Расчет переходных процессов в электрических цепях

Расчет разряда конденсатора на активное сопротивление, подключения RL цепи к источнику постоянной ЭДС, переходных процессов в электрических цепях. Определение переходного процесса c уравнений в пространстве состояний и функции initial среды MatLAB.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 14.01.2015
Размер файла 323,0 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 морского и речного транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ университет МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМ. АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА»

Кафедра Электротехники и автоматики

Специальность «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Расчет переходных процессов в электрических цепях

по дисциплине: ТОЭ

Выполнил: Пермогоров А.С.

Санкт- Петербург - 2013г.

1. Переходные процессы в электрических цепях с одним накопителем энергии

Разряд конденсатора на активное сопротивление

Для расчетов по варианту индивидуального задания следует принять:

R+10* №варианта, Uc0=250 - №варианта.

Например, для №12 получим:

>> R=100+120; C=3.0e-06;Uc0=250-12;

Математическая модель цепи:

>> t=0:5*R*C/500:5*R*C;

Определим напряжение:

>> Uc=Uc0*exp(-t/(R*C));

>> plot(t,Uc),grid

Определение тока:

Ic=-Uc0/R*exp(-t/(R*C));

>> W=C*Uc.^2/2;

>> plot(t,Uc,t,Ic*50,t,W*5000),grid

Расчетные формулы в среде MatLAB:

>> R=100+120; C=3.0e-06;Uc0=250-12;

>> t=0:5*R*C/500:5*R*C;

>> Uc=Uc0*exp(-t/(R*C));

>> plot(t,Uc),grid

>> Ic=-Uc0/R*exp(-t/(R*C));

>> W=C*Uc.^2/2;

>> plot(t,Uc,t,Ic*50,t,W*5000),grid

2. Подключение RL цепи к источнику постоянной ЭДС

Индивидуальное задание: E=1+5*№ варианта.

>> L=0.003;R3=1000;E=1+5*12;

>> t1=0:(5*L/R3)/500:5*L/R3;

>> IL=E/R3*(1-exp(-t1/(L/R3)));

>> plot(t1,IL),grid

Формулы для расчета в среде MatLAB

>> L=0.003;R3=1000;E=1+5*12;

t1=0:(5*L/R3)/500:5*L/R3;

IL=E/R3*(1-exp(-t1/(L/R3)));

plot(t1,IL),grid

3. Расчет переходных процессов в электрических цепях операторным методом

Применение оператора LTI в Matlab

Индивидуальное задание: E=1+5*№ варианта.

>> L3=0.003;R3=1000;E=1+5*12;

sysA1=tf(E*[1/L3],[1 R3/L3])

Transfer function:

2.033e004

-------------

s + 3.333e005

>> step(sysA1),grid

4. Определение переходного процесса при разряде конденсатора на активное сопротивление c уравнений в пространстве состояний и функции initial среды MatLAB

>> R=100e03;C=3.0e-06;Uc0=250-5*12;

R=100e03;C=3.0e-06;Uc0=250-5*12;

>> sys3=tf(1,[R*C 1])

Transfer function:

1

------------

0.3004 s + 1

>> [a,b,c,d]=tf2ss(1,[R*C 1]);

>> sys4=ss(a,b,c,d)

a = x1

x1 -3.329

b = u1

x1 1

c = x1

y1 3.329

d = u1

y1 0

Continuous-time state-space model.

>> [y,t,x]=initial(sys4,Uc0);

>> plot(t,x),grid

SAH-610.m

5. Переходный процесс в RLC -цепи

Решение задачи с помощью функции initial

Индивидуальное задание: Uc0=20+№ варианта.

Выполнить решения для следующих значений R:

R=[25 50 70 100 150 250]

>> R=70; L=0.1; C=10e-06; Uc0=20+12; x0=[0 Uc0]';A=[-R/L 1/L;-1/C 0];

>> B=[0 0]'; C1=ones(2); D=B; sys1=ss(A,B,C1,D);

>> [y,t,x]=initial(sys1,x0); x3=x(:,1)*R; UL=-x(:,2)+x3;

>> plot(t,-x(:,1)*100,t,x(:,2),t,UL),grid

Собственные значения

eig(A)

Численное решение

[t,x,UL]

Дополнительная информация

>> R=100; L=0.1; E=12;

>> T=L/R

T =

1.0000e-003

>> t=0:T/100:4*T;

>> iL=E/R*(1-exp(-t/T));

>> plot(t,iL),grid

>> uL=E*exp(-t/T);

>> plot(t,iL*20,t,uL),grid

>> plot(t,iL*40,t,uL),grid

>> plot(t,iL*100,t,uL),grid

a =

x1 x2

x1 -2500 10

x2 -1e+005 0

b =

u1

x1 0

x2 0

c =

x1 x2

y1 1 0

y2 0 1

d =

u1

y1 0

y2 0

Электрические цепи для расчета переходных процессов

Файлы для расчета переходных процессов в RLC-цепи

% sah610;

% Основной файл. Файл -функция-sah610a.m

% Расчет переходного процесса в цепи.

