Как построить векторные диаграммы в excel

Лучевая векторная диаграмма для визуализации связей в Excel

Как сделать в Excel отображение отношений между людьми, компаниями, филиалами и т.д. с помощью интерактивной лучевой диаграммы. Это, так называемый сетевой график, помогает нам визуализировать отношения между разными людьми в интерактивном режиме.

Как сделать лучевую векторную диаграмму связей в Excel

Сначала взглянем на то, что мы пытаемся построить и визуально оценим объем работы. Выглядит интересно? Тогда читайте дальше, чтобы узнать, как это создать.

Чтобы создать лучевую диаграмму в Excel для визуального анализа взаимоотношений в сети, нам нужно сначала понять ее различные составляющие.

Как видите, диаграмма содержит следующие части:

1. Набор точек, каждая из которых представляет одну заинтересованную сторону – участники сети.
2. Набор сероватых толстых сплошных и тонких пунктирных линий, представляющих все отношения между людьми. Сплошные – сильные связи (например, друзья), пунктирные – слабые связи (знакомые).
3. Набор зеленых толстых и синих пунктирных линий, представляющих отношения для выбранного конкретного участника сетевой группы.
4. Срез для выбора анализа участника – как панель управления лучевой диаграммой.
5. Табличка со сводной статистикой выбранного человека.

Алгоритм создания лучевой векторной диаграммы в Excel

Чтобы упростить наш урок, давайте предположим, что мы говорим об отношениях не между четырнадцатью как на графике, а пока только с 4-ма людьми по имени Антон, Алиса, Борис и Белла.

Наша матрица уровня отношений и связей между ними выглядит следующим образом:

• 0 значит отсутствие отношений;
• 1 означает слабые отношения (например: Антон и Алиса просто знают друг друга);
• 2 означает крепкие отношения (например, Борис и Алиса друзья).

Как можно геометрически смоделировать визуализацию этих исходных данных? Если бы мы нарисовали отношения между этими четырьмя людьми (Антон, Алиса, Борис и Белла), это схематически выглядело бы так:

2 критерия, которые нам нужно определить:

1. Расположение точек (где печатаются имена людей).
2. Линии (начальная и конечная точка соединения линий).

Определение и построение точек

Сначала нам нужно построить наши точки таким образом, чтобы промежуток между каждой точкой был одинаковым. Это создаст сбалансированный график.

Какая геометрическая фигура максимально удовлетворяет нашу потребность в таких равных промежутках? Конечно же круг!

Вы можете возразить, что на готовой модели диаграммы нет фигуры круга. Да действительно нет –вот так. Нам не нужно рисовать круг. Нам просто нужно построить точки вокруг него.

Таким образом, у нас есть 4 заинтересованные стороны, нам нужно 4 точки:

1. Если у нас 12 заинтересованных сторон, нам нужно 12 точек.
2. Если у нас есть 20, нам нужно 20 точек.

Предполагая, что источником нашего круга является (x, y), радиус — это r, а тета — 360, деленная на количество нужных нам точек. Первая точка (x1, y1) на окружности будет в этой позиции:

• x1 = x + r * COS (тета);
• y1 = y + r * SIN (тета).

Как только все точки рассчитаны и подключены к XY-диаграмме (точечная диаграмма), давайте двигаться дальше.

Построение линий на лучевой диаграмме

Допустим, у нас в сети есть n человек. Это означает, что каждый человек может иметь максимум n -1 отношений.

Таким образом, общее количество возможных линий на нашем графике равно n * ( n -1) / 2.

Нам нужно разделить его на 2, как будто A знает B, тогда B тоже знает A. Но нам нужно нарисовать только 1 линию.

Шаблон лучевой диаграммы для анализа сетевого графика настроен для работы с 20 людьми. Его можно скачать в конце статьи и использовать как готовый аналитический инструмент визуализации данных связей. Это означает, что максимальное количество строк, которое мы можем иметь, будет равно 190.

Каждая строка требует добавления отдельной серии на график. Это означает, что нам нужно добавить 190 серий данных только для 20 человек. И это удовлетворяет только одному типу линии (пунктирная или толстая). Если нам нужны разные линии в зависимости от типа отношений, нам нужно добавить еще 190 серий.

Это больно и смешно одновременно. К счастью, выход есть!

Мы можем использовать гораздо меньшее количество серий и по-прежнему строить один и тот же график.

Допустим, у нас есть 4 человека – A,B,C и D. Ради простоты, давайте предположим, что координаты этих 4-х участников следующие:

• А — (0,0);
• B — (0,1);
• С — (1,1);
• Д — (1,0).

И скажем, A имеет отношения с B, C и D.

Это означает, что нам нужно нарисовать 3 линии, от A до B, от A до C и A до D.

Теперь, вместо того, чтобы поставить 3 серии для диаграммы, что если мы поставим одну длинную серию, которая выглядит следующим образом:

Это означает, что мы просто рисуем одну длинную линию от A до B, от A до C, от A до D. Договорились, что это не прямая линия, но точечные диаграммы Excel могут нарисовать любую линию, если вы предоставите ей набор координат.

Смотрите эту иллюстрацию, чтобы понять технику:

Таким образом, вместо 190 рядов данных для диаграммы нам просто нужно 20 рядов.

На последнем графике мы имеем 40 + 2 + 1 ряд данных. Это потому что:

• 20 линий для слабых отношений (пунктирные линии);
• 20 линий для прочных отношений (толстые линии);
• 1 строка для выделения синим цветом слабых отношений выделенного участника;
• 1 строка для выделения зеленым цветом сильных отношений выделенного участника;
• 1 комплект без линий, а просто точек для подписей данных на графике.

Как сгенерировать все 20 серий данных:

Это требует следующей логики:

• разделите номер строки на 2, чтобы получить номер человека (скажем, m );
• ( Xn, Yn ), если нет отношений между n и m ;
• ( Xm, Ym ), если есть отношения.

Нам нужны формулы MOD и INDEX для выражения этой логики в Excel.

Как только все координаты линии будут рассчитаны, добавьте их к нашему точечному графику как новые ряды используя инструмент из дополнительного меню: «РАБОТА С ДИАГРАММАМИ»-«КОНСТРУКТОР»-«Выбрать данные» в окне «Выбор источника данных» используйте кнопку «Добавить» для добавления всех 43-х рядов.

Реализовывать создание такой лучевой диаграммы связей будем в 3 этапа:

1. Подготовка исходных данных.
2. Обработка данных.
3. Визуализация.

Подготовка данных для лучевой диаграммы

Как уже упоминалось выше данный шаблон будет обладать возможностью визуального построения связей до 20-ти участников (компаний, филиалов, контрагентов и т.п.). На листе книги шаблона «Данные» предоставленная таблица для заполнения входящих значений. Например, заполним ее для 14-ти участников рынка:

На этом же листе создадим дополнительную таблицу, которая представляет собой матрицу связей всех возможных участников, сгенерированную формулой:

С подготовкой данных мы закончили переходим к обработке.

Обработка данных для построения лучевой диаграммы

На следующем листе с именем «Обработка» создаем сначала 2 таблицы: одна обычная, вторая умная. Обычная таблица заполнена формулами и значениями так как показано на рисунке:

СЧЁТЗ(Данные!$B$3:$B$22);»»;ИНДЕКС(Данные!$B$3:$B$22;$B$60))’ >

1. В ячейках B9 и B10 используются формулы массива поэтому при их вводе следует использовать комбинацию клавиш CTRL+SHIFT+Enter.
2. Умная таблица должна быть расположена не выше 45-ой строки текущего листа Excel. Для данной таблице будет регулярно применятся фильтр, который будет скрывать часть строк листа. Нельзя допустить чтобы в эти строки попадали другие значения.

