Расчет линейных электрических цепей

Расчет симметричной трехфазной цепи при синусоидальном питающем напряжении. Исследование переходного процесса в линейной цепи. Расчет начальных условий переходного процесса в цепи с двумя накопителями энергии при синусоидальном питающем напряжении.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 18.02.2019
Размер файла 891,4 K

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/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Омский государственный университет

путей сообщения»

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Теоретическая электротехника»

Расчет линейных электрических цепей

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

ИНМВ. 400007.000 ПЗ

Студент гр. 44 А

Д.В. Гордеев

Руководитель -

доцент кафедры ТЭ

Т.В.Ковалева

Омск 2015

Реферат

Линейная электрическая схема, расчетная схема замещения, несинусоидальные токи и напряжения, ряд Фурье, однофазные и трехфазные цепи, несимметрия трехфазной цепи, переходные процессы, временные и векторные диаграммы.

Объектом исследования являются однофазные и трехфазные линейные электрические цепи.

Цель работы - расчет однофазной цепи при несинусоидальном питающем напряжении, симметричной и несимметричной трехфазной цепи при синусоидальных и несинусоидальных питающих напряжениях, разветвленной цепи с одним и двумя накопителями энергии при воздействии постоянных источников ЭДС во время переходного процесса.

Методы исследования - аналитические и графические.

Произведен расчет разветвленной цепи, получающей питание от источника несинусоидального напряжения, при помощи метода наложения. Построены заданная кривая напряжения на входе цепи и расчетная кривая тока. Рассчитаны симметричная и несимметричная трехфазные цепи при синусоидальном питающем напряжении, составлен баланс мощностей, построены векторные топографические диаграммы, определены показания ваттметров, включенных в цепь. Рассчитана симметричная трехфазная цепь при несинусоидальном питающем напряжении. Произведен расчет напряжения на конденсаторе при переходном процессе для цепи с двумя накопителями энергии при питании ее от источника постоянного напряжения, построены графики рассчитанной функции. Рассчитаны независимые начальные условия переходного процесса на переменном токе Произведен расчет цепи с одним накопителем энергии операторным методом.

Содержание

Введение

1. Задание на курсовую работу

2. Расчет линейной электрической цепи при несинусоидальном входном напряжении

3. Расчет трехфазных цепей

3.1 Расчет симметричной трехфазной цепи при синусоидальном питающем напряжении

3.2 Расчет несимметричной трехфазной цепи при синусоидальном питающем напряжении

3.3 Расчет трехфазной цепи при несинусоидальном питающем напряжении

4. Исследование переходного процесса в линейной цепи

4.1 Расчет переходного процесса в цепи с двумя накопителями энергии при постоянном питающем напряжении классическим методом

4.2 Расчет независимых начальных условий переходного процесса в цепи с двумя накопителями энергии при синусоидальном питающем напряжении

4.3 Расчет переходного процесса в цепи с одним накопителем энергии при постоянном питающем напряжении операторным методом

Заключение

Библиографический список

Введение

Данная работа посвящена исследованию и изучению цепей несинусоидального тока, трехфазных цепей несинусоидального тока, трехфазных цепей и переходных процессов.

Методы расчета линейных однофазных и трехфазных электрических цепей при постоянном, синусоидальном, несинусоидальном напряжениях и токах широко используются в ряде специальных дисциплин при подготовке инженеров по электрическим специальностям.

Переход электрической цепи или системы из одного установившегося состояния в другое, изменения параметров электрических цепей сопровождается переходным процессом. Мгновенные изменения параметров называют коммутациями. Наиболее распространенными коммутациями являются включения или выключения электрических цепей в целом или отдельных их участков.

Целью данной работы является изучение цепей постоянного и переменного токов и напряжений, исследования переходных процессов, получение практических навыков анализа, расчета параметров цепи при различных условиях.

1. Задание на курсовую работу

по теме: «Расчет линейных электрических цепей». Вариант 07.

1. Рассчитать цепь при воздействии на нее несинусоидального приложенного напряжения, описываемого выражением

.

Определить:

действующее значение напряжения U;

мгновенное значение тока на неразветвленном участке i и действующее значение тока I;

активную P, реактивную Q и полную S мощность цепи;

форму кривой тока i, для чего на чертеже построить гармоники тока и суммарную кривую тока i, полученную в результате графического сложения отдельных гармоник.

Рисунок 1- Исследуемая схема

Таблица 1 - Исходные данные для решения

Предпоследняя цифра шифра

U0,

В

Um,

B

?,

1/c

r1,

Ом

r2,

Ом

L1,

мГн

С1,

мкФ

L2,

мГн

С2,

мкФ

0

-20

100

10000

25

30

2

1

15

2

2. Рассчитать симметричную трехфазную цепь. Найти токи в линии и в фазах нагрузки, показания ваттметров, составить баланс мощностей, построить векторную диаграмму токов и напряжений.

Рисунок 2 - Обобщенная исследуемая схема

Таблица 2 - Исходные данные для формирования заданной схемы

Последние цифры шифра

Номера ваттметров W

Положение ключа

K1

K2

K3

07

1;2

З

З

З

Таблица 3 - Параметры элементов схемы замещения и значение приложенного напряжения

Предпоследняя цифра шифра

Напряжение, В

Сопротивление элементов схемы замещения, Ом

0

380

?

5

15

9

30

3. Рассчитать несимметричную трехфазную цепь. В трехфазной несимметричной цепи найти токи в ветвях при ЭДС фазы А В. Построить векторную диаграмму токов и напряжений. Составить баланс мощностей.

Таблица 4 - Исходные данные для формирования трехфазной электрической цепи

Последние

цифры шифра

Номер

рисунка

Положение ключа

К1

К2

К3

07

3.4, б

Р

З

Р

Рисунок 3 - Исследуемая схема

Таблица 5 - Исходные данные для формирования трехфазной эл-ой цепи

Номер предпоследней цифры шифра

Сопротивление элементов схемы замещения, Ом

r

XL

0

5

25

4. Рассчитать симметричную трехфазную цепь при питании ее несинусоидальным напряжением. Определить показания приборов, измеряющих действующие значения электрических величин в симметричной трехфазной электрической цепи (рис. 6.5) в зависимости от действия несинусоидальной ЭДС:

Таблица 6 - Исходные данные для формирования ряда Фурье

Предпоследняя

цифра шифра

Номер гармоники

Амплитуда кривой

Em , В

0

1,3

5

Рисунок 4 - Исследуемая схема

Таблица 7 - Параметры элементов схемы замещения и исходные данные для формирования заданной трехфазной электрической цепи

Последние цифры шифра

Сопротивление элементов схемы замещения для k = 1, Ом

Положение ключей

r1

xL1

r

xL

xC

К1

К2

К3

07

1

3

4

12

--

З

Р

--

5. В цепи с двумя накопителями энергии в переходном режиме классическим методом определить закон изменения напряжения на конденсаторе uC, указанного на схеме, если в цепи действует источник постоянного напряжения (тока). Построить графики изменения рассчитанной функции.

Рисунок 5 - Схема для расчета переходного процесса в цепи второго порядка

Таблица 8 - Параметры элементов схемы замещения

Напряжение источника, В

Сопротивления элементов, Ом

Емкость конденсатора, Ф

Индуктивность катушки, Гн

r1

r2

120

60

40

5*10-5

0,12

6. В той же цепи при питании ее от источника синусоидального напряжения (тока) определить независимые начальные условия переходного процесса.

7. В цепи с одним накопителями энергии при наличии источника постоянной ЭДС (тока) определить любой ток или напряжение операторным методом.

Рисунок 6 - Схема для расчета переходного процесса в цепи первого порядка

Таблица 9 - Параметры элементов схемы замещения

Напряжение источника,В

Сопротивления элементов, Ом

Емкость конденсатора, Ф

Индуктивность катушки, Гн

Е

r1

r2

С

L

120

40

20

10-4

0.4

2. Расчет линейной электрической цепи при несинусоидальном входном напряжении

Определить действующее значение приложенного напряжения U

; U0= - 20 В

; B; ; B

; B;

B

Определить форму кривой напряжения u, для чего на чертеже построить гармоники напряжения и суммарную кривую напряжения u, полученную в результате графического сложения отдельных гармоник;

B

Рисунок 7 - Кривые гармоник напряжения и суммарная кривая напряжения

Определить входное сопротивление и мгновенное значение тока для всех гармоник напряжения

Для первой гармоники напряжения

Ом

Ом

Ом

А

А

Для третьей гармоники напряжения

Ом

Ом

Ом

А

А

Для пятой гармоники напряжения

Ом

Ом

Ом

А

А

Определить мгновенное значение тока на неразветвленном участке i и действующее значение тока I

трехфазный цепь напряжение линейный

Ом; A

A

A

Определить активную P, реактивную Q и полную S мощность цепи;

Вт

Вт

Вт ,

Вт

Вт

вар

где =1-1 , -начальный градус гармоники u;

-начальный градус гармоники i;

Определить форму кривой тока i, для чего на чертеже построить гармоники тока и суммарную кривую тока i, полученную в результате графического сложения отдельных гармоник.

