Определение параметров кривых напряжения и тока электровоза
Расчет параметров тока электровоза и кривых напряжения. Построение графика со всеми гармониками и графика суммы всех гармоник. Поиску амплитуды и фазы гармоник напряжения. Исследование работы измерительных преобразователей электрических величин.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.06.2018 |
| Размер файла | 2,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Кафедра «Системы электроснабжения»
Контрольная работа
по дисциплине: «Информационно- измерительная техника»
КТ14-ЭЭ(БТ)ЭС-420
Выполнил: Фарига П.Н.
Проверил: доцент Кабалык Ю.С.
Хабаровск, 2017
Исходные данные
ток напряжение амплитуда преобразователь
Вариант № 09-001
Шифр- КТ14-ЭЭ(БТ)ЭС-420
Основная характеристика измерительного преобразователя:
|
Uвх, В |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
110 |
|
|
Uвых, В |
0,373 |
0,567 |
1,021 |
0,903 |
1,13 |
2,155 |
3,198 |
3,47 |
3,035 |
4,617 |
5,318 |
Основная характеристика измерительного преобразователя:
|
Iвх, А |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
|
|
Iвых, мА |
0,411 |
0,927 |
1,795 |
1,932 |
2,689 |
3,564 |
3,868 |
4,995 |
5,516 |
4,033 |
Решение
Определение параметров кривых напряжения и тока электровоза
Разложить кривую тока электровоза на гармонические составляющие, для чего найти амплитуды и фазы первой, третей, пятой и седьмой гармоник.
Амплитуда k-й гармоники находится по формуле:
где и - коэффициенты Фурье, определяемые по формулам:
где - количество точек за пол периода ;
- значение тока в i-ой точке;
- частота первой гармоник ;
- шаг, с которым расположены абсциссы, где T - период исследуемой кривой, равный 20мс.
Фаза k-ой гармоники рассчитывается по формуле
С графика тока заполним таблицу значений тока и напряжения электровоза через рассчитанный интервал .
|
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
|
t, мс |
0 |
0,833 |
1,667 |
2,5 |
3,333 |
4,167 |
5 |
5,833 |
6,667 |
7,5 |
8,333 |
9,167 |
10 |
|
|
I, А |
10 |
5,1 |
0,7 |
-0,5 |
-1,2 |
-2,9 |
-4,15 |
-5 |
-5,5 |
-7 |
-10 |
-10,2 |
-9.89 |
|
|
U |
0 |
52,3 |
87,4 |
142,2 |
165,1 |
179,3 |
181.9 |
179,5 |
167,3 |
140,1 |
89,3 |
49,4 |
0 |
Рассчитаем и сведем в таблицу для подсчета сумм значения
|
№ гармоники |
Значения косинусов гармоник тока |
|||||||||||||
|
k=1 |
1,61 |
0,74 |
0,08 |
-0,04 |
-0,05 |
-0,01 |
0,17 |
0,41 |
0,64 |
1,00 |
1,60 |
1,70 |
7,85 |
|
|
k=3 |
1,18 |
0,01 |
-0,08 |
0,08 |
0,15 |
0,02 |
-0,47 |
-0,83 |
-0,68 |
-0,06 |
1,11 |
1,70 |
2,12 |
|
|
k=5 |
0,45 |
-0,73 |
-0,08 |
-0,04 |
-0,20 |
-0,03 |
0,66 |
0,47 |
-0,59 |
-1,06 |
0,27 |
1,69 |
0,80 |
|
|
k=7 |
-0,41 |
-0,75 |
0,08 |
-0,05 |
0,19 |
0,04 |
-0,68 |
0,34 |
0,72 |
-0,93 |
-0,65 |
1,68 |
-0,42 |
|
|
k=9 |
-1,16 |
-0,03 |
0,09 |
0,08 |
-0,13 |
-0,05 |
0,54 |
-0,83 |
0,55 |
0,19 |
-1,37 |
1,67 |
-0,44 |
и значения .