Рядом создаем еще одну таблицу для вычисления координат на основе данных первой таблицы. Для этого используется 2 формулы для значений X и Y:

Следующая таблица создана для построения координат линий – отношений на уровне знакомых. Таблица содержит 40 строк и 40 столбцов. Каждая пара столбов – это входящие данные для радов диаграммы. Все ячейки заполнены одной сложной формулой:

1);ИНДЕКС($E$3:$F$22;I$2;ОСТАТ(ЧИСЛСТОЛБ($H$2:I$2);2)+1);ИНДЕКС($E$3:$F$22;ЦЕЛОЕ($H4/2)+1;ОСТАТ(ЧИСЛСТОЛБ($H$2:I$2);2)+1))’ >

Рядом же сразу создаем аналогичным образом таблиц с координатами построения линий – отношений на уровне друзей. Все ее ячейки заполнены формулой:

2);ИНДЕКС($E$3:$F$22;AX$2;ОСТАТ(ЧИСЛСТОЛБ($AW$2:AX$2);2)+1);ИНДЕКС($E$3:$F$22;ЦЕЛОЕ($H4/2)+1;ОСТАТ(ЧИСЛСТОЛБ($AW$2:AX$2);2)+1))’ >

Эти две таблицы будут использованы для построения серых линий. А теперь создадим еще одну таблицу для построения синих и зеленых линий для выделенного участника:

В каждом столбце этой таблицы используются разные формулы:

Столбец листа CM (X-синяя):

Все с обработкой закончили! У нас есть все координаты для точек и линий. Осталось только построить лучевую диаграмму визуализировав таким образом входящие значения на листе «Данные».

Визуализация данных связей участников на лучевой диаграмме

Начнем сначала с построения серых пунктирных линий для отображения всех слабых связей между участниками. А потом сделаем те же самые действия для серых сплошных линий сильных связей. Выделите диапазон ячеек I3:J43 и выберите инструмент: «ВСТАВКА»-«Диаграммы»-«Точечная с прямыми отрезками».

Из диаграммы следует удалить: сетку, оси координат, название и легенду.

Затем из дополнительного меню: «РАБОТА С ДИАГРАММАМИ»-«КОНСТРУКТОР»-«Выбрать данные» в окне «Выбор источника данных» используйте кнопку «Добавить» для добавления остальных 20-ти рядов:

Для каждой линии нужно присвоить один и тот же формат. Удобно выбирать ряды линий из дополнительного меню: «РАБОТА С ДИАГРАММАМИ»-«ФОРМАТ»-«Текущий фрагмент». Из выпадающего списка выбираем необходимый нам ряд, а ниже жмем кнопку «Формат выделенного» чтобы приступить к форматированию:

Далее добавляем еще 2 ряда для выделения цветом выбранных участников. Для этого используем значения последней таблицы:

Не забудем изменить цвета линий на зеленый и синий – соответственно.

Осталось еще добавить подписи данных. Для этого используем вторую таблицу с базовыми координатами точек участников при создании еще одного ряда:

Выделяем последний ряд, щелкаем по полюсу возле диаграммы и отмечаем галочкой опцию «Подписи данных». Сам ряд лучше скрыть, убрав завивку для его линий.

Интерактивная панель управления лучевой диаграммой связей

Для создания панели управления будем использовать обычный срез для уже созданной умной таблицы. Перейдите на любую ячейку умной таблице на листе «Обработка» и выберите инструмент: «ВСТАВКА»-«Фильтры»-«Срез». В паявшемся окне укажите галочкой только на опцию «Имя».

Копируем срез и лучевую диаграмму на отельный лист «ГРАФИК» и наслаждаемся готовым результатом:

Как видно выше на рисунке было создано всего 43 ряда для лучевой диаграммы связей взаимоотношений участников рынка. Для добавления большого количества рядов на график можно создать макросы, в данном случае можно все седлать вручную.

Как построить векторные диаграммы в excel

Рис. 2. Вид детализации вызовов «Теле2».

Рис. 3. Вид детализации вызовов «Мегафон».

Рис. 4. Смешанная детализация, приведённая в порядок.

Рис. 7. Лист с основными расчётами.

Рис. 8. Столбцы с результатами основных расчётов.

Рис. 9. Лист, формирующий надписи.

Рис. 10. Лист, формирующий границы.

Рис. 11. Лист, формирующий дополнительную информацию.

Рис. 12. Лист, формирующий гистограмму плотности вызовов.

Рис. 13. Лист с объединением результатов.

