ТОЭ Super Solver
(раздел находится в стадии разработки)

Руководство по использованию программы.

1. Этапы создания схемы сети постоянного тока.
2. 1. Запустить ТОЭ Super Solver (правда сначала его надо установить и зарегистрировать, как это сделать, описывается в readme).
   2. Главное окно ТОЭ Super Solver приведено ниже

   3. Рис 1.
      

   4. Следующим шагом должно стать создание элементов схемы. Сначала создаются узлы. Узлы это то к чему подходят ветви, некоторые ученые пишут, узлу должно подходить три ветви, чтобы он так назывался, некоторые считают, что две или одна. Правда, для уменьшения количества вычислений такой узел в расчетах может не учитываться, а ветви, которые к нему подходят заменяются одной ветвью. Разумеется, это относиться только к случаю, когда вы считаете вручную. Для современного компьютера это особого значения не играет. Для создания узла, нажать кнопку на панели
      
      Рис 2.
      элементов. (та которая с маленьким кружком :) ). Потом щелкнуть на том месте, где хотите создать узел. По аналогии создаются остальные узлы схемы. Программа сама назначает узлу его порядковый номер. Если вдруг захочется изменить нумерацию узлов, то следует сделать следующую процедуру. Щелкнуть правой кнопкой на узле и выбрать пункт меню свойства. В окне свойств, которое должно появится, введите нужный вам номер узла. Также вы можете удалить узел. Надеюсь, вы справитесь с этой сложной процедурой без дополнительных объяснений Рис3
      . Если узел расположен не совсем там, куда вы хотели его поместить, то его можно переместить в нужное место. Щелкните на узле правой кнопкой мыши и выберите пункт меню переместить. Далее нажать левой кнопкой на узле и не отпуская перетащить узел. Если вы следовали инструкциям, то у вас получилось, нечто вроде того , что приведено на рисунке ниже.
   5. Создание ветвей. Ветви, надеюсь вам понятно, что это такое, соединяют узлы. Можно сказать, что это проводники с бесконечно малым сопротивлением. Процесс создания ветвей несколько отличается от процесса создания узлов. Необходимо нажать кнопкуна панели инструментов. Далее указать узел начала ветви, щелкнув на нем левой кнопкой. Потом рисуются промежуточные точки ветви, когда вы решите, что пора заканчивать линию то щелкните на узле конца линии.
      (примечание рекомендуется не создавать узлы, к которым подходит 2 ветви или ветви без элементов)
      
      Рис 4
   6. Создание резисторов, ЭДС и источников тока. Если вы не знаете, для чего предназначены эти элементы, настоятельно советую, прочитать книжку, например Бессонова, Ионкина или краткую теорию в конце этого раздела. Для создания резистора, надо нажать на кнопку, а затем щелкнуть на ветви, куда вы хотите поместить резистор. Потом ввести численное значение сопротивления, и если надо исправить индекс. Рис 5.
      Для источников ЭДС и тока можно установить переключатель менять направление. Тогда элемент изменит направление на противоположное. Исправлять введенные параметры элементов, Выбрав пункт меню свойства, предварительно щелкнув на нужном элементе мышью.
      

   
   Рис 5.

3. И так, мы закончили создание своей первой схемы, однако, она загромождена хаотично расположенными обозначениями. Для
   Рис 6
   исправления этой хаотичности, следует переместить обозначения элементов в более целесообразные точки, . См перемещение элементов. Рис 7

   Если вам не нужны некоторые обозначения, например обозначения узлов или ветвей то вы можете запретить их показ, для этого в списке слоев напротив соответствующей категории надо убрать отметку(галочку). Рис 8.

   
   Рис 7
   
   
   Рис 8.

   После того как была создана схема, её можно сохранить. Правда, это можно было сделать и раньше, на любом этапе создания схемы.

4. Наступил торжественный момент. Схема создана, и можно двигаться дальше. Очень надеюсь, что мы не потратили много времени на создание схемы. Основная задача, которую, я ставил перед собой, когда начинал этот проект в 1997 году, сделать программу, которая решала бы задачи за вас. Причем, не просто находила ответ, но и каждый этап решения комментировала, как прилежный ученик или студент. Надеюсь, что ТОЭ Super Solver поможет лучше разобраться вам в, сложном для некоторых предмете ТОЭ (ТЭЦ). И сэкономить ваше время. И так, если вы знаете ТОЭ, то существуют несколько основных методов расчета цепей постоянного тока. Это метод узловых потенциалов, контурных токов и расчет по законам Кирхгоффа. Первые 2 метода, представляют собой модификацию расчета по законам Кирхгоффа. Эти преобразования указаны в теоретической части данного руководства. По моему, если вам нужны знания, а не оценки, стоит изучить этот вопрос.
5. 1. Решение методом узловых потенциалов. И так, преступим, почему метод узловых потенциалов? Потому - что он не требует создания контуров. И для пользователя ТОЭ Super Solver наиболее простой. Правда, менее понятный, с точки зрения физической сути явления. Количество уравнений для этого метода равно количеству уравнений по первому закону Кирхгоффа, обычно это число меньше на единицу количества узлов.
      Для расчета необходимо выбрать пункт меню или соответствующую кнопку на панели инструментов. Далее, обычно появляется окно с предложением выбрать узлы для расчета. Для этого надо выделить узлы в левой части окна и нажать кнопку .
      
