UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY

w Bydgoszczy

Wydział Telekomunikacji i Elektrotechniki

Instytut Elektrotechniki

Zakład Elektroenergetyki

TECHNOLOGIA INFORMACYJNA

LABORATORIUM

ROK I SEM. I

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA VI

Arkusz kalkulacyjny Microsoft Excel

– zadania z elektrotechniki

Opracował: dr inż. Marcin Drechny

Wrzesień 2008 r.

2

1. Cel ćwiczenia

Celem tego ćwiczenia utrwalenie wiadomości związanych z pakietem Excel oraz wykorzystaniu arkusza do prostych obliczeń zadań związanych z elektrotechniką.

2. Wprowadzenie

Obowiązuje materiał zawarty w poprzednich ćwiczeniach związanych z pakietem EXCEL – punkt 2 ( wprowadzenie ) w ćwiczeniu nr 3, 4 i 5 .

3. Przebieg ćwiczenia – zadania do wykonania

Zadanie lub zadania do realizacji wybierane są przez prowadzącego zajęcia. Studenci mogą otrzymać różne zadania do wykonania. Po otrzymaniu zadań uzgadniają z prowadzący parametry wejściowe do zadania.

3.1. Zadanie 1 – Obliczanie szeregowego obwodu rezonansowego.

Zrealizować arkusz do obliczenia szeregowego obwodu rezonansowego RLC

przedstawionego na poniższym rysunku.

i

R

UR

e

L

UL

C

UC

Danymi wejściowymi są: wartość maksymalna Em źródła napięcia siły elektromotorycznej e =Emsin(ωt) oraz pulsacja ω=2Πf, rezystancja rezystora R, indukcyjność L, pojemność kondensatora C.

Na podstawie powyższych danych arkusz powinien wyznaczać:

-

moduł impedancji obwodu

2



1 

|Z(jω)|=

2

R +  L

ω −





ω C 

3

1

-

pulsacje rezonansową ωo=

LC

-

dla określonego przedziału ωp-ωd ωp+ωg wyznaczać moduł impedancji obwodu w funkcji pulsacji Z(jω), oraz wartość maksymalną prądu w funkcji pulsacji Im(ω).

3.2. Zadanie 2 – Charakterystyki połączeń równoległych oporów nieliniowych.

Dla podanego niżej schematu obliczyć rezystancję zastępczą R(T) = R1(T) // R2(T) R1(T)

R2(T)

gdzie:

R1(T) = 100 exp( T/100 ) [Ω]

R2(T) = 200 exp( T/100 ) [Ω] T – temperatura w ˚C

Przy założeniu, że układ może pracować w zakresie temperatur podanych przez prowadzącego należy wyznaczyć:

-

charakterystyki obu elementów oporowych,

-

charakterystykę oporu całkowitego układu R(T) = R1(T) // R2(T) 3.3. Zadanie 3 – Charakterystyki połączeń równoległych rezystorów.

R

R

1

4

R1= 100 Ω

R2

R2= 150 Ω

R3= 200 Ω

R3

R4= 50 Ω

Dla układu podanego powyzej wyznaczyć:

-

wzór na rezystancję zastępczą obwodu,

-

tabelę funkcji Rzast(R2) przy R2 zmieniającym się w zakresie od 0 do 200 Ω co 1 Ω,

4

-

wykres liniowy dla Rzast(R2) przy R2 zmieniającym się w zakresie od 0 do 200 Ω,

-

charakterystyki dla trójwymiarowego wykresu liniowego i warstwowego Rzast = f (R2, R4) dla R2 = 0 – 150 Ω i R4= 0 – 50 Ω

3.4. Zadanie 4 – Obwód nieliniowy.

I

U

RN

Obliczyć wartość prądu stałego I , dla którego moc pobierana przez opór nieliniowy



I 

R

 − 

N o charakterystyce U = 2I exp 

 jest maksymalna ( PN → max ).



2 

Wyznaczyć charakterystyki I = f (RN), P = f ( I ),

Do rozwiązania zadania użyć modułu SOLVER

3.5. Zadanie 5 – Rezystancja bocznika.

r

r

mV

R

=

Ip

b

I

Ub

− 1

I

Rb

p

I

Dla wartości Ub i r zadanych przez prowadzącego

wyznaczyć I = f (Rb) oraz dla wartości Rb =0,01 Ω wyznaczyć funkcję I = f (r).