Рис. 14. Общий вид получившейся диаграммы в Chrome.

Рис. 15. Левый верхний угол диаграммы (виды различных границ и названия зон).

Рис. 16. Полосы диаграммы с метками.

Рис. 17. Полосы диаграммы и гистограмма под ними.

Рис. 18. Дополнительная информация на диаграмме.

Рис. 19. Полосы диаграммы и метки часов над ними.

Векторная диаграмма токов и напряжений

Оказалось, что гармонические колебания можно наглядно описывать в графическом виде с помощью векторных диаграмм (ВД). Колебательный процесс представляется в виде проекции вращающегося вектора на координатную ось (обычно на ось абсцисс Х в прямоугольной системе координат).

Основные понятия и обозначения

Колебания — это повторяющийся процесс изменения какой-либо системы (механической, электрической, акустической, тепловой, оптической) вблизи точки равновесия. Типичные примеры:

В общем виде гармоническое колебание описывается формулой:

Пускай имеется система, в которой есть два гармонических колебания B₁(t), B₂(t) с равными частотами ω₀. Например, это могут быть токи в электрической цепи или колебания грузиков на пружинках в механической системе. Чтобы получить суммарное колебание, необходимо сложить два выражения: B₁(t) = B₁ * cos(ω₀ * t + φ₁) и B₂(t) = B₂ * cos(ω₀ * t + φ₂)

Отложим на плоскости вектора B₁ и B₂ (см. Рис.2). Сумма этих векторов равна:

Видно, что проекция вектора В на ось X равняется сумме проекций на эту ось векторов B₁ и B₂. Значит, проекция вектора B есть ни что иное, как результирующее колебание. Суммарный вектор вращается с угловой частотой ω₀, значит, в результате получаем гармоническое колебание с амплитудой B и начальной фазой φ₀ = φ₂ — φ₁. Пользуясь теоремой косинусов, получаем:

Видно, что векторное представление позволяет суммировать несколько колебаний с помощью наглядной процедуры сложения векторов.

Типы ВД

Существует два основных типа диаграмм: точные и качественные.

• Точные формируются на базе полученных результатов, задающих реальные величины и направления векторов. В итоге можно геометрически получить значение сдвигов фаз и амплитуды искомых величин.
• Качественные ВД позволяют сделать начальные оценки о соотношении сравниваемых величин (например, токов в разных ветвях) без учёта числовых значений.

Качественные ВД являются одним из основных инструментов при анализе электрических цепей, наглядно иллюстрирующие положение искомого вектора.

С помощью универсального уравнения удаётся описать не только механические явления, но и акустические колебания, и электрические (переменный ток, напряжение), а также колебания электронов внутри атомов. Решения данного уравнения представляют собой выражения аналогичные: X(t) = X₀ * sin⁡(ω * t +φ₀) или X(t) = X₀ * cos⁡(ω * t + φ₀)

Построение векторных диаграмм.

• Груз на пружинке, лежащий на горизонтальной поверхности без трения.
• Груз на пружинке, подвешенный вертикально в поле силы тяжести.
• Математический маятник.
• Физический маятник.
• Торсионный (крутильный) маятник.

Эта математическая операция разлагает исходный сигнал на гармонические составляющие (гармоники). При исследованиях частотных спектров применение ВД в некоторых случаях позволяет получить результаты с хорошей точностью простыми средствами. Помимо этого, ВД полезны в иллюстративном плане для качественного понимания формальных вычислений.

Построение в заданном масштабе векторной диаграммы напряжений, отложив горизонтально вектор тока , страница 7

Начертить схему цепи. Определить фазное напряжение ; фазные и линейные токи; активную мощность всех трех фаз.

Построить в масштабе , векторную диаграмму напряжений и токов; графически (из векторной диаграммы) определить ток в нейтральном (нулевом) проводе .

Поскольку задана равномерная однородная нагрузка фаз, то доже при отсутствии нулевого провода фазные напряжения равны.