      Рис 9
      Для того, чтобы переместить узлы обратно надо выделить их и нажать кнопку. Когда нужные узлы выделены то следует нажать кнопку ok(я конечно надеюсь, что количество узлов должно быть равно количеству уравнений по первому закону Кирхгоффа). Для цепей, не имеющих изолированных участков, в правую часть должны быть перенесены все узлы.
      Для чего тогда нужно это окно? А для того, чтобы можно было выбрать, для каких узлов составлять уравнения, а для каких нет, также чтобы можно было выбрать последовательность составления уравнений. Впрочем, если вам не хочется выбирать узлы то, можно отменить показ окна, в параметрах расчета. Для того чтобы изменить параметры надо выбрать пункт меню сервис параметры. Там же можно найти много других настроек, например, включать или не включать в отчет изображение схемы, исходные данные. Необходимо указать версию Word, которую вы используете. (Если вы используете word 7.0 то перед созданием отчета необходимо его запустить, для 97 этого делать не надо).
      Примечание если в вашей схеме имеются ветви с нулевым сопротивлением то следует установить параметр Преобразовывать схему перед расчетом.
      Итак, у нас есть результаты расчета подобные приведенным ниже.
      
   2. Схема цепи постоянного тока

      Исходные данные

      R2=10Ом; R3=15Ом; R4=14Ом; R5=10Ом; R6=10Ом;

      E1=10В; E2=6В;

      Решение

      j2·G22+j3·G23=I22

      j2·G32+j3·G33=I33

      (При выборе узлов первыми были указаны 2 и 3 узлы.)

      G22=1/R4+1/R2+1/R6=0,271429

      G23=-1/R4-1/R6=-0,171429

      G33=1/R3+1/R4+1/R5+1/R6=0,338095

      I22=E2/R2=0,6

      I33=-E1/R3=-0,666667

      0,27143j2-0,17143j3=0,6

      -0,17143j2+0,3381j3=-0,66667

      j2=1,4198

      j3=-1,2519

      j1=0

      I5=(j3-j1+E1)/R3=0,583206

      I6=(j3-j2)/R4=-0,19084

      I7=(j1-j2+E2)/R2=0,458015

      I8=(j3-j1)/R5=-0,125191

      I9=(j3-j2)/R6=-0,267176

      Вы можете исправить размер шрифта. Сохранить результат, можете просто распечатать и сдать на проверку преподавателю.
      Студенты, которые учатся на 4 и 5, я полагаю, спросят, о том, что при расчете необходимо задавать направление ветвей и как это сделать. Отвечаю на этот вопрос. Направление ветви задается при её создании, Ветвь направлена от узла, на который при создании нажали первым, к узлу который нажали вторым. Изменить направление ветви, можно установив в окне свойств ветви опцию, менять направление. Для того чтобы просмотреть направление ветви, требуется установить переключатель стрелка на линии

   3. Решение задач Законами Кирхгоффа. Законы Кирхгоффа наиболее простой, и интуитивно понятный метод. В этом я убедился когда, в свое время делал свою первую расчетку, там надо было рассчитать схему 4-мя методами. И первый правильный ответ у меня получился при решении законами Кирхгоффа, несмотря на то, что количество уравнений, составляемых по этому методу, больше чем при решении другими методами. Перед расчетом этим методом необходимо сформировать контура. Как вы уже, вероятно знаете, второй закон Кирхгоффа составляется для контуров. Для того чтобы сформировать контур. Надо нажать кнопку на панели. Или выбрать пункт меню. Далее следует, указать узел на схеме. С этого узла начинается создание контура. Следующий этап, указать ветвь, которая подходит к данному узлу. Узел с ветвью задают направление обхода контура. Потом по порядку указывают остальные ветви. Ветви формируемого контура выделяются красным цветом. Формирование контура заканчивается, когда образуется замкнутый путь по линиям контура. Количество контуров вычисляется по некоторым правилам. В литературе этот вопрос обычно запутывается, вероятно, специально, хотя я на этом не настаиваю. Рассчитывается он следующим образом. Количество уравнений по первому закону равно количеству узлов минус 1. Количество уравнений по второму закону определяется как количество ветвей минус количество узлов и минус количество ветвей с источниками тока и плюс 1.Отметим, что это справедливо только для случая цепи состоящей из одного целого фрагмента, если схема имеет несколько изолированных участков, то этот закон выглядит иначе. Пользователь может создать любое количество контуров. Для того чтобы просмотреть список контуров, удалить или изменить направление обхода контура необходимо нажать на кнопку или выбрать пункт меню.
      Продолжим дальше. Расчет производится следующим образом, нажать на кнопку , или выбрать пункт меню. Следующий шаг, выбор порядка следования узлов, для которых составляются уравнения по 1-му закону Кирхгоффа. Для схем, не имеющих полностью изолированных участков, выбираются все узлы.
      Далее выбираются контура для составления уравнений по второму закону Кирхгоффа. Внимание в контура, по которым составляют уравнения по второму закону Кирхгоффа не должны включать в себя ветвей с источниками тока. Итак мы получили отчет. С ним можно проделывать то же, что и с отчетом о решении методом узловых потенциалов.
   4. Решение методом контурных токов. Контура для метода контурных токов создаются аналогично созданию контуров для расчета по законам Кирхгоффа. С тем небольшим отличием, что если в схеме содержатся источники тока. То существуют следующие правила формирования контуров. Источники тока должны находится в независимых ветвях контуров, которые их содержат. Расчет по уравнениям таких контуров не проводится, Но взаимные проводимости с такими контурами учитываются при составлении уравнений по контурам не содержащим источников тока. Для расчета по методу контурных токов выберите пункт меню или нажмите кнопку. Далее следует выбрать контура для расчета. Первыми в списке контуров должны идти контура не содержащие источников тока. Затем в конце списка контура с источниками тока. Далее выбрать пункт меню или нажать кнопку.