У навчальному посібнику наведено детальний опис використання програми моделювання динамічних систем Simulink, що входить до пакета прикладних програм MATLAB, для проведення лабораторних і практичних робіт з електротехніки та дослідження джерел живлення для електродугового зварювання. У восьми розділах посібника розглядаються кола постійного струму, однофазного та трифазного змінного струму, основи теорії чотири полюсників (у т. ч. довгі лінії), кола з нелінійними елементами (у т. ч. з діодами й транзисторами), перехідні процеси. Дев'ятий розділ присвячено основам моделювання джерел живлення для зварювання. Навчальний посібник призначений для студентів неелектротехнічних спеціальностей вищих навчальних закладів і може бути використаний студентами електротехнічних спеціальностей. Посібник буде корисним для тих, хто вперше знайомиться з потужною системою інженерних та наукових розрахунків MATLAB та її додатком Simulink. Велика кількість прикладів розв'язання задач дозволяє рекомендувати посібник для самостійного вивчення основних розділів електротехніки студентам заочної форми навчання. Для перевірки якості засвоєного матеріалу в кінці кожного розділу наведено запитання та задачі. ЗМІСТ ВСТУП 3 РОЗДІЛ І. ОСНОВИ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ З ВИКОРИСТАННЯМ ПАКЕТУ ПРИКЛАДНИХ ПРОГРАМ MATLAB/Simulink 4 1.1. Загальні відомості про пакет програм MATLAB 4 1.1.1. Основи роботи в MATLAB 4 1.1.2. Обчислення в пакеті MATLAB 10 1.1.3. Побудова графіків в MATLAB 13 1.2. Використання пакету MATLAB/Simulink для моделювання процесів в електричних колах 22 1.2.1. Стислі відомості про Simulink 22 1.2.2. Початок роботи з пакетом Simulink 23 1.2.3. Створення нової моделі 26 1.2.4. Робота з блоками 33 1.2.5. Створення коментаріїв та підсистем 35 1.2.6. Збереження моделі 37 1.2.7. Встановлення параметрів моделювання 37 1.3. Послідовність проведення дослідів 40 1.4. Приклади розв'язання задач 41 1.5. Контрольні питання та задачі 43 РОЗДІЛ II. МОДЕЛЮВАННЯ КОМПОНЕНТІВ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ 44 2.1. Основні теоретичні положення 44 2.2. Використання пакета MATLAB/Simulink для дослідження характеристик та параметрів електричних компонентів 47 2.3. Послідовність проведення дослідів 51 2.4. Приклади розв'язання задач 52 2.5. Контрольні питання та задачі 54 РОЗДІЛ III. МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 57 3.1. Основні теоретичні положення 57 3.2. Використання пакета MATLAB/Simulink для моделювання електричних кіл постійного струму 60 3.3. Послідовність проведення дослідів 65 3.4. Приклади використання методів розрахунку електричних кіл постійного струму 68 3.5. Контрольні питання та задачі 75 РОЗДІЛ IV. МОДЕЛЮВАННЯ ОДНОФАЗНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ЗМІННОГО СТРУМУ 78 4.1. Основи теорії електричних кіл змінного струму 78 4.1.1. Способи зображення сигналів змінного струму 78 4.1.2. Пасивні компоненти в електричних колах змінного струму 80 4.1.3. Розрахунки електричних кіл змінного струму 83 4.1.4. Розгалужені електричні кола змінного струму 87 4.1.5. Електричні кола зі взаємною індуктивністю 89 4.1.6. Потужність в електричних колах синусоїдального струму 97 4.1.7. Періодичні несинусоїдальні струми в електричних колах. 100 4.2. Дослідження однофазних електричних кіл змінного струму в ередовищі Matlab/Simulink 101 4.2.1. Вимірювання параметрів електричних сигналів 101 4.2.2. Дослідження властивостей електричних кіл змінного труму з послідовно з'єднаними елементами 106 4.2.3. Дослідження властивостей електричних кіл змінного труму з паралельно з'єднаними елементами 109 4.2.4. Дослідження характеристик однофазного трансформатора 111 4.2.5. Використання MATLAB для побудови векторних діаграм 114 4.3. Приклади розв'язання задач. 