|
№ гармоники |
Значения синусов гармоник тока |
|||||||||||||
|
k=1 |
0,43 |
0,42 |
0,08 |
-0,07 |
-0,19 |
-0,48 |
-0,67 |
-0,73 |
-0,66 |
-0,60 |
-0,46 |
-0,04 |
-2,97 |
|
|
k=3 |
1,17 |
0,85 |
0,08 |
0,00 |
0,14 |
0,48 |
0,51 |
0,04 |
-0,62 |
-1,16 |
-1,25 |
-0,11 |
0,13 |
|
|
k=5 |
1,61 |
0,44 |
-0,08 |
0,07 |
-0,04 |
-0,48 |
-0,22 |
0,69 |
0,70 |
-0,49 |
-1,64 |
-0,18 |
0,36 |
|
|
k=7 |
1,62 |
-0,41 |
-0,09 |
-0,07 |
-0,06 |
0,48 |
-0,12 |
-0,76 |
0,57 |
0,71 |
-1,53 |
-0,26 |
0,08 |
|
|
k=9 |
1,20 |
-0,85 |
0,08 |
-0,01 |
0,15 |
-0,48 |
0,43 |
0,11 |
-0,74 |
1,15 |
-0,95 |
-0,33 |
-0,23 |
Находим амплитуды и фазы гармоник.
По формулам:
;
амплитуды и фазы гармоник тока получаются
|
А1= |
8,39 |
|
|
А3= |
2,12 |
|
|
А5= |
0,88 |
|
|
А7= |
0,42 |
|
|
А9= |
0,50 |
|
Угол |
в град |
|
|
fi 1= |
-69,25 |
|
|
fi 3= |
86,47 |
|
|
fi 5= |
65,77 |
|
|
fi 7= |
-79,48 |
|
|
fi 9= |
62,33 |
По полученным параметрам построим график со всеми гармониками и график суммы всех гармоник.
Рис.1 График всех гармоник.
Рис. 2 График суммы всех гармоник
Полученный график отдалённо напоминает исходный график кривой тока. Это объясняется тем, что при расчётах функция разбивается на малое число отрезков, а число гармоник ограниченно первыми пятью. При разбиении функции на большее число отрезков и с учётом большего числа гармоник, итоговый график по форме будет приближен к исходному.
Расчёт параметров кривой напряжения производится аналогично приведенному выше расчету параметров кривой напряжения.
Рассчитаем и сведем в таблицу для подсчета сумм значения
|
№ гармоники |
Значения косинусов гармоник напряжения |
|||||||||||||
|
k=1 |
0,00 |
7,56 |
10,36 |
12,00 |
7,36 |
0,32 |
-7,48 |
-14,58 |
-19,39 |
-20,01 |
-14,30 |
-8,23 |
-46,39 |
|
|
k=3 |
0,00 |
0,09 |
-10,13 |
-23,69 |
-19,98 |
-0,97 |
20,61 |
29,89 |
20,65 |
1,26 |
-9,88 |
-8,22 |
-0,36 |
|
|
k=5 |
0,00 |
-7,47 |
-10,57 |
11,10 |
26,87 |
1,61 |
-28,73 |
-16,78 |
18,06 |
21,19 |
-2,41 |
-8,19 |
4,68 |
|
|
k=7 |
0,00 |
-7,66 |
9,90 |
12,87 |
-26,08 |
-2,26 |
29,86 |
-12,28 |
-21,82 |
18,59 |
5,80 |
-8,14 |
-1,20 |
|
|
k=9 |
0,00 |
-0,28 |
10,79 |
-23,65 |
17,82 |
2,90 |
-23,72 |
29,67 |
-16,64 |
-3,76 |
12,22 |
-8,08 |
-2,75 |
и значения .
|
№ гармоники |
Значения синусов гармоник напряжения |
|||||||||||||
|
k=1 |
0,00 |
4,33 |
10,24 |
20,44 |
26,51 |
29,88 |
29,38 |
26,12 |
20,03 |
12,04 |
4,14 |
0,18 |
183,30 |
|
|
k=3 |
0,00 |
8,72 |
10,47 |
0,51 |
-18,93 |
-29,87 |
-22,23 |
-1,29 |
18,74 |
23,32 |
11,13 |
0,53 |
1,09 |
|
|
k=5 |
0,00 |
4,49 |
-10,02 |
-20,94 |
5,92 |
29,84 |
9,67 |
-24,77 |
-21,25 |
9,81 |
14,69 |
0,89 |
-1,66 |
|
|
k=7 |
0,00 |
-4,17 |
-10,68 |
19,90 |
8,78 |
-29,80 |
5,24 |
27,28 |
-17,36 |
-14,12 |
13,71 |
1,24 |
0,02 |
|
|
k=9 |
0,00 |
-8,71 |
9,79 |
1,53 |
-20,97 |
29,74 |
-18,87 |
-3,87 |
22,37 |
-23,04 |
8,49 |
1,59 |
-1,95 |
Находим амплитуды и фазы гармоник напряжения.
По формулам:
;
амплитуды и фазы гармоник напряжения получаются
|
А1= |
189,07 |
|
|
А3= |
1,15 |
|
|
А5= |
4,96 |
|
|
А7= |
1,20 |
|
|
А9= |
3,37 |
|
в град |
||
|
fi 1= |
-14,20 |
|
|
fi 3= |
-18,29 |
|
|
fi 5= |
-70,49 |
|
|
fi 7= |
-89,10 |
|
|
fi 9= |
54,71 |
Рис. 3 Все гармоники напряжения
Рис. 4 Сумма гармоник напряжения
Исследование работы измерительных преобразователей электрических величин
Измерительный преобразователь электрического напряжения
Исходные данные
|
Uвх, В |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
110 |
|
|
Uвых, В |
0,373 |
0,567 |
1,021 |
0,903 |
1,13 |
2,155 |
3,198 |
3,47 |
3,035 |
4,617 |
5,318 |
Таб. 2.1 Расчет параметров измерительного преобразователя напряжения
|
№ |
Параметр |
Численные значения параметров |
|||||||||||
|
1 |
U вх, В |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
10 |
|
|
2 |
U вых, В |
0,373 |
0,567 |
1,021 |
0,903 |
1,13 |
2,155 |
3,198 |
3,47 |
3,035 |
4,617 |
0,373 |
|
|
3 |
Кд, дБ |
27,96 |
|||||||||||
|
4 |
U вхд, В |
10,43 |
15,85 |
28,55 |
25,25 |
31,59 |
60,25 |
89,41 |
97,02 |
84,85 |
129,09 |
10,43 |
|
|
5 |
U выхд, В |
0,36 |
0,54 |
0,72 |
1,07 |
1,43 |
1,79 |
2,15 |
2,50 |
2,86 |
3,22 |
0,36 |
|
|
6 |
Д вх, В |
-0,43 |
-0,85 |
-8,55 |
4,75 |
8,41 |
-10,25 |
-29,41 |
-27,02 |
-4,85 |
-39,09 |
-0,43 |
|
|
7 |
Д вых, В |
0,02 |
0,03 |
0,31 |
-0,17 |
-0,30 |
0,37 |
1,05 |
0,97 |
0,17 |
1,40 |
0,02 |
|
|
8 |
д вх, % |
-4,29 |
-5,68 |
-42,73 |
15,84 |
21,02 |
-20,50 |
-49,02 |
-38,60 |
-6,07 |
-43,43 |
-4,29 |
|
|
9 |
д вых, % |
4,11 |
5,38 |
29,94 |
-18,83 |
-26,61 |
17,01 |
32,90 |
27,85 |
5,72 |
30,28 |
4,11 |
|
|
10 |
К, дб |
28,57 |
28,45 |
25,84 |
30,43 |
30,98 |
27,31 |
25,47 |
26,10 |
28,42 |
25,80 |
28,57 |
|
|
11 |
Д К, дб |
0,61 |
0,49 |
-2,12 |
2,47 |
3,02 |
-0,65 |
-2,49 |
-1,86 |
0,46 |
-2,16 |
0,61 |
Изначально найдем диапазоны измерений:
Входной диапазон измерений D вх = 0 - 125
Выходной диапазон измерений D вых = 0 - 5
Чувствительность S=Kд=25
На основе них определим действительный коэффициент преобразования по формуле
Кд=20*ln(Uвх/Uвых)
Кд=20*lg(125/5)=27.96
Заполним таблицу, примеры вычислений первого столбца, остальные вычисления производим аналогично с помощью табличного процессора Excel:
U вхд=U вых * Кд=0,373*27,96=7,74 В
U выхд=U вх / Кд = 10/27,96 =0,36 В
К=20*lg(Uвх/Uвых)= 20*lg(10/0,373)=28,97 Дб
Д вх, В = U вх. - U вхд. = 10 - 10,43 = -0,43 В
Д К, дб = К, дб- Кд, дБ= 29,97-27,96=3,19
Д вых= U вых- U выхд=0,373-0,36=0,02 В
д вх= Д вх/ U вх*100=-0.43/10=-4.29%
д вых= Д вых/ U вых=0,02/0,373*100=4,11%
Для расчёта приведённой погрешности используем максимальное значение абсолютной погрешности, которое составило Двых=1,62 В. Приведенная погрешность составит
г= (Двых/ U вых. макс)*100
На основе полученных данных (табл.2.1) построим графики зависимости:
U выхд=F( U вх) и U вых=F( U вх);
Кд=f(U вх) и К=f(U вх);
Измерительный преобразователь электрического тока.
|
Iвх, А |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
|
|
Iвых, мА |
0,411 |
0,927 |
1,795 |
1,932 |
2,689 |
3,564 |
3,868 |
4,995 |
5,516 |
4,033 |
Изначально найдем диапазоны измерений:
Входной диапазон измерений D вх , А= 0 - 5
Выходной диапазон измерений D вых, мА = 0 - 5
Чувствительность S=Kд=1
На основе них определим действительный коэффициент преобразования по формуле
Кд=20*ln(Uвх/Uвых)
Кд=20*lg(5/5*)=60
Таб. 2.2 Расчет параметров измерительного преобразователя тока.
|
№ |
Параметр |
Численные значения параметров |
||||||||||
|
1 |
I вх, A |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
|
|
2 |
I вых, mA |
0,411 |
0,927 |
1,795 |
1,932 |
2,689 |
3,564 |
3,868 |
4,995 |
5,516 |
4,033 |
|
|
3 |
Кд, дБ |
60,00 |
||||||||||
|
4 |
I вхд, A |
0,514 |
1,138 |
1,483 |
2,414 |
2,427 |
3,346 |
3,868 |
4,091 |
3,527 |
4,356 |
|
|
5 |
I выхд, mA |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
|
|
6 |
Д вх, A |
-0,014 |
-0,138 |
0,017 |
-0,414 |
0,073 |
-0,346 |
-0,368 |
-0,091 |
0,973 |
0,644 |
|
|
7 |
Д вых, mA |
-0,089 |
-0,073 |
0,295 |
-0,068 |
0,189 |
0,564 |
0,368 |
0,995 |
1,016 |
-0,967 |
|
|
8 |
д вх, % |
-2,80 |
-13,80 |
1,13 |
-20,70 |
2,92 |
-11,53 |
-10,51 |
-2,28 |
21,62 |
12,88 |
|
|
9 |
д вых, % |
-21,65 |
-7,87 |
16,43 |
-3,52 |
7,03 |
15,82 |
9,51 |
19,92 |
18,42 |
-23,98 |
|
|
10 |
К, дб |
61,70 |
60,66 |
58,44 |
60,30 |
59,37 |
58,50 |
59,13 |
58,07 |
58,23 |
61,87 |
|
|
11 |
Д К, дб |
1,703 |
0,658 |
-1,559 |
0,300 |
-0,633 |
-1,496 |
-0,868 |
-1,930 |
-1,768 |
1,867 |
Заполним таблицу, примеры вычислений первого столбца, остальные вычисления производим аналогично с помощью табличного процессора Excel:
I вхд=I вых * Кд=0,411**=0,514 А
I выхд=I вх / Кд = 0,5/ =0,0005А=0,5mA
К=20*lg(Iвх/Iвых)= 20*lg(0,5/0,514*)=59.76 Дб
Д вх, А = I вх. - I вхд. = 0,5 - 0,514= -0,014A
Д К, дб = К, дб- Кд, дБ= 59,76-60=-0,24 Дб
Д вых= I вых- I выхд=0,514-0,5=0,089mA
д вх= Д вх/ I вх*100=-0,014/0.5*100= -2.8%
д вых= Д вых/ I вых=0,014/0.89*100= -21,65%
На основе полученных данных (табл.2.1) построим графики зависимости:
I выхд=F( I вх) и I вых=F( I вх);
Кд=f(I вх) и К=f(I вх);
Заключение
Полученные при выполнении рассмотренных контрольных работ навыки, студент может применить в своей профессиональной деятельности при выполнении задач, связанных с измерением электрических величин. Рассмотренное в первой работе разложение кривой напряжения или тока на гармонические составляющие применяется во многих электроэнергетических системах для определения параметров электроэнергии. Например, стандарт ГОСТ 13109-97 подразумевает использование первых 40-ка гармоник для определения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения. Рассмотренные во второй работе параметры измерительных преобразователей позволяют определить точность прибора и точность его результатов измерения.
Список литературы
1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для бакалавров / Л.А. Бессонов. - 12-е изд., исправ. и доп. - М. : Издательство Юрайт, 2016. - 701 с.
2. Раннев, Г.Г. Информационно-измерительная техника и электроника : учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.Г. Раннев, В.А. Сурогина, В.И. Калашников и др.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разложение периодической функции входного напряжения в ряд Фурье. Расчет гармонических составляющих токов при действии на входе цепи напряжения из 10 составляющих. Построение графика изменения входного напряжения и тока в течение одного периода в 1 ветви.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.04.2014Схема исследуемых электрических цепей. Измерение напряжения на всех элементах цепи, значения общего тока и мощности. Определение параметров напряжения в режиме резонанса и построение векторных диаграмм тока, топографических векторных диаграмм напряжений.
лабораторная работа [455,5 K], добавлен 31.01.2016Расчет параметров схемы замещения. Расчет нагрузок на участках. Отклонение напряжения на источнике. Доза Фликера на кратковременном интервале. Определение коэффициента несинусоидальности напряжения, когда БК включена. Перегрузка токами высших гармоник.
контрольная работа [284,5 K], добавлен 29.01.2011Определение всех токов, показаний вольтметра и амперметра электромагнитной системы. Мгновенные значения тока и напряжения первичной обмотки трансформатора. Определение индуктивностей и взаимных индуктивностей. Построение графиков напряжения и тока.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.12.2012Построение временных графиков гармоник напряжения и кривой тока. Выбор симметричной и несимметричной трёхфазной электрической цепи. Расчет токов и активной, реактивной и полной мощностей. Переходные процессы в цепях с одним и двумя накопителями энергии.
контрольная работа [526,2 K], добавлен 18.04.2016Определение импульса квадратичного тока. Составление схемы замещения и расчет параметров ее элементов. Расчет тока для заданного режима потребления, тока короткого замыкания и ударного тока для заданной точки замыкания. Выбор электрических аппаратов.
