Размещено на http: //www. allbest. ru/

Размещено на http: //www. allbest. ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Теоретическая электротехника»

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Электротехника и электроника» ИНМВ. 400002. 000 ПЗ

Расчет линейных и нелинейных электрических и магнитных цепей

Студент гр. 23И Е.В. Васильева

Руководитель:

к.т.н., доцент кафедры ТЭ

Пашкова Н. В.

Омск 2015



Реферат

УДК 621.3

Курсовая работа содержит 30 страниц, 20 рисунков, 6 таблиц,
4 источника.

Синусоидальное напряжение, ток, осциллограмма, баланс мощностей, векторная диаграмма, переходные процессы, характеристическое уравнение, нелинейный элемент, напряженность магнитного поля, магнитный поток.

Объектом исследования являются линейные и нелинейные электрические и магнитные цепи.

Цель работы - исследование и изучение методов расчета цепей постоянного и синусоидального тока, переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами, нелинейных и магнитных цепей, симметричных трехфазных цепей.

Используются аналитические и графические методы исследования.

Рассмотрены методы расчета линейных и нелинейных электрических цепей при постоянных и синусоидальных питающих напряжениях в установившихся и переходных режимах, а симметричных трехфазных цепей.

Содержание

• Реферат
• Введение
• 1. Задача на определение напряжения на участке цепи
• 2. Задача на определение токов ветвей методом контурных токов
• 3. Задача на определение токов ветвей методом узловых потенциалов
• 4. Задание по определению токов и напряжений в цепях синусоидального тока
• 5. Задание на расчет симметричной трехфазной электрической цепи при синусоидальном напряжении источника
• 6. Задание на расчет переходных процессов в цепях с одним накопителем энергии
• 7. Задание на расчет переходных процессов в цепях с двумя накопителями энергии
• 8. Задание по расчету магнитной цепи постоянного тока
• 9. Задание по расчету нелинейной цепи постоянного тока
• Заключение
• Библиографический список


Введение

магнитный цепь ток электрический

Данная курсовая работа представляет собой итог работы, проведенной за время обучения теоретическим основам электротехники. Фактически, всю работу можно разделить на четыре части, каждая из которых состоит из разделов, посвященных соответствующей теме. В каждом разделе имеются теоретические сведения, которые помогают легче освоить изложенный далее материал.

Первая часть посвящена исследованию и расчету цепей постоянного тока, где рассматриваются вопросы по решению задач различными методами: методом контурных токов и методом узловых потенциалов.

Вторая часть описывает исследования и расчет цепей синусоидального тока. Решены задачи по расчету установившихся режимов в цепях синусоидального тока.

Третья часть предусматривает исследование нелинейных и магнитных цепей. Здесь проведены лабораторные работы по соответствующим темам, решены задачи.

Четвертый раздел посвящен исследованию переходных процессов в линейных электрических цепях, наиболее сложной теме курса. Решена конкретная задача по определению тока и напряжения на одном реактивном элементе - катушке с индуктивностью.



1. Задача на определение напряжения на участке цепи

Условие задачи. В заданной цепи действует источник постоянной ЭДС E. Определить токи ветвей и напряжение Составить баланс мощностей.

Рисунок 1 Расчетная схема для определения токов и напряжения

Исходные данные:

=== 10 Ом; == 20 Ом; = 5 Ом; E = 30 В. R_э

Расчетная часть:

Рисунок 2 Схема цепи



Рисунок 3 Схема цепи

Баланс мощностей:



Напряжение между точками:

1 способ:

a - d - b

2 способ:

2. Задача на определение токов ветвей методом контурных токов

Условие задачи. В цепи источники ЭДС E заданы в вольтах, источники тока J - в амперах, сопротивления R - в омах.

Рисунок 4 Схема цепи метода контурных токов

Исходные данные:

Расчетная часть:



1) Найдем собственные сопротивления.

2) Найдем общие сопротивления контуров.

3) Найдем контурные ЭДС.

4) Решая систему уравнