Содержание
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . 2
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 3
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ СЕТИ .. 5
2. УПРОЩЕНИЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ СЕТИ И РАСЧЕТ
ИХ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ .. 13
3. РАСЧЕТ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 20
4. РАСЧЕТ ТОКА ОДНОФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ … 23
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗНЫХ ВЕЛИЧИН ДЛЯ
ПОСТРОЕНИЯ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ . 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .. 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ .. 27
Выдержка из текста работы
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Содержание пояснительной записки курсового проекта (работы)
Задание на курсовой проект (работу).
Расчет переходных процессов в цепи первого порядка.
Расчет переходных процессов в цепи второго порядка.
Расчет процессов в нелинейной цепи.
Список использованной литературы.
5. Перечень графического материала
Для п 4.2 : заданная схема для расчета, схема для определения начальных условий, схема для определения характеристического сопротивления, схема для нахождения принужденной составляющей, временные диаграммы токов и напряжений в электрической цепи.
Для п 4.3 : заданная схема для расчета, схема для определения начальных условий, схема для определения характеристического сопротивления, схема для нахождения принужденной составляющей, временные диаграммы токов и напряжений в электрической цепи.
Для п 4.4 : схема цепи, ВАХ нелинейного элемента с наложенным входным воздействием, диаграммы напряжения и тока, спектр тока.
Руководитель проекта (работы) _________
Задание принял к исполнению _________
Задание 1
Рассчитать переходной процесс в электрической цепи I порядка
Переходной процесс возникает при коммутации (подключении или отключении) какой либо части электрической цепи. Он обусловлен наличием в электрической цепи реактивных элементов (индуктивностей и емкостей), которые способны накапливать энергию от источников питания, а затем передавать ее в электрическую цепь.
В задании №1 необходимо рассчитать переходной процесс, протекающий в электрической цепи с одним реактивным элементом.
Исходные данные для расчета определяются по следующим правилам:
• номер группы , номер студента по журналу ;
• номер схемы для расчета равен номеру студента по журналу Nст (приведены на стр. 3 и 4);
• напряжение источника питания Е=10(с+k), [В];
• сопротивление R1=m+k, [кОм];
• сопротивление R2=m+b, [кОм];
• сопротивление R3=k+а+1, [кОм];
• индуктивность L=m+1, [мГн];
• емкость С=10-m, [мкФ].
Необходимо:
1. Рассчитать напряжение на реактивном элементе и ток через него после коммутации.
2. Построить зависимости от времени напряжения и тока реактивного элемента после коммутации.
Вариант 1.
Схема для расчета переходных процессов в электрической цепи I порядка:
E=10 B
R1 =1кОм
R2 =3кОм
С= 9мкФ
Выполнение расчета переходного процесса в электрической цепи 1 ого порядка.
1.Определяем независимую переменную В соответствии с законами коммутации для моей схемы – это напряжение на емкости.
2.Составляем дифференциальное уравнение ля переходного процесса в электрической цепи, и записывается его общее решение:
3. Определяются начальные условия, по которым рассчитывается постоянная интегрирования в решении дифференциального уравнения.
= = = = 2,5В
4. Записывается решение дифференциального уравнения для свободной составляющей в виде:
Составим характеристическое уравнение. Для этого преобразуем цепь:
5. Определяется принужденная составляющая напряжения или тока в установившемся режиме при t=?.
UПР = 0
6. Определяется постоянная интегрирования А.
UС(t) = A•ept + UПР
UПР(0) = A + UПР
UПР(0) = A
A = 2,5B
7. По найденным uC(t) рассчитываются ток через емкость или напряжение на индуктивности по формуле :
U = 2,5•e-150t
iC = С • 2,5 • (?150)e-150t = ?3750e-150t
iC = ?3750e-150t
8. Используя полученные выражения для тока и напряжения реактивного элемента найдем токи и напряжения для активных сопротивлений.
UС = A•ept
UС = 2,5•e-150t
iC = 9•10-6•2,5•e-150t = 22,5•e-156t
9. Построить временные диаграммы токов и напряжений в электрической цепи на интервале времени от t=0 до t=5?. Расчетные точки брать через ?t=0,5?.
Задание 2
Рассчитать переходной процесс в электрической цепи II порядка
Электрическая цепь II порядка содержит два противоположных реактивных элемента – L и С. При последовательном соединении элементов L и С (рис. 2) электрическую цепь называют последовательным колебательным контуром, а при параллельном соединении элементов L и С (рис. 3, а) — параллельным колебательным контуром. Характер переходного процесса в электрической цепи II порядка зависит от добротности контура, определяемой формулой
, (8)
где – характеристическое сопротивление контура, rпот – сопротивление потерь. Для последовательного контура rпот=r, а для параллельного контура rпот=r+rвн, где rвн – сопротивление, вносимое в контур внешними цепями. Для схемы рис. 3, а оно вычисляется по формуле . При этом рассчитывается эквивалентная добротность контура с учетом вносимого сопротивления
. (9)
При добротности Q0,5 колебательный. В случае если активное сопротивление контура r равно нулю, эквивалентная добротность параллельного колебательного контура будет определяться формулой
. (10)
В задании №2 необходимо рассчитать переходной процесс, протекающий в электрической цепи с двумя реактивными элементами.