A

Рисунок 8 - Кривые гармоник тока и суммарная кривая тока i

3.Расчет трехфазных цепей

3.1 Расчет симметричной трехфазной цепи при синусоидальном питающем напряжении

Определение фазных напряжений генератора.

Определение сопротивления

Определение фазных токов

Расчет мощностей

Показания ваттметров

Векторная диаграмма

Рисунок 9 - Векторная диаграмма тока и напряжения трехфазной электрической цепи

3.Расчет трехфазных цепей

3.1 Расчет симметричной трехфазной цепи при синусоидальном питающем напряжении

Определение фазных напряжений генератора.

Определение сопротивления

Определение фазных токов

Расчет мощностей

Показания ваттметров

Векторная диаграмма

Рисунок 10 - Векторная диаграмма тока и напряжения при несимметричной трехфазной цепи

3.3 Расчет трехфазной цепи при несинусоидальном питающем напряжении

Расчет 1-ой гармоники

Ом

Расчет 3-й гармоники

Преобразованная схема для 3-й гармоники

Расчет показаний всех приборов

Показание вольтметра V1, измеряющего действующее значение фазного напряжения источника питания

Показание вольтметра V2, измеряющего действующее значение линейного напряжения источника питания

Действующее значение тока фазы А, соответствующее показаниям амперметра А1

4. Исследование переходного процесса в линейной цепи

4.1 Расчет переходного процесса в цепи с двумя накопителями энергии при постоянном питающем напряжении классическим методом

Рассмотрим режим до коммутации

Независимые начальные условия переходного процесса:

(0+)= (0-)=0,В

Составим систему дифференциальных уравнений по законам Кирхгофа, описывающих токи и напряжения в момент времени

Определим принужденные составляющие

Определим корни характеристического уравнения

,Ом

-Из анализа полученных корней можно сделать вывод, что имеем дело с колебательным режимом.

Определим свободные составляющие

U,В

t,C

Рисунок 11 - График напряжения колебательного переходного режима

4.2 Расчет независимых начальных условий переходного процесса в цепи с двумя накопителями энергии при синусоидальном питающем напряжении

Определим независимые начальные условия t(0-)

,Ом

Независимые начальные условия:

4.3 Расчет переходного процесса в цепи с одним накопителем энергии при постоянном питающем напряжении операторным методом

Найдем независимые начальные условия:

Дифференциальное уравнение цепи t(0+)

Запишем соответствие оригиналов и изображений:

А.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы были рассчитаны цепи несинусоидального тока, трехфазных цепей и переходных процессов в линейных электрических цепях.

По итогам расчета линейной электрической цепи при несинусоидальном входном напряжении были получены и изучены гармонические ряды несинусоидального тока и напряжения, определены значения мощностей цепи и её основные коэффициенты.

По итогам расчета трехфазных цепей были изучены зависимости токов и напряжений в цепи от её параметров, типа соединения нагрузки и источников, наличия (отсутствия) нейтрального провода. Получен навык построения векторных диаграмм токов и напряжений трехфазных цепей различного типа.

При расчете переходных процессов в линейной электрической цепи было определено поведение токов и напряжений на различных элементах цепи при коммутации и в течение периода переходного процесса.

Библиографический список

1. 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.

2. 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.

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

4. 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

...

Подобные документы

  • Расчет линейной электрической цепи при несинусоидальном входном напряжении. Действующее значение напряжения. Сопротивление цепи постоянному току. Активная мощность цепи. Расчет симметричной трехфазной электрической цепи. Ток в нейтральном проводе.

    контрольная работа [1016,8 K], добавлен 12.10.2013

  • Расчет линейной электрической цепи при периодическом несинусоидальном напряжении, активной и полной мощности сети. Порядок определения параметров несимметричной трехфазной цепи. Вычисление основных переходных процессов в линейных электрических цепях.

    контрольная работа [742,6 K], добавлен 06.01.2011

  • Расчет переходного процесса в электрической цепи I порядка. Методика вычисления переходного процесса, протекающего в электрической цепи с двумя реактивными элементами. Зависимость от времени напряжения и тока реактивного элемента после коммутации.