L=0.1; C=10e-06; R=300; Uc0=20;

global L C R Uc0

% Исследовать процесс при вариации R от 30 до 300 Ом.

%%L=0.1; C=10e-06; R=300; Uc0=20;

%=

t0=0; tf=0.01;

x0=[0 Uc0]';

[t,x]=ode45('sah610a',[t0 tf],x0);

[t x];

UL=-x(:,2)+R*x(:,1);

plot(t,-x(:,1)*100,t,x(:,2),t,UL),grid

% Вычисление собственных значений матрицы A:

A=[-R/L 1/L;-1/C 0];

eig(A)

% sah610a.m

function y=sah610a(t,x);

global L C R Uc0

y=[-R/L 1/L;-1/C 0]*x;

разряд конденсатор сопротивление электрический

Эл. цепи для расчетов

Аналитическая форма представления уравнений состояния позволяет задавать численные значения элементов цепи (активные сопротивления, емкость, индуктивность, величину ЭДС) и получать матрицу состояния с различными динамическими свойствами.

Моделирование можно выполнять с помощью решателей дифференциальных уравнений в среде MatLAB, а также путем использования функций символьной математики с последующей проверкой результатов вычислений.

Пример 1

; ; ; ;

; ; ; ; ; .

Пример 2

; ;

; ; ;

; ; ; ; .

Пример 3

; ; ; ;

; ; ; ; ; .

Пример 4

;

; ;

; ;

; ;

; .

Пример 5

; ; ; ;

; ; ; ; ; .

Пример 6

; ;

; ;

; ; ; ;

; .

Пример 7

; ;

;

;

или

;

; ; ; ; ;

.

Пример 8

Предварительные преобразования цепи:

; ; ; ;

;

; ; ; ;

; .

Пример 9

; ; ;

; ; ; ; ; ;

.

Пример 10

; ; ;

, где ;

; ; ; ; ; .

Пример 11

Начальные условия и принужденные составляющие:

; ; ; .

Элементы матриц модели:

; ; ; ; ; .

Пример 12

Начальные условия:

; .

Принужденные составляющие:

; .

Элементы матриц модели:

; ;

; ; ;

.

Пример 13

Начальные условия и принужденные составляющие:

, где ;

; ; .

Элементы матриц динамической модели:

;; ;; ; .

Пример 14

Начальные условия и принужденные составляющие:

; ;.

Элементы матриц динамической модели:

; ; ; ; ; .

Пример 15

Начальные условия, принужденные составляющие:

; ; ; .

Элементы матриц динамической модели:

; ; ; ; ; .

Пример 16

Исходная цепь

Начальные условия и принужденные составляющие:

; ; ; .

Элементы матриц динамической модели:

, где ;

; ;

; ;

.

Цепь после эквивалентных преобразований

Пример 17

Начальные условия:

; .

Принужденные величины тока и напряжения:

; .

Элементы матриц динамической модели:

; ; ; ; ; .

Пример 18

Начальные условия и принужденные составляющие:

; ; ; .

Элементы матриц динамической модели:

; ; ; ; ; .

Пример 19

Начальные условия и принужденные составляющие:

; ; ; .

Элементы матриц динамической модели:

; ; ; ; ; .

Пример 20

Начальные условия:

; .

Принужденные величины тока и напряжения:

; .

Элементы матриц динамической модели:

; ; ; ; , .

В заключение отметим, что если известны значения токов и напряжений в переходном режиме, то могут быть без особых усилий определены токи во всех ветвях цепей и, следовательно, полностью выполнен расчет переходного процесса в любой из приведенных схем.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Классический и операторный метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях. Основные сведения о переходных процессах в линейных электрических цепях. Общий алгоритм расчета переходных процессов в цепях первого и второго порядка.

    курс лекций [1,6 M], добавлен 31.05.2010

  • Условия возникновения и режим переходных колебаний в электрических цепях. Законы коммутации и начальные условия. Сущность классического метода анализа переходных колебаний, коммутация как любые действия, приводящие к возникновению переходных процессов.

    реферат [56,5 K], добавлен 25.04.2009

  • Определение характеристического сопротивления, переходной импульсной характеристики цепи классическим методом, комплексного коэффициента передачи цепи, передаточной функции, проведение расчета отклика цепи на произвольное по заданным параметрам.