Длины векторов фазных напряжений в масштабе будут равны:

Длины векторов фазных токов в масштабе будут равны:

Вначале откладываем векторы фазных напряжений. Вектор откладывается вертикально вверх, вектор отстает от вектора на 120º, а вектор в свою очередь отстает от вектора на 120º. Соединив концы векторов фазных напряжений, получим треугольник линейных напряжений , , . Векторы фазных токов совпадают с векторами соответствующих фазных напряжений, так как нагрузка фаз активная..

5. Нахожу вектор тока в нейтральном (нулевом) проводе. Он согласно первому закину Кирхгофа равен сумме векторов фазных токов, т.е. .Выполню сложение векторов на векторной диаграмме. Величину тока нахожу, измерив длину его вектора и пользуясь масштабом: А.

Ответ: фазное напряжение В; ток фазы А он же линейный А, ток фазы В он же линейный А; ток фазы С он же линейный А; активную мощность всех трех фазах В, ток в нейтральном (нулевом) проводе А.

В трехфазную сеть напряжением В включен двигатель, потребляющий мощность кВт. Обмотка двигателя соединена звездой. Линейный ток двигателя А. Начертить схему цепи. Определить фазное напряжение ; полное , активное и индуктивное сопротивления фазы; коэффициент мощности ; полную и реактивную мощности двигателя. Построить в масштабе , векторную диаграмму напряжений и токов.

Поскольку задана равномерная однородная нагрузка фаз, то доже при отсутствии нулевого провода фазные напряжения равны.

4. Определю коэффициент мощности фазы (а так как нагрузка фаз равномерная и однородная, то и всего потребителя)

Длины векторов фазных напряжений в масштабе будут равны: см.

Длины векторов фазных токов в масштабе будут равны: см.

Ответ: фазное напряжение В; фазные токи А; полное сопротивление фазы Ом; активное сопротивление фазы Ом и индуктивное сопротивление фазы Ом; полную мощность ВА, реактивную мощность вар.

В трехфазную сеть напряжением В включен треугольником потребитель мощностью кВт при .

Начертить схему цепи. Определить фазное напряжение ; фазный и линейный ток потребителя; полную и реактивную мощности потребителя.

Построить в масштабе , векторную диаграмму напряжений и токов.

1. При соединении треугольником фазное напряжение равно линейному, то есть:

2. Из формулы мощности нахожу фазный ток потребителя:

Длина векторов фазных (линейных) напряжений в масштабе будут равны:

Длина векторов фазных токов в масштабе будут равны:

Ответ: фазное напряжение В; фазный ток потребителя А; линейный ток потребителя А; полная мощность потребителя ВА; и реактивная мощность потребителя вар.

В трехфазную сеть с линейным напряжением В включены треугольником три разные группы ламп. Мощность ламп в фазах составляет: кВт, кВт, кВт.

Начертить схему цепи. Определить фазное напряжение ; фазные токи , , и мощность , потребляемую всеми лампами.

Построить в масштабе , векторную диаграмму напряжений и токов. Пользуясь масштабом, найти по векторной диаграмме значения токов в линейных проводах , , .

1. При соединении треугольником фазное напряжение равно линейному, то есть:

Длина векторов фазных (линейных) напряжений в масштабе будут равны:

Длина векторов фазных токов в масштабе будут равны:

При построении векторной диаграммы вначале откладываю три вектора линейных (фазных) напряжений со сдвигом относительно друг друга на 120º. Векторы фазных токов совпадают с векторами фазных напряжений, так как нагрузка фаз – активная. Векторы линейных токов, равные разности векторов составляющих фазных токов получу соединив концы векторов фазных токов:

Трехфазные электрические цепи — Студопедия

4.2 Т.к. линейные напряжения нагрузки заданы питающей сетью, для определения положения нейтрали нагрузки необходимо выполнить параллельный перенос векторов фазных напряжений нагрузки А нагр., В нагр., С нагр. так, чтобы их концы совпали с концами фазных напряжений питающей сети.

Как построить векторную диаграмму токов в excel

Рис. 1. Последовательное соединение элементов цепи

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений при последовательном соединении элементов цепи

Рис. 3. Параллельное соединение элементов цепи

Рис. 4. Векторная диаграмма токов при параллельном соединении элементов цепи