Окно контекстной справки

Окно Context Help (контекстной справки) выводится на экран из пункта главного меню Help/Show Context Help или вводом <Ctrl-H> с клавиатуры.

При наведении курсора на объект лицевой панели или блок-диаграммы в окне Context Help (контекстной справки) появляются иконки подпрограммы ВП, функции, константы, элементов управления или отображения данных с указанием всех полей ввода/вывода данных. При наведении курсора на опции диалогового окна в окне Context Help (контекстной справки) появляется описание этих опций. При этом поля, обязательные для соединения, выделены жирным шрифтом, рекомендуемые для соединения поля представлены обычным шрифтом, а дополнительные поля – выделены серым или вообще не показаны.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Моделирование И измерение

переменных напряжений и токов

1. Цель работы

Виртуальное моделирование напряжений и токов, изменяющихся во времени по синусоидальному закону. Измерения в цепях переменного тока.

2. Теоретическая справка

В работе моделируются напряжения и токи, представляющие собой синусоидальные функции времени

, ,

а также мгновенная мощность

,

активная мощность (среднее за период значение мгновенной мощности)

.

Моделирование источника напряжения или тока, изменяющихся во времени по синусоидальному закону, в среде LabVIEW можно выполнить различными способами: вызвать генератор синусоидальных колебаний, записать выражение синусоидальной функции в формульном узле, вызвать синусоидальную функцию. В данной работе предусмотрены эти три способа задания напряжений и токов, изменяющихся по синусоидальному закону. Мгновенные значения напряжений, токов и мощности наблюдаются на виртуальных осциллографах.

Переменные токи и напряжения характеризуются их действующими значениями. Для синусоидальных токов и напряжений действующее значение (среднеквадратичное) связано с амплитудным (максимальным) значением соотношением и . Активная мощность определяется выражением .

В системе LabVIEW существуют специальные виртуальные приборы для определения действующих и средних за период значений измеряемых величин. Для измерения действующих значений (среднеквадратичных) применяется прибор RMS (Root mean square). Среднее за период значение измеряется прибором Mean. Показания этих приборов считываются при помощи цифровых индикаторов.

3. Рабочее задание

1. Смоделировать синусоидальное напряжение при помощи виртуального генератора синусоидальных колебаний. С этой целью вызвать генератор на панели блок-схем по пути Functions/Analyses/Waveform Generation/Sine Waveform. Для задания частоты, амплитуды и начальной фазы напряжения и для наблюдения полученной кривой создать на лицевой панели три цифровых источника (Controls/Numeric/Digital Control) и виртуальный осциллограф (Controls/Graph/Waveform Graph). Открыть терминалы генератора, для чего нажать ПКМ на его иконку и вызвать Visible Items/Terminals, после чего снова нажать ПКМ на иконку генератора и вызвать Help, чтобы определить точки подключения источников. Собрать блок-схему. Задать амплитуду напряжения и фазу (в градусах). Установить частоту (по умолчанию частота 10 Гц, на экране один период колебаний; задание f=2 означает двойную частоту, на экране будет изображено два периода). Задавая различные амплитуды, фазы и частоты, построить несколько осциллограмм синусоидального напряжения.

2. Собрать блок-схему для моделирования двух синусоидальных величин – напряжения и тока с применением синусоидальных функций и цикла по заданию For Loop (см. рис. 1). Цикл предназначен для выполнения заданного количества вычислений N. Рассмотрим в нашем примере вычисление синусоидальных функций на протяжении периода с интервалом 1 градус, при этом N=360. Цикл вызывается на панели блок-схем Functions/Structures/For Loop. Рамку цикла нужно растянуть за уголок до нужного размера (курсором «стрелка»). Внутрь цикла вносятся иконки синусоидальных функций, одна из которых изображает напряжение, а другая ток (Functions/Numeric/Trigonometric/Sine). На вход их подаются значения углов в радианах, поэтому при градусной мере задания углов их следует перевести в радианы по известному соотношению . Количество вычислений за один период в нашем случае N=360 (к терминалу N нужно подключить источник с числом 360). Текущий параметр цикла (синяя буква в рамке) соответствует количеству градусов и изменяется от 0 до 360. Начальная фаза задается прибавлением нужного количества градусов к параметру соответствующей синусоиды. Значения выходных величин синусоидальных функций умножаются соответственно на амплитудные значения напряжения и тока и наблюдаются на виртуальном осциллографе.

В работе предлагается смоделировать виртуальный прибор - двулучевой осциллограф. Для этого на лицевой панели вызывается осциллограф Waveform Graph. Курсором стрелка растянув Plot по вертикали, предусматривается возможность выведения второго графика. Затем следует нажать ПКМ на иконку осциллографа на панели блок-схем и вызвать построитель массива Array Tools/Build Array для объединения двух сигналов на входе осциллографа. Появившийся построитель массива растянуть по вертикали так, чтобы он имел два входа.

3. Запустить программу на выполнение. Построить кривые тока и напряжения при различных фазовых сдвигах (положительных и отрицательных).

Примечание. Двулучевой осциллограф имеет общую шкалу ординат, поэтому его целесообразно применять в тех случаях, когда амплитудные значения измеряемых величин соизмеримы по абсолютной величине.

Рис. 1

4. Собрать блок-схему для измерения напряжения, тока и мощности с применением формульного узла и цикла по заданию (см. рис. 2). Для этого вызвать цикл по заданию (For Loop) и поместить в него формульный узел (Functions/Structures/Formula Node), в который вписать формулу , где аргументв радианах записывается как . Здесь параметр цикла обозначен буквой k для того, чтобы отличить его от обозначения тока. Для замены достаточно установить курсор А на место синей буквы i и нажать k. В нашем случае целесообразно провести расчет на протяжении одного–двух периодов. Поэтому нужно задать число отсчетов N=360 или 720. Формульный узел – подпрограмма, в которой все переменные должны быть описаны как входные (исходные данные) или выходные (расчетные данные). Нажав ПКМ на рамку формульного узла, задать входные и определить выходные величины (Add Input, Add Output). Полученные значения напряжения, тока и мгновенной мощности вывести на осциллографы Waveform Graph. Действующие (среднеквадратичные) значения синусоидального напряжения и тока измеряются виртуальными проборами RMS (Root Mean Square), вызываемыми на панели блок-схем по пути Functions/Mathematics/Probability and Statistics/RMS, к выходам которых подключаются цифровые индикаторы. Активная мощность, представляющая собой среднее за период значение мгновенной мощности, измеряется виртуальным прибором Mean, вызываемым аналогично Functions/Mathematics/Probability and Statistics/Mean. Индикаторы с именами I, U и P предназначены для вывода расчетных данных.

Рис. 2

5. Запустить программу на выполнение. Построить кривые напряжения, тока и мгновенной мощности при различных сдвигах фаз между напряжением и током. Сопоставить результаты измерений с результатами расчетов по формулам, приведенным в теоретической справке.