Расчет установившихся и переходных процессов в линейных электрических цепях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Омский государственный университет

путей сообщения»

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Теоретическая электротехника»

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Электротехника»

Расчет установившихся и переходных процессов в линейных электрических цепях

Студент К.С. Крайсвитняя

Руководитель -

доцент кафедры ТЭ Н.В. Пашкова

Омск 2017

Реферат

Линейная электрическая схема, расчетная схема замещения, синусоидальные токи и напряжения, однофазные и трехфазные цепи, симметричная трехфазная цепь, переходные процессы, временные и векторные диаграммы.

Объектом исследования являются однофазные и трехфазные линейные электрические цепи.

Цель работы - расчет линейной электрической цепи при питании от нескольких источников постоянной ЭДС и тока методами контурных токов и узловых потенциалов, расчет однофазной цепи при синусоидальном питающем напряжении, симметричной трехфазной цепи при синусоидальном питающем напряжении, разветвленной цепи с одним накопителем энергии при воздействии постоянных источников ЭДС и тока во время переходного процесса.

Методы исследования - аналитические и графические.

Проведен расчет линейной электрической цепи при питании от нескольких источников постоянной ЭДС и тока методами контурных токов и узловых потенциалов, составлен баланс мощностей. Произведен расчет разветвленной цепи, получающей питание от источника синусоидального напряжения, составлен баланс мощностей, построена топографическая векторная диаграмма напряжений. Рассчитан симметричная трехфазная цепь при синусоидальном питающем напряжении, составлен баланс мощностей, построена векторная топографическая диаграмма, определены показания ваттметров, включенных в цепь. Произведен расчет напряжений и токов при переходном процессе для цепи с одним накопителем энергии при питании ее от источника постоянного напряжения (тока), построены графики рассчитанных функций.

ЗАДАНИЕ

студенту гр. 25-р Крайсвитней К. С.

на курсовую работу по теме:

«Расчет установившихся и переходных процессов в линейных электрических цепях».

Вариант 2.

1. В цепи ([1], рис. 2.31, схемы 1 - 30) источники ЭДС Е заданы в вольтах, источники тока J - в амперах, сопротивления r - в омах.

Рисунок 1.1 - Исследуемая схема

Требуется определить:

1) потенциалы узлов;

2) токи ветвей - методами контурных токов и узловых потенциалов;

3) проверить баланс мощностей.

В общем виде составить уравнения по законам Кирхгофа для определения значений тока в ветвях схемы.

2. В электрической цепи ([1], рис. 3.22) с входным напряжением выполнить следующее:

1) определить комплексное входное сопротивление;

2) найти комплексные действующие значения тока во всех ветвях схемы, записать выражения для мгновенных значений тока;

3) составить баланс мощностей;

4) рассчитать модули действующего значения напряжения на всех элементах цепи. Построить топографическую векторную диаграмму напряжений.

Параметры схем заданы в табл.3.1 [1].

Номер схемы соответствует второй цифре номера варианта, номер строки в таблице параметров схемы - первой цифре номера варианта.

Рисунок 1.2 - Исследуемая схема

Таблица 1.1 - Исходные данные для решения

Номер строки	U		f	r1	r2	r3	L1	L2	L3	C1	C2
	В	град	Гц	Ом	мГн	мкФ
2	240	-40	50	23	16	20	64	85	50	174	122

3. Рассчитать симметричную трехфазную цепь ([2], рис. 2.16). Найти токи в линии и в фазах нагрузки, показания ваттметров, составить баланс мощностей, построить векторную диаграмму токов и напряжений.



Рисунок 1.3 - Обобщенная исследуемая схема

Таблица 1.2 - Исходные данные для формирования заданной схемы

Последние цифры шифра	Номера ваттметров W	Положение ключа
		K1	K2	K3
02	1;2	Р	З	З

Таблица 1.3 - Параметры элементов схемы замещения и значение приложенного напряжения

Предпоследняя цифра шифра	Напряжение, В	Сопротивление элементов схемы замещения, Ом
2	380		5	15	15	45

4. В цепи с одним накопителем энергии ([3], рис. 45) в переходном режиме классическим методом определить законы изменения токов в ветвях и напряжений на конденсаторе uC или индуктивности uL, если в цепи действует источник постоянного напряжения (тока). Построить графики изменения двух рассчитанных функций.



Рисунок 1.4 - Схема для расчета переходного процесса в цепи первого порядка

линейный электрический цепь

Методы расчета электрических цепей постоянного тока

1)Уравнения по законам Кирхгофа

-по первому закону Кирхгофа:

-по второму закону Кирхгофа:

2) Метод узловых потенциалов

Система уравнений:

Определяем коэффициенты при потенциалах:

+ = 0,4 См;

+ = = 0,55 См;

= 0,15 См;

= 3,5 А;

+ = 2,3 А;

Подставляем найденные коэффициенты в систему уравнений:

Решая, данную систему получим

Следовательно, потенциалы узлов равны:

Определим значения токов ветвей через известные потенциалы.

Метод контурных токов

Составим систему уравнений для определения контурных токов:

Для данной схемы при выбранных направлениях обхода контуров их параметры выражаются следующим образом:

Решив полученную систему уравнений, найдем контурные токи:

Решим систему методом Крамера:

=30*29*10-25*30-20*20*10=8700-750-4000=3950;

=-100*29-40*20*5+25*10-53-20*10=3950;

=

=30*53*10+(-10)*(-5)*0+0*(-20)*(-40)-0*53*0-

30*(-5)*(-40)-(-10)*(-20)*10=-6000-200+15900=7900;

=

=30*29*(-40)+0+(-10)*(-20)*(-5)+10*29*0-

30*53*(-5)+20*(-20)*(-40)=-34800-0-1000+7950+16000=11850;

=

3)Проверка баланса мощностей в схеме

=

=

*100%;

*100%=10%;

Расчет цепи синусоидального тока

=240;

= 2;

Рисунок 3.1 - схема

;

Z=

= = 5,2

= = 5,2*23,4 = 121,7;

= 4,6

= 5,4

Баланс мощностей

= = * 5,2=

1248*(cos(13,6)+j*sin(13,6))=1213+j293, В*А;

=

;

:

;

;

;

;

;

1 см = 30 В;

1 см = 1 А;

Рисунок 3.2 - Векторная диаграмма.

Расчет симметричной трехфазной цепи при синусоидальном питающем напряжении

= 380, B;

= 380, B;

= , B;

= , B;

= , B;

= , B;



Рисунок 4.1 - Обобщенная схема.

, Ом;

, Ом;

, Ом;

, Ом;

= = 13,5;

= 13,5* = 286,2;

= = 19;

= = 6;

=13,5=13,5;

=19=19;

=6=6;

=13,5=13,5;

=19=19;

=6=6;

=10,4;

=10,4;

=10,4;

= = * 3,5= 2970*(cos(-79)+j*sin(-

79))=564,3+j2911, В*А;

=

P

;

P P

=1695,6; 1695,61695,6 Вт;

;

;

;

;

;

;

;

i=3 A;

Рисунок 4.2 - Векторная диаграмма.

Расчет переходных процессов в электрических цепях постоянного тока

Начальные условия НУ (ключ замкнут);

2)ДУ, ЗНУ после коммутации (Ключ разомкнут);

;

;

==-500А;

Принужденное состояние (Ключ разомкнут);

4)Составление характеристического уравнения (Ключ разомкнут);

щ?0;

+(j)=;

+(p)=;

P==;

5) Определение свободных составляющих

;

=1 A;

1=2+A;

A= - 1;

А;

100;

Заключение

В данной курсовой работе мы исследовали и изучили методы расчета цепей постоянного и синусоидального тока, переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами, нелинейных и магнитных цепей. Рассмотрели методы расчета линейных и нелинейных электрических цепей при постоянных и синусоидальных питающих напряжениях, а также в режиме переходного процесса. Курсовая работа включила в себя расчетно-экспериментальные работы, а также индивидуальные задания.

Библиографический список

1. Тэттэр А. Ю. Режимы постоянного и синусоидального тока в линейных электрических цепях: Учебное пособие / А. Ю. Тэттэр, Т. В. Ковалева, А. В. Пономарев/ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. 180 с.

2. Тэттэр А. Ю. Периодические режимы однофазных и трехфазных электрических цепей: Учебное пособие / А. Ю. Тэттэр, В.Т. Черемисин, Т. В. Ковалева и др./ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2013. 132 с.

3. Кузнецов А.А. Переходные процессы в линейных электрических цепях: Учебное пособие / А. А. Кузнецов, А.В. Пономарев, А. Ю. Тэттэр / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. 103 с.

4. СТП ОмГУПС-1.2-2005. Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные. Общие требования и правила оформления текстовых документов / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2005. 29 с.

5. СТП ОмГУПС-1.6-02. Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные. Основные правила выполнения электрических схем / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2002. 11 с.

Размещено на Allbest.ru

...