Онлайн-симулятор FoxySim

[FoxyLab]

Всем привет! Я создал этот онлайн-симулятор для своих студентов, изучающих курс теоретической электротехники. Симулятор предназначен для моделирования линейных электрических цепей постоянного и синусоидального тока.

Ввод информации о схеме моделируемой цепи производится в текстовом виде, а вся обработка выполняется на сервере, что позволяет использовать симулятор FoxySim на любом устройстве, имеющем доступ в Интернет и оснащенном браузером.

Адрес симулятора: http://foxylab.com:7777/

Исходный код симулятора написан на языке программирования Go. Алгоритм расчета основан на использовании модифицированного метода узловых потенциалов (англ. MNA -  modified nodal analysis).

Описание симулятора - https://acdc.foxylab.com/foxysim

Пример расчета линейной цепи синусоидального тока:

схема цепи:

список соединений:

результаты моделирования:

Пример расчета трехфазной цепи:

схема цепи

список соединений:

результаты моделирования:

Пример расчета цепи постоянного тока:

схема цепи:

список соединений:

результаты моделирования:

 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Стальной]

Фигня(((

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[serega374]

Мучаете студентов, ТОЭ и так сложен для понимания некторым, так ещё и программирование схемы, которое для многих вообще темный лес. Хотя мне в своё время интересно было бы скорее всего.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[mvkarp]

В симуляторах есть такой минус, что вместо того, чтобы посчитать баланс мощностей, студент полезет проверять расчет сразу в симуляторе. 

А в остальном - отчего же. Пусть будет и такой симулятор. Причем - никакой графической оболочки.

[alebul]

есть же SPICE, и например поделие на его основе LTspice, но попытка хорошая, но надо дорабатывать.

[FoxyLab]

С программами схемотехнического моделирования я работаю еще со времен EWB 3.12 и SwitcherCAD-а :-) "Поделие" "Панамы" Майка исключительно удобно при расчете переходных процессов! Но в симуляторах на SPICE-движках крайне неудобно рассчитывать линейные цепи синусоидального тока (однофазные и трехфазные) - а это половина первой части ТОЭ и треть второй. Но это естественно - их  AC режим не заточен под это (в спайсе IC в аббревиатуре не зря).
Мой симулятор выдает для элементов цепи комплексные токи, напряжения, потребляемые активные и реактивные (!) мощности, а для источников и комплексные (!) мощности, позволяет без затей включить в цепь амперметры, вольтметры, ваттметры (! - хотел бы я посмотреть на реализацию в SPICE метода двух ваттметров), фазометры (!).
Ну и для постоянного тока можно амперметры, вольтметры, ваттметры включать, токи, напряжения,мощности для элементов выдаются - например, баланс мощностей сразу виден. Этот симулятор не для схемотехников, а для студентов. И ручное составление списка соединений заставляет хоть немного думать (вместо мартышачьего составления схемы мышкой).

Изменено 11 сентября, 2017 пользователем FoxyLab

[FoxyLab]

Добавил индуктивную связь и управляемые источники.

Кстати, вот пример трехфазной цепи, обвешанной изм. приборами:

.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
.end

[FoxyLab]

Добавил компонент Z - комплексное сопротивление (только для режима AC, естественно).

Вот немного упрощенная схема задачи из РГР по ТОЭ (трехфазная цепь):

А вот список соединений и результаты симуляции:

Цитата

.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
.END

[FoxyLab]

Добавил новые директивы:

.DEG - вывод фаз в градусах (по умолчанию):

.RAD - вывод фаз в радианах:

.FIX - вывод значений с фиксированной точкой (по умолчанию):

.SCI - вывод значений с плавающей точкой:

Изменено 14 сентября, 2017 пользователем FoxyLab

[FoxyLab]

Пример решения задачи по определению входного сопротивления цепи синусоидального тока ( подключаем на вход источник тока 1 А - напряжение на нем будет равно комплексному сопротивлению)

Список соединений:

.ac 40
ia 1 0 1 0
r1 1 2 10
l1 2 0 50m
l2 2 3 30m
c1 3 0 50u
r2 3 4 20
c2 4 0 70u
.end

Решение в симуляторе:

А вот для сравнения решение в MathCAD:

Как видно, ответы совершенно идентичны.