курсовая работа [131,2 K], добавлен 18.10.2009Расчет падения напряжения на резисторе. Сущность метода пропорциональных величин. Определение коэффициента подобия. Расчет площади поперечного сечения проводов линии электропередачи. Вычисление тока потребителя. Векторная диаграмма тока и напряжения.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 30.09.2013Расчет и выбор элементов выпрямителя с LC-фильтром. Определение действующего значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора, значения тока вентиля, амплитуды напряжения, сопротивления конденсатора. График внешней характеристики выпрямителя.
контрольная работа [28,4 K], добавлен 21.09.2012Расчет сопротивления внешнего шунта для измерения магнитоэлектрическим амперметром силового тока. Определение тока в антенне передатчика при помощи трансформатора тока высокой частоты. Вольтметры для измерения напряжения с относительной погрешностью.
контрольная работа [160,4 K], добавлен 12.05.2013Повышение устойчивости питающего напряжения посредством применения специальных стабилизаторов напряжения. Изучение принципа действия параметрических и компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения, определение и расчет их основных параметров.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 12.05.2016Параметры трансформатора тока (ТТ). Определение токовой погрешности. Схемы включения трансформатора тока, однофазного и трехфазного трансформатора напряжения. Первичная и вторичная обмотки ТТ. Определение номинального первичного и вторичного тока.
практическая работа [710,9 K], добавлен 12.01.2010Экспериментальное исследование распределения напряжения и тока вдоль однородной линии при различных режимах работы. Расчет зависимости действующих значений напряжения в линии от координаты для каждого режима. Графики расчетных функций напряжения.
лабораторная работа [771,3 K], добавлен 19.04.2015Определение электрических величин. Фазные напряжения и токи. Выбор главной и продольной изоляции. Определение основных размеров трансформатора. Выбор конструкции обмоток. Расчет обмотки низшего и высшего напряжения, параметров короткого замыкания.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 12.06.2015Принципиальная электрическая схема электровоза. Расчет сопротивления реостата и шунтирующих резисторов; скоростных и электротяговых характеристик электровоза постоянного тока при реостатном регулировании на последовательном и параллельном соединениях.
контрольная работа [357,0 K], добавлен 13.03.2013Показатели качества электроэнергии. Причины, вызывающие отклонения параметров сети от номинальных значений. Отклонение напряжения и его колебания. Отклонение фактической частоты переменного напряжения. Несинусоидальность формы кривой напряжения и тока.
контрольная работа [153,4 K], добавлен 13.07.2013Изучение неразветвленной цепи переменного тока, построение векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжений на активном и емкостном сопротивлении. Подключение к генератору трёхфазного напряжения и подача синусоидального напряжения.
лабораторная работа [164,3 K], добавлен 12.01.2010Определение закона изменения во времени тока или напряжения после коммутации в одной из ветвей электрической цепи классическим (по закону Кирхгофа) и операторным способами. Построение графика времени на основе полученного аналитического выражения.
контрольная работа [438,8 K], добавлен 07.03.2011Построение графиков нагрузки для обмоток трансформатор высокого, среднего и низкого напряжения. Выбор электрооборудования выключателей, разъединителей, шин, преобразователей тока, напряжения и расчет токов короткого замыкания на подстанции 500/220/10.
дипломная работа [423,7 K], добавлен 28.04.2010Построение электрической схемы трехфазной цепи. Вычисление комплексов действующих значений фазных и линейных напряжений генератора. Расчет цепи при разном сопротивлении нулевого провода. Определение амплитуды и начальных фаз заданных гармоник напряжения.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 04.09.2012Расчет источника гармонических колебаний. Запись мгновенных значений тока и напряжения в первичной обмотке трансформатора и построение их волновых диаграмм. Расчет резонансных режимов в электрической цепи. Расчет напряжения в схеме четырехполюсника.
курсовая работа [966,0 K], добавлен 11.12.2012
