Я решил сотворить минималистичный симулятор линейных электрических цепей постоянного и синусоидального тока FoxySim с текстовым вводом описания цепи, для использования которого требуется устройство с браузером и возможностью ввода текста + доступ в Интернет.
Браузер может быть любым, даже текстовым — вот, например, симуляция в Lynx:
Схема рассчитываемой цепи описывается списком соединений (netlist), состоящим из директив, описаний компонентов и комментариев:
Формат описания я сделал в духе SPICE с добавлениями, нацеленными именно на использование при преподавании теоретической электротехники (измерительные приборы, комплексные величины etc).
Вводим в текстовое поле список соединений, например, вот такой (большая часть строк имеет довольно простую структуру — для элементов: имя, начальный узел, конечный узел, номинал; для амперметров и вольтметров: имя, узел начала обмотки, узел конца обмотки, с ваттметром малость посложнее — у него обмоток цельных две:-); также можно заметить значение ЭДС, заданное как параметр — чтобы не повторять одно и то же число трижды)
.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
.ENDнажимаем кнопку «Пуск!» и получаем результат :-)
Введенное описание схемы сохраняется в cookies, можно переключать язык интерфейса.
Симулятор без лишних затей реализован на Go (я в восторге от этого языка) в виде Web-приложения.
Для моделирования электрических цепей я использовал MNA-метод.
Симулятор доступен по адресу http://foxylab.com:7777
Код проекта выложен на GitHub.
Вот ряд примеров:
моделирование цепи постоянного тока
Схема:
Список соединений:
.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
.ENDРезультат:
моделирование линейной цепи синусоидального тока
Схема:
Список соединений:
.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
.ENDРезультат:
моделирование сложной несимметричной трехфазной цепи с комплексными сопротивлениями
Схема:
Список соединений:
.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
.ENDРезультат:
Краткое описание формата директив и описаний элементов доступно здесь (кнопка
)Подробное описание симулятора можно посмотреть здесь.
Небольшое видео, иллюстрирующее процесс моделирования цепи синусоидального тока —
Комментарии (12)
FGV
28.12.2018 07:51Прикольно, но графики не хватает.
MNA это я так понимаю модифицированный метод узловых потенциалов?
PS графическая версия
Alyoshka1976 Автор
28.12.2018 12:06MNA — да, модифицированный МУП.
Симпатичная штука, но как насчет задания не реактивных сопротивлений, а емкостей, индуктивностей и указания частоты, дробных и кратных приставок, источников тока, индуктивных связей, зависимых источников, ваттметров, варметров, фазометров etc?
P.S. Графика не предусмотрена изначально, для целей проверки расчетов или экспериментов это не требуется.FGV
28.12.2018 12:14но как насчет задания не реактивных сопротивлений, а емкостей, индуктивностей и указания частоты, дробных и кратных приставок, источников тока
все это есть.
индуктивных связей, зависимых источников
индуктивных связей нема. а вот что есть зависимые источники?
Alyoshka1976 Автор
28.12.2018 12:19ИНУН, ИНУТ, ИТУТ, ИТУН.
ваттметры, варметры есть?
или активные, реактивные, полные потребляемые и вырабатываемые мощности для элементов?
вольтметры, включенные между двумя произвольными точками цепи?FGV
28.12.2018 12:34ИНУН, ИНУТ, ИТУТ, ИТУН.
нету. да и зачем они в "статике"?
активные, реактивные, полные потребляемые и вырабатываемые мощности для элементов?
считаются для каждого элемента: активная, реактивная и полная.
Alyoshka1976 Автор
28.12.2018 12:39причем здесь «статика»? Цепи с управляемыми источниками — традиционный раздел ТОЭ.
ваттметры есть? чтобы, например, проверить показания ваттметров по методу двух ваттметров?
вольтметры, включенные между двумя произвольными точками цепи?
P.S. Я сделал свой симулятор так, чтобы вычислительный эксперимент мог полностью заменить физический, т.е. в таблице с показаниями приборов можно делать две строчки — для натурного и вычислительного эксперимента и сверять значения.FGV
28.12.2018 13:00причем здесь «статика»? Цепи с управляемыми источниками — традиционный раздел ТОЭ.
Статика в том что решается система линейных уравнений, для нарисованной цепи. И ничего больше. Зачем тут управляемый источник нужен? Если уж вводить управляемые источники то надо переходить к дифурам, т.е. по сути к переходным процессам в электрических цепях.
ваттметры есть?
Повторюсь — нету. Зато есть рассчет мощности для каждого элемента цепи.
вольтметры ...
Тоже нету. Но народ использует источник тока с J=0 (напряжение на нем рассчитывается).
Alyoshka1976 Автор
28.12.2018 13:09Управляемые источники и дифференциальные уравнения НИКАК не связаны напрямую между собой, они бывают и в цепях постоянного тока, можете вот тут посмотреть www.ess-ltd.ru/elektro/raschet-zavisis.php. Но мой симулятор умеет их готовить и для синусоидального тока :-)
Расчет мощности для каждого элемента цепи не может заменить определение показаний ваттметров (в методе двух ваттметров, например, показания каждого из них в отдельности вообще не имеют физического смысла).FGV
28.12.2018 13:19Управляемые источники и дифференциальные уравнения НИКАК …
Ок. По сути получаем то же что и для индуктивносвязанных катушек.
Расчет мощности для каждого элемента цепи не может заменить определение показаний ваттметров…
Сложить мощи и получить показания ваттметра по результатам рассчета не так уж и сложно.
andreyorst
28.12.2018 12:09В свое время игрался вот с такой штукой. Не совсем тоже самое, но может кому-то пригодитсяю
Alyoshka1976 Автор
28.12.2018 12:13Тоже симпатичная штука, но для десктопа IMHO творение «Панамы» Майка получше будет, а на смартфоне юзабилити этого апплета под большим вопросом.
CKOPOCTb
Эх, такое бы в студенческие годы на ТОЭ(((