    практическая работа [485,6 K], добавлен 25.03.2010

  • Расчеты переходных процессов в линейных электрических цепях со сосредоточенными параметрами и определение искомого напряжения на отдельном элементе схемы классическим и операторным методом. Построение графика в имитационном режиме WorkBench по этапам.

    курсовая работа [59,9 K], добавлен 17.04.2011

  • Определение значений производных в электрических цепях. Составление операторных схем замещения в переходных процессах. Входные и выходные характеристики транзистора. Графический расчет простейшего усилительного каскада транзистора с общим эмиттером.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.08.2013

  • Методы расчета переходных процессов, протекающих в цепях второго порядка. Нахождение токов в ветвях и напряжения на всех элементах цепи классическим и операторным методами. Построение графиков зависимости токов и напряжений от времени для двух коммутаций.

    реферат [547,0 K], добавлен 22.02.2016

  • Классификация воздействий в электрических цепях. Анализ линейных электрических цепей при гармонических воздействиях. Анализ параллельной цепи переменного тока. Напряжения, сопротивления и проводимости.

    реферат [160,7 K], добавлен 07.04.2007

  • Суть классического метода расчёта для мгновенных значений всех токов цепи и напряжений на реактивных элементах после коммутации. Операторный метод расчёта для тока в катушке индуктивности, принцип действия синусоидального закона в переходном процессе.

    курсовая работа [226,8 K], добавлен 07.06.2010

  • Моделирование переходных процессов в элементарных звеньях радиотехнических цепей. Спектральные преобразования входных и выходных сигналов в элементарных звеньях радиотехнических цепей. Расчет и исследование электрических фильтров второго порядка.

    дипломная работа [4,0 M], добавлен 24.06.2013

  • Методы расчета линейных электрических цепей при постоянных и синусоидальных напряжениях и токах. Расчет однофазных и трехфазных цепей при несинусоидальном питающем напряжении. Исследование трехфазной цепи, соединенной звездой; четырехполюсники.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 09.02.2013

  • Основы метода контурных токов. Решение системы контурных уравнений. Теорема взаимности. Свойства резистивных цепей и область их применения. Режим постоянного тока в электрических цепях. Понятие магазина затухания. Особенности реактивных элементов цепи.

    реферат [88,5 K], добавлен 12.03.2009

  • Изображение переходного процесса в программе электронного моделирования Electrоnic Work Bench. Расчет электрической схемы до коммутации; независимые начальные условия. Расчет напряжения на элементе, характеристическое уравнение для схемы после коммутации.

    курсовая работа [330,5 K], добавлен 06.01.2015

  • Рассмотрение принципиальной схемы ARC-цепи. Расчет нулей и полюсов коэффициента передачи по напряжению, построение графиков его амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик. Определение частотных и переходных характеристик выходного напряжения.

    курсовая работа [310,2 K], добавлен 18.12.2011

  • Выполнение качественного анализа переходных процессов напряжений и токов на реактивных элементах, их расчет классическим и операторным методами. Вычисление и построение графика спектральной плотности амплитуд прямоугольного импульса и искомой переменной.

    курсовая работа [351,7 K], добавлен 27.01.2010

  • Формулировка требований к системе и расчет параметров электропривода. Синтез регулятора тока. Расчет регулятора скорости. Исследование переходных процессов в системе подчиненного управления с помощью программы "Matlab". Синтез релейной системы.

    курсовая работа [3,6 M], добавлен 11.09.2009

  • Расчет линейных электрических цепей постоянного тока. Расчет однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока. Определение токов во всех ветвях схемы на основании законов Кирхгофа. Метод контурных токов. Баланс мощностей цепи.

    курсовая работа [876,2 K], добавлен 27.01.2013

  • Электрические свойства кабельных линий связи. Оценка процессов распространения электромагнитной энергии вдоль кабельной цепи. Измерение сопротивления цепи и ёмкости жил прибором. Волновое сопротивление. Рабочее затухание. Измерение параметров влияния.

    контрольная работа [58,0 K], добавлен 16.05.2014

  • Методы исследования динамических характеристик систем автоматизированного управления. Оценка качества переходных процессов в САУ. Определение передаточной функции замкнутой системы, области ее устойчивости. Построение переходных характеристик системы.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 29.06.2012

  • Нахождение по заданной структурной схеме и известным выражениям для передаточных функций динамических звеньев передаточной функции. Исследование устойчивости системы, проведение ее частотного анализа и преобразования, расчет переходных процессов.

    курсовая работа [302,7 K], добавлен 13.05.2009

  • Составление расчетной электрической схемы. Расчет токов в исследуемой электрической цепи. Проверка выполнения законов Кирхгоффа. Выбор измерительных приборов и схема включения электроизмерительных приборов. Схемы амперметров выпрямительной системы.

    курсовая работа [989,1 K], добавлен 24.01.2016

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.