УНИВЕРЗИТЕТ У КРАГУЈЕВЦУ

ФАКУЛТЕТ ИНЖЕЊЕРСКИХ НАУКА У КРАГУЈЕВЦУ

Назив студијског програма: Машинско инжењерство
Ниво студија: Дипломске академске студије
Модул: Информатика у инжењерству
Предмет: Електротехника са електроником

Марија Љ. Ђурђевић

ДИПЛОМСКИ РАД

Симулација електричних кола помоћу

програмског пакета PSPICE

Комисија за преглед и одбрану:

1. Др Јасна Радуловић – ментор
2. __________________________
3. __________________________

Датум одбране: _________
Оцена: ________________

Крагујевац, март 2012.

ДИПЛОМСКИ РАД

Поставка дипломског рада

У овом дипломском раду разматрана је примена програмског пакета PSPICE у

анализи електричних кола. Саставни део рада представља и кратки осврт на
поменути програмски пакет, који обухвата синтаксу за опис појединих елемената у
њему.

Електрична кола чијом су анализом у временском домену уз помоћ поменутог

програмског пакета добијени резултати приказани у раду, анализирају се и решавају
у оквиру курса из предмета Електротехника са електроником на Факултету
инжењерских наука.

Циљ овог рада је да се размотре могућности да се студенти, полазници курса

Електротехника са електроником, упознају са савременим трендовима инжењерске
струке. У раду је коришћен програмски пакет PSPICE Student, где се цртање
електричних кола одвија у графичком едитору Schematics.

Препоручена литература:

[1]

Јасна Радуловић:

ЕЛЕКТРОТЕХНИКА СА ЕЛЕКТРОНИКОМ,

Машински факултет у Крагујевцу, Крагујевац, 2011.





Јасна Радуловић:

ЕЛЕКТРОТЕХНИКА СА ЕЛЕКТРОНИКОМ,

ПРАКТИКУМ ЗА ЛАБОРАТОРИЈСКЕ ВЕЖБЕ,

Машински факултет у

Крагујевцу, Крагујевац, 2005.





Радмила А. Петковић, Саша С. Илић, Злата Ж. Цветковић, Ненад Н.

Цветковић:

ОСАВРЕМЕЊИВАЊЕ ВЕЖБИ ИЗ ПРЕДМЕТА ТЕОРИЈСКЕ

ЕЛЕКТРОТЕХНИКЕ,

Електронски факултет у Нишу, 2000. год.

Крагујевац, 26.03.2012.

ментор:
Др Јасна Радуловић, ред. проф.
___________________________

ДИПЛОМСКИ РАД

САДРЖАЈ

1. УВОД...................................................................................................5

2. ПРОГРАМСКИ ПАКЕТ PSPICE.......................................................6

2.1. Корисничка организација програмског пакета PSPICE...........7

2.2. Припрема шеме кола за симулацију.........................................10

2.3. Елементи за опис кола...............................................................15

2.3.1. Отпорник (Resistor).........................................................15
2.3.2. Кондензатор (Capacitor)..................................................16
2.3.3. Калем (Inductor)...............................................................16
2.3.4. Независни напонски и струјни генератори...................17
2.3.5. Зависни напонски и струјни генератори.......................22

3. СИМУЛАЦИЈЕ У ПРОГРАМСКОМ ПАКЕТУ PSPICE

НА ПРИМЕРУ RC КОЛА.................................................................25

3.1. Циљ вежбе и шеме веза.............................................................25

3.2. Теоријска разматрања................................................................26

3.3. Симулација RC кола...................................................................28

3.4. Рад у лабораторији.....................................................................42