3.6. Zadanie 6 – Układ różniczkujący.

R2

C

+

u

-

wej

uwyj

R1

Dla układu różniczkowego przy napięciu wejściowym uwej(t) = A sin(ωt) wyznaczyć charakterystykę napięcia wyjściowego uwyj(t) według zależności: du

u

wej

wyj(t) = -R2C

dt

Parametry A, R2, C, f oraz przedział czasu t dla napięcia wejściowego podaje prowadzący zajęcia

3.7. Zadanie 7 – Ładowanie i rozładowywanie kondensatora.

ładowanie

rozładowanie

RŁ

E

C

Ro

Przedstawić na wykresach liniowych proces ładowania i rozładowywania kondensatora (

napięcie uc(t)) dla wartości E, RŁ,Ro,C według następujących zależności: proces ładowania kondensatora



− t 

u ( t) =

τ

E 1 e

c

 −





 τ =RŁC

proces rozładowania kondensatora

 − t 

u ( t) =

 τ 

E e

c







 τ =RoC

6

Przedstawić charakterystykę prądu ładowania kondensatora i(t) oraz charakterystykę napięcia na rezystorze RŁ

t

E

−τ

i t

( ) =

e

R

Ł

t

−τ

u

t

( ) = E ⋅ e

R

τ =R

Ł

ŁC

3.8 Zadanie 8 – Ładowanie i rozładowywanie kondensatora przy wymuszeniu okresowym R

e(t)

C

Przedstawić wykres napięcia na kondensatorze uc(t) dla kilku okresów wymuszenia sinusoidalnego i prostokątnego e(t). Amplitudy wymuszeń oraz wartosci R i C podaje prowadzacy zajecia.

u ( t )

t

= i

∫ ( t ) dt + u (0 )

c

c

c

0

1

u

e − u

R

u

∆

=

i

t

∆

i

c

=

=

c

c

C c

R

R

t

e

uc

i

∆uc

0

-10

0.1

.

.

.

.

.

.

1.5

10

7

4. Proponowana literatura:

[1] Michalski W., Arkusze kalkulacyjne w zastosowaniach praktycznych : Excel 5, Quattro Pro 6, Zakład Nauczania Informatyki Mikom, Warszawa, 1996,

[2] Szymacha I., Ć wiczenia z arkusza kalkulacyjnego Excel, Zakład Nauczania Informatyki Mikom, Warszawa, 1995,

[3] Łuszczyk E., Kopertowska M., Ć wiczenia z Excel 2003 : wersja polska, Wydawnictwo Mikom, Warszawa, 2004,

[4] Kandzia T., Klik S., Excel : wersja 7.0 dla WIN '95, Wydawnictwo PLJ, Warszawa, 1996,

[5] Korol J., Excel 5 : krok po kroku, Zakład Nauczania Informatyki Mikom, Warszawa, 1994,

[6] Korol J., Chmielewska A., Excel 97 : krok po kroku, Zakład Nauczania Informatyki Mikom, Warszawa, 1998,

[7] Chester T., Excel 7 dla Windows 95 : od podstaw do mistrzostwa, Komputerowa Oficyna Wydawnicza Help, Warszawa, 1996,

[8] Harvey G., Excel 7 dla Windows 95 dla opornych : wersja polska, Oficyna Wydawnicza Read Me, Warszawa, 1996,

[9] Hoffman F., Tatarkiewicz Ł., Excel 7.0 dla Windows 95, Exit, Warszawa, 1996,

[10] Bucki A. L., Kinlan J., Tucker S., EXCEL 97 : narzę dzia praktyczne, Wydawnictwo Mikom, Warszawa, 1998,

[11] Tor A., Excel 97 : nauka przez ć wiczenia, Tortech, Warszawa, 1998,

[12] Hardy P., Thomsen K., Excel 97 : samouczek dla każ dego, Egmont Polska, Warszawa, 1999,

[13] Warner N., Excel 2000, Dom Wydawniczy Rebis, Poznań, 2000,

[14] Uss S., Excel 2000 PL, Komputerowa Oficyna Wydawnicza Help, Warszawa, 1999,

[15] Ivens K., Carlberg C., Excel 2002 PL : księ ga eksperta, Helion, Gliwice, 2002,

[16] Masłowski K., Excel w praktyce : przykłady i ć wiczenia, Edition 2000, Kraków, 2000,

[17] Stinson C., Dodge M., Microsoft Excel 2002 dla ekspertów, Wydawnictwo RM, Warszawa, 2003,

[18] Dodge M., Stinson C., Podrę cznik Microsoft Excel 2000, Wydawnictwo RM, Warszawa, 1999.