Вариант 1.
Схема для расчета переходных процессов в электрической цепи II порядка:
E=10 B
L =2мГн
Q =3
С= 10мкФ
Т.к. Q > 0,5, то контур колебательный.
Рассчитаем напряжение R:
; ;
1.Определяем независимая переменная. В моем случае — это ток через индуктивность :
2.Составляем дифференциальное уравнение для переходного процесса в электрической цепи и записывается его общее решение :
3.Определяем начальные условия, по которым рассчитываются постоянные интегрирования в решении дифференциальных уравнений.
4.Записываем решение дифференциального сопротивления для свободной составляющей:
Для составления характеристического уравнения рассчитывается комплексное входное сопротивление электрической цепи, в которой все источники ЭДС заменяются коротким замыканием, а все разомкнутые ветви отбрасываются.
5. Определяем принужденные составляющие напряжения на емкости и тока через индуктивность в установившемся режиме при t=?.
6. Определяем постоянные интегрирования А и ?.
7. Построить временные диаграммы тока через индуктивность и напряжения на емкости на интервале времени от t=0 до t=3?.
Задание №3
Расчет формы и спектра сигналов при нелинейных преобразованиях
К нелинейному элементу (полупроводниковому диоду) приложено напряжение, имеющее постоянную и переменную составляющие
u(t) = U0 +Um • cos ?t
В расчетном задании используется кусочно-линейная аппроксимация ВАХ нелинейного элемента. При u(t)Исходные данные
• номер группы №гр=021 (abc), номер студента по журналу №ст=01 (km);
• постоянная составляющая входного сигнала U0 = 0,5 [B], пороговое напряжение нелинейного элемента U1 = 1 [B];
• амплитуда переменной составляющей входного напряжения
Um = 1 +0,1c = 1,6 [B];
• крутизна ВАХ нелинейного элемента S = c + №ст = 2 [мА/В];
• период колебаний переменной составляющей входного напряжения
T = №ст = 1 [мкс], частота ? = 2
Требуется:
1) рассчитать угол отсечки ?, в радианах и градусах
cos? = (U1 – U0)/Um =
? = 60=
2) рассчитать амплитуду тока диода
Im = S•Um•(1-cos?) = 2*1(1-0.5)=0.5[мА];
3) записать выражение для мгновенного значения тока
i(t) = (Im/(1-cos?))•(cos ?t — cos?) = (0.5/1-0.5)*(coswt-0.5)= coswt-0.5
4) вычислить постоянную составляющую тока
I0 = Im•((sin? — cos?)/?(1 – cos?)) = =0.222
5) изобразить временные диаграммы напряжения u(t)и тока i(t):
6) вычислить амплитуду первой гармоники тока
Im1 = Im•((? — sin?•cos?)/?•(1-cos?)) =
7) используя общее выражение для n – ой гармоники тока
Imn = Im•((2(sin?•cos? — n•cos(n•?)•sin?)/(?•n•(n2 – 1)•(1-cos?)))
Im2 = A
Im3 = 0.5 A
Im4 =0.5 A
Im5 =0.5
8) По полученным данным построить диаграмму спектра тока нелинейного элемента
9) Используя вычислительные возможности программы MathCAD, построить временную диаграмму тока для первых пяти гармоник
i(t) = I0 + Im1•cos ?1t + Im2•cos 2?1t + Im3•cos 3?1t + Im4•cos 4?1t + Im5•cos 5 ?1t
i(t) = 0.22 + 0.19•cos 0,45•106 t+0.12 •cos 2•0,45•106 t+ 0.080•cos 3•0,45•106 t+0.0202•cos 4•0,45•106t–+0.0091•cos 5•0,45•106
Временные диаграммы для кождой гармоники:
Заключение :
Данная курсовая работа помогает закрепить знания о переходных процессах в электрических цепях и наглядно увидеть физическую природу явления. В результате проделанной работы были практически рассчитаны начальные и конечные значения всех токов и напряжений в цепи,и построены графики изменения токов и напряжений, а так же графики функций переходной и импульсной характеристик.
При переходных процессах могут возникать большие перенапряжения, сверхтоки, электромагнитные колебания, которые могут нарушить работу устройства вплоть до выхода его из строя. С другой стороны, переходные процессы находят полезное практическое применение, например, в различного рода электронных генераторах. А значит проделанная работа имеет не только теоретическую ценность, но и не малое значение при расчете той или иной конкретной практической задачи.
Список литературы
1) В.П. Попов «Основы теории цепей», Москва – «Высшая школа», 1985.
2) Л.А. Бессонов « Теоретические основы электротехники», Москва – «Высшая школа», 1984.
3) Методическое указание к практическим занятиям. «Теоретические основы электротехники».