[FoxyLab]

А вот расчет входного сопротивления для цепи постоянного тока:

Список соединений:

.dc
ia 1 0 1
r1 1 2 145
r2 1 3 739
r3 2 3 100
r4 2 0 269
r5 3 0 512
.end

Результат моделирования:

И для  сверки маткад:

[FoxyLab]

Пример работы моего симулятора в текстовом браузере Lynx под ОС Ubuntu:

ввод списка соединений

получение результатов

l

[FoxyLab]

Добавил варметр.
Вот схема с ваттметром, варметром, фазометром и амперметром:

Список соединений выглядит так:

.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
.END

Результаты расчетов содержат показания приборов, а также токи, напряжения и мощности отдельных компонентов:

 

[FoxyLab]

Добавил для режима AC:

 

возможность задания фазы в градусах или радианах:

если значение фазы  не задано, то оно принимается равным нулю;
нач. фаза в градусах - по умолчанию или символ d в конце значения;
нач. фаза в радианах - символ r в конце значения

 

возможность задания линейной или круговой частоты:
линейная частота в Гц - по умолчанию или символ f в конце значения;
круговая частота в рад/с - символ w в конце значения

[FoxyLab]

Пример решения задачи из "Теория электрических цепей [Текст] : учебник для студентов электротехнических специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования / М. П. Батура, А. П. Кузнецов, А. П. Курулев ; под общ. ред. А. П. Курулева. - 2-е изд., испр. - Минск : Вышэйшая школа, 2007. - 605, [1] с. : ил., табл.; ISBN 978-985-06-1364-6"

Список соединений:

.DC
R6 4 0 2
V1 1 0 30
R31 3 1 12
R12 1 2 8
R23 2 3 12
R4 3 4 5.5
R5 2 4 7
.END

Результаты моделирования:

Результаты расчета и симуляции (3 ампера) совпадают.

[Gennady_B]

Я так понял эта прога заточена не под практические задачи в реальной жизни, а чисто под методику преподавания ТОЭ. Ну и чтоб поиметь студенту моск.

[FoxyLab]

 Она сделана для того, чтобы студенты могли проверить результаты своих расчетов (для лабораторных, РГР, контрольных). Хотя да, моска, как Вы выразились, чтобы понять это, у некоторых из них не хватает.

[aitras]

Длинные дроби мешают восприятию чисел, да и не нужна такая точность, думаю. Округлять до сотых будет лучше.

[FoxyLab]

Только что, aitras сказал:

Длинные дроби мешают восприятию чисел, да и не нужна такая точность, думаю. Округлять до сотых будет лучше.

Да, наверно стоит добавить и для режима с фиксированной (.FIX) и для режима с плавающей точкой (.SCI) возможность задания числа десятичных знаков и значащих цифр соответственно.

[FoxyLab]

Модифицировал директивы формата вывода чисел:

.FIX число_дес._знаков - вывод значений с фиксированной точкой (по умолчанию):
три дес. знака: ;
если число знаков не указано, то выводится шесть десятичных знаков:
.SCI число_знач._цифр - вывод значений с плавающей точкой (в научном формате):
три цифры после точки:
если число значащих цифр не указано, то выводится четыре цифры после точки:

[FoxyLab]

Добавил возможность ввода комплексных сопротивлений в двух формах, например:

в экспоненциальной форме

Z1 2 3 40 30      -> модуль 40 Ом, фаза 30 градусов

в алгебраической форме

Z1 2 3 40 30i      -> 40 + j30 Ом

[FoxyLab]

Пример из англоязычного учебника

задача:

подготовка схемы к моделированию:

список соединений:

.ac
.fix 2
v1 1 0 173.2
r1 1 2 10
r2 2 0 20
z1 2 0 0 -11.55i
.end

результаты моделирования:

[FoxyLab]

Добавил модель длинной линии (TR / TZ).

[FoxyLab]

Пример расчета и моделирования длинной линии из англоязычной книжки (да, я не люблю отечественные учебники )

Условие задачи.

Длинная линия подключена к источнику напряжения V_g = 10 ∠ 0° В с внутренним сопротивлением Z_g = 40 Ом. К другому концу линии подключена нагрузка Z_L = 20 + j50 Ом. Характеристическое сопротивление линии Z₀ = 60 + j40 Ом, постоянная передачи g = 0,921 + j1 м^-1, длина линии 2 м.

Результаты решения.

Входной ток (красный) 0,09303 ∠ -21,15° А

Входное напряжение (зеленый) 6,667 ∠ 11,62° В

Моделирование.

Список соединений:

.AC 1Mw
V1 1 0 10 0
ZG 1 2 40
TZ1 2 3 0 60 40i 0.921 1i 2
ZN 3 0 20 50i
.END

Результаты моделирования:

Как видите, результаты расчета и моделирования совпадают

[FoxyLab]

Сделал переадресацию, чтобы не заморачиваться с номером порта при вводе - симулятор теперь доступен и по адресу sim.foxylab.com