ist alles andere als trivial.
Ich entschied mich für die Erstellung eines minimalistischen Simulators für lineare Stromkreise mit Gleich- und
Sinusstrom FoxySim mit Texteingabe für eine Schaltungsbeschreibung, für die ein Gerät mit einem Browser und die Möglichkeit zur Eingabe von Text + Internetzugang erforderlich sind.
Ein Browser kann alles sein, auch ein Text - zum Beispiel eine Simulation in
Lynx :
Die Schaltung der zu berechnenden Schaltung wird durch eine
Netzliste beschrieben , die aus Anweisungen, Beschreibungen von Komponenten und Kommentaren besteht:
Ich habe das Beschreibungsformat im Geiste von
SPICE mit Ergänzungen erstellt, die speziell auf den Unterricht in theoretischer Elektrotechnik (Messinstrumente, komplexe Größen usw.) abzielen.
Wir geben beispielsweise eine Liste von Verbindungen in das Textfeld ein (die
meisten Linien haben eine ziemlich einfache Struktur für Elemente: Name, Startknoten, Endknoten, nominal; für Amperemeter und Voltmeter: Name, Wicklungsstartknoten, Wicklungsendknoten, mit Wattmeter etwas komplizierter - er hat zwei integrierte Wicklungen :-); Sie können auch den als Parameter angegebenen EMF-Wert bemerken, um die gleiche Zahl nicht dreimal zu wiederholen..AC 50 VA 1 0 {E} 0 VB 2 0 {E} -120 VC 3 0 {E} 120 .PARAM E 220 PW1 1 4 1 3 PW2 2 5 2 3 PAA 4 6 PAB 5 7 PAC 3 8 R1 6 9 500 L1 7 9 300m C1 8 9 50u PVA 6 9 PVB 7 9 PVC 8 9 PVN 9 0 .END
Drücken Sie die Taste "Start!" und erhalte das Ergebnis :-)
Die eingegebene Beschreibung des Schemas wird in
Cookies gespeichert, Sie können die Schnittstellensprache wechseln.
Der Simulator wird ohne Lust auf
Go (ich bin begeistert von dieser Sprache) in Form einer
Webanwendung implementiert.
Um elektrische Schaltkreise zu simulieren, habe ich die
MNA- Methode verwendet.
Der Simulator ist unter
http://sim.foxylab.com verfügbar
Der Projektcode wird auf GitHub veröffentlicht .Hier einige Beispiele:
DC-SchaltungssimulationSchema:
Liste der Verbindungen:
.DC V1 1 0 10 R1 1 2 5 R2 2 0 15 R3 2 3 20 V2 3 0 30 I1 2 0 5 .END
Ergebnis:
Simulation eines linearen sinusförmigen StromkreisesSchema:
Liste der Verbindungen:
.AC 50 V1 1 0 100 0 PW1 1 2 1 0 PQ1 2 3 2 0 PF1 3 4 3 0 PA1 4 5 PV1 1 0 R1 5 6 50 L1 6 7 100m C1 7 0 80u .END
Ergebnis:
Simulation einer komplexen asymmetrischen Dreiphasenschaltung mit komplexen WiderständenSchema:
Liste der Verbindungen:
.AC 50 VA 1 0 {E} 0 VB 2 0 {E} -120 VC 3 0 {E} 120 .PARAM E 220 PW1 1 4 1 3 PW2 2 5 2 3 Z1 4 6 8 30 Z2 5 7 12 -50 Z3 3 8 10 90 Z4 6 7 15 0 Z5 7 8 6 -30 Z6 6 8 18 60 .END
Ergebnis:
Eine kurze Beschreibung des Formats von Direktiven und Beschreibungen von Elementen finden Sie
hier (Schaltfläche
)
Eine ausführliche Beschreibung des Simulators finden Sie
hier .
Ein kurzes Video, das den Prozess der Modellierung eines sinusförmigen Stromkreises zeigt -