NUOLATINĖS SROVĖS ELEKTROS GRANDINIŲ TYRIMAS TAIKANT BAIGTINIŲ ELEMENTŲ METODĄ

Abstract

Gebėjimas matematiškai modeliuoti, tirti, analizuoti ir skaičiuoti elektros grandines yra vienas svarbiausių reikalavimų, keliamų Elektronikos ir elektros inžinerijos studijų krypties studentams. Nesudėtingos nuolatinės srovės elektros grandinės, sudarytos iš kelių nuosekliai ar lygiagrečiai sujungtų varžinių elementų tyrimas, studentams nėra labai sudėtingas uždavinys. Tokios grandinės pagrindiniai elektriniai dydžiai – ekvivalentinė varža, srovės pratekančios per kiekvieną varžinį elementą (rezistorių), įtampa ir galia kiekviename elemente – nesunkiai apskaičiuojami. Tačiau sujungus šakotąją grandinę su daugiau varžinių elementų, minėtuosius dydžius apskaičiuoti sunkiau. Sudėtingesnėms elektros grandinėms tirti naudojamos paplitusios universalios ar specializuotos kompiuterinės programos. Tokios, kaip: Ansys/Emag, SolidWorks Electrical ir pan., kurios ne tik paspartina skaičiavimus ir vizualizuoja gautus tyrimo rezultatus, bet padeda išvengti skaičiavimo paklaidų. Norint išmokti deramai naudotis tokiomis programomis, neužtenka išmanyti tik elektros grandinių teoriją, bet būtina įsisavinti esmines baigtinių elementų metodo, kuriuo remiantis jos ir buvo sukurtos, idėjas. Šiame straipsnyje supažindinama su baigtinių elementų metodo pagrindais ir baigtinių elementų modelių, skirtų nuolatinės srovės elektros grandinėms tirti, sudarymo principais; pateikiami skaičiavimo pavyzdžiai. Išsamiau visus baigtinių elementų metodo aspektus paaiškina programavimo terpėje MatLab parašyta programa, skirta nuolatinės srovės grandinėms tirti. Ši programa validuota naudojant Electronics Workbench (MultiSIM Schematics) kompiuterinę programą.