    контрольная работа [47,8 K], добавлен 27.10.2010

  • Исследование линейной электрической цепи: расчет источника гармонических колебаний и четырехполюсника при синусоидальном воздействии; определение параметров резонансных режимов в цепи; значения напряжений и токов при несинусоидальном воздействии.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 30.08.2012

  • Построение 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 18.04.2016

  • Произведение расчетов разветвленной цепи постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии; цепи переменного тока с параллельным соединением приемников, трехфазной цепи при соединении "звездой"; однокаскадного низкочастотного усилителя.

    контрольная работа [2,2 M], добавлен 31.01.2013

  • Обоснование схемы соединения приемников. Определение числовых значений сопротивлений. Фазные и линейные напряжения трехфазной цепи в комплексной форме. Расчет фазных и линейных токов приемников и составление баланса мощностей в трехфазной цепи.

    контрольная работа [691,4 K], добавлен 16.11.2012

  • Расчет электрических цепей с одним и двумя энергоемкими элементами классическим и операторным методами. Нахождение реакции линейной цепи на произвольное внешнее воздействие по ее переходной, импульсной характеристикам. Расчет напряжения на элементах цепи.

    курсовая работа [667,1 K], добавлен 30.05.2015

  • Расчет линейной электрической цепи постоянного тока. Определение токов во всех ветвях методом контурных токов и узловых напряжений. Электрические цепи однофазного тока, определение показаний ваттметров. Расчет параметров трехфазной электрической цепи.

    курсовая работа [653,3 K], добавлен 02.10.2012

  • Расчет переходного процесса. Амплитудное значение напряжения в катушке. Значение источника напряжения в момент коммутации. Начальный закон изменения напряжения. Метод входного сопротивления. Схема электрической цепи для расчета переходного процесса.

    курсовая работа [555,6 K], добавлен 08.11.2015

  • Условия возникновения переходного процесса в электрической цепи, его длительность и методы расчета. Линейные электрические цепи периодических несинусоидальных токов. Сущность законов коммутации. Протекание свободного процесса в электрической цепи.

    курсовая работа [340,5 K], добавлен 02.05.2012

  • Описание схемы и определение эквивалентного сопротивления электрической цепи. Расчет линейной цепи постоянного тока, составление баланса напряжений. Техническая характеристика соединений фаз "треугольником" и "звездой" в трехфазной электрической цепи.

    контрольная работа [1,7 M], добавлен 27.06.2013

  • Расчет разветвленной цепи постоянного тока с одним или несколькими источниками энергии и разветвленной цепи синусоидального переменного тока. Построение векторной диаграммы по значениям токов и напряжений. Расчет трехфазной цепи переменного тока.

    контрольная работа [287,5 K], добавлен 14.11.2010

  • Построение схем пассивного четырехполюсника, активного четырехполюсника, их каскадного соединения. Нахождение коэффициента передачи по напряжению. Расчет частотных характеристик и переходного процесса в электрической цепи. Анализ цепи в переходном режиме.

    курсовая работа [236,4 K], добавлен 23.09.2014

  • Схема и пример расчета простейшей электрической цепи. Проверка баланса мощности. Построение векторно-топографической диаграммы. Определение напряжения по известному току. Расчет сложной электрической цепи. Матрица инциденций и матрица параметров цепи.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 13.02.2012

  • Анализ частотных и переходных характеристик электрических цепей. Расчет частотных характеристик электрической цепи и линейной цепи при импульсном воздействии. Комплексные функции частоты воздействия. Формирование и генерирование электрических импульсов.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 05.01.2011

  • Расчет цепи с использованием классического метода, ее главные параметры: напряжение, ток переходного процесса, на индуктивностях. Методика и основные этапы расчета цепи с использованием операторного метода. Составление эквивалентных схем и графиков.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 22.05.2014

  • Алгоритмы и последовательность действий при расчёте цепей постоянного магнитного потока, трехфазной цепи со статической нагрузкой и в аварийном режиме, построении диаграммы токов и напряжения. Аналитический расчет магнитной цепи в системе MathCAD.

    курсовая работа [7,9 M], добавлен 21.04.2019

  • Расчёт неразветвлённой цепи с помощью векторных диаграмм, разветвлённой цепи с помощью векторных диаграмм. Расчет ложных цепей переменного тока символическим методом, трёхфазной цепи при соединении приемника в звезду, неразветвлённой цепи.

    курсовая работа [123,9 K], добавлен 03.11.2010

  • Построение 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 04.09.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.