119 1.4. Контрольні питання та задачі 131 РОЗДІЛ V. МОДЕЛЮВАННЯ ТРИФАЗНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ 142 5.1. Основні теоретичні положення 142 5.2. Використання MATLAB/Simulink для дослідження електричних кіл трифазного струму 145 5.3. Послідовність проведення дослідів 157 5.3.1. Дослідження симетричних електричних кіл трифазного струму 157 5.3.2. Дослідження несиметричних електричних кіл трифазного струму 159 5.4. Приклади розв'язання задач 162 5.5. Контрольні питання та задачі 166 РОЗДІЛ VI. МОДЕЛЮВАННЯ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛАХ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 172 6.1. Основні теоретичні положення 172 6.2. Використання MATLAB/Simulink для дослідження перехідних процесів 176 6.3. Послідовність проведення дослідів 179 6.4. Приклади розв'язання задач .. 184 6.5. Контрольні питання та задачі 186 РОЗДІЛ VII. МОДЕЛЮВАННЯ ЧОТИРИПОЛЮСНИКІВ 189 7.1. Основні теоретичні положення 189 7.1.1. Чотириполюсник та його рівняння 189 7.1.2. Вхідні опори чотириполюсника. Параметри холостого ходу та короткого замикання 191 7.1.3. Характеристичні параметри чотириполюсника 192 7.1.4. Електричні фільтри. Частотні властивості двополюсників 194 7.1.5. Часові характеристики RLC-кіл 203 7.1.6. Кабельні лінії зв 'язку як пасивні 4-х полюсними 205 7.2. Використання MATLAB/Simuiink для дослідження чотириполюсників 207 7.2.1. Вивчення основних параметрів чотириполюсника 208 7.2.2. Дослідження трансформатора як пасивного чотириполюсника 210 7.2.3. Вивчення частотних властивостей чотириполюсників 210 7.2.4. Дослідження часових характеристик чотириполюсників 217 7.2.5. Дослідження довгих ліній 225 7.3. Приклади розв'язання задач 228 7.4. Контрольні питання та задачі 235 РОЗДІЛ VIII. МОДЕЛЮВАННЯ НЕЛІНІЙНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ 238 8.1. Основні теоретичні положення 238 8.1.1. Розрахунки кіл постійного струму з нелінійними елементами 239 8.1.2. Кола постійного струму з регульованими нелінійними елементами 244 8.1.3. Кола змінного струму з нелінійними елементами 246 8.2. Використання MATLAB/Simuiink для дослідження нелінійних електричних кіл 248 8.2.1. Нелінійні пристрої у складі MATLAB/Simuiink. 248 8.2.2. Проведення Фур'є-аналізу 255 8.2.3. Знаходження робочої точки та апроксимація ВАХ нелінійного елемента 258 8.3. Послідовність проведення дослідженнь 263 8.4. Приклади розрахунку електричних кіл з нелінійними елементами 264 8.5. Контрольні питання та задачі 269 РОЗДІЛ IX. ПРИКЛАДИ ВИКОРИСТАННЯ MATLAB ДЛЯ МОДЕ ЛЮВАННЯ ДЖЕРЕЛ ЖИВЛЕННЯ ЗВАРЮВАЛЬНОЇ ДУГИ 276 9.1. Загальна характеристика джерел живлення зварювальної дуги 276 9.2. Моделювання силових схем тиристорних випрямлячів для дугового зварювання 279 9.3. Моделювання систем керування тиристорних випрямлячів 285 9.4. Моделювання інверторних джерел живлення зварювальної дуги 289 9.5. Контрольні питання та задачі 298 Список рекомендованої літератури 300 ДОДАТКИ 301 Додаток 1. Бібліотеки основного пакету - Simulink та приклади використання блоків 301 Д1.1. Sinks -реєструючі прилади 301 Д1.2. Sources - джерела сигналів 312 Д1.3. Continuous - лінійні блоки 321 Д1.4. Math Operation - блоки математичних функцій 324 Додаток 2. Бібліотеки пакету SimPower Systems та приклади використання блоків 336 Д2.1. Connectors - блоки зв'язку (з'єднання) 336 Д2.2. Electical sources- джерела електричної енергії 339 Д2.3. Elements - елементи електричних кіл 346 Д2.4. Powergui (GUI) - графічний інтерфейс користувача 356 Д2.5. Measurements - вимірювальні та контрольні прилади 357 Додаток 3. Варіанти завдань для проведення дослідів 369 ЗМІСТ 381