4. ПРИМЕНА PSPICE-а У ЕЛЕКТРИЧНОМ КОЛУ СА R, L, C

КОНЦЕНТРИСАНИМ ПАРАМЕТРИМА......................................46

4.1. Анализа електричног кола са регуларном комутацијом........46

4.2. Симулација електричног кола са регуларном комутацијом..48

5. ЗАКЉУЧАК.......................................................................................51

6. ЛИТЕРАТУРА...................................................................................52

ДИПЛОМСКИ РАД

1. УВОД

Са развојем рачунара 90-тих година XX века појавили су се први сложенији

програми   за   симулацију   електричних   кола.   Различите   компаније   понудиле   су
софтверска   решења   за   симулацију   електричних   кола   под   оперативним   системом
DOS. Међу познатим програмским пакетима за симулацију електричних кола треба
напоменути   неке   као   што   су  MICRO  CAP,  TOP  SPICE,  SPICE,  ELECTRONICS
WORK BENCH (EWB), PSPICE и други. Паралелно са развојем програмских пакета
за симулацију електричних кола, развијали су се и програмски пакети за дизајнирање
штампаних   плоча   као   што   су  TANGO,  PROTEL,  ORCAD  итд.   Како   се   развијао
оперативни систем рачунара, тако су се развијале и новије верзије ових програма, а
посебан комодитет у раду дошао је са појавом оперативног система  WINDOWS.
Данас   је   било   какво   пројектовање   у   електротехници,   електроници   и
телекомуникацијама   незамисливо   без   употребе   рачунара,   пре   свега   зато   што   се
одмах   могу   отклонити   сви   недостаци   и   грешке   приликом   пројектовања   без
прављења   прототипа,   што   знатно   појефтињује   сам   процес   производње
електроопреме. Крајем XX века јављају се нове тенденције у смислу обједињавања
програма за симулацију електричних кола са програмима за дизајнирање штампаних
плоча. На пример, компанија која производи ORCAD откупила је PSPICE и почела
да уграђује тај симулатор као стандард. Друге компаније такође нису заостајале за
овим   новим   тенденцијама   на   светском   тржишту,   тако   да   су   и   оне   развиле
интегрисане пакете, који осим симулатора садрже и саму могућност пројектовања
штампаних плоча.

У овом дипломском раду представљени су поједини примери примене

програмског   пакета  PSPICE  у   анализи   електричних   кола.   Саставни   део   рада
представља и кратки осврт на поменути програмски пакет, који обухвата синтаксу за
опис   појединих   елемената   у   њему,   [5].   Електрична   кола   чијом   су   анализом   у
временском   домену   уз   помоћ   поменутог   програмског   пакета   добијени   резултати
приказани   у   раду,   јављају   се   у   оквиру   курса   из   предмета   Електротехника   са
електроником, [1, 2]. Циљ овог рада је да се размотре могућности да се студенти,
полазници   курса   Електротехника   са   електроником,   упознају   са   савременим
трендовима   инжењерске   струке.   У   раду   је   коришћен   програмски   пакет  PSPICE
Student, где се цртање електричних кола одвија у графичком едитору Schematics, [8].

ДИПЛОМСКИ РАД

Такође се могу одредити величине хармонијских изобличења као и модулациони
коефицијенти.

Анализа у временском домену, Transient, даје одзив кола у специфицираним

тачкама на различите побуде у интервалу који корисник специфицира. За
периодичну побуду програм може да рачуна и Фуријеове коефицијенте сигнала на
излазу, самим тим и да обавља хармонијску анализу.

Програм има уграђене моделе за све уобичајене нелинеарне елементе који се

могу правити у интегрисаној техници: диоде, биполарне транзисторе, IGBT-ове,
JFET-ове, MESFET-ове и MOS транзисторе.

Уколико се посебно не специфицира, сва израчунавања се обављају за

температуру од 27 степени Целзијуса.

Додатна ограничења програма су:



чвор 0 (AGND) је резервисан за заједничку тачку,



симулација се неће обавити уколико сви чворови нису електрично
повезани са заједничком тачком,



сваки чвор у колу мора бити везан за бар два елемента,



петље напонских извора и кондензатора нису дозвољене,



пресеци од струјних извора и индуктивности нису дозвољени.

2.1. Корисничка организација програмског пакета

PSPICE

Рад у програмском пакету PSPICE, организован је помоћу менија типичних за

WINDOWS  апликације. Да би се добио прозор (графички едитор) у коме се црта
шема   кола   које   се   жели   симулирати,   потребно   је   редоследно   покренути   следеће
команде:

Start>All Programs>PSpice Student>Schematics

или кликом на

Schematics

пречицу на Desktop-у.

Након овога се добија прозор у коме се црта шема кола (Слика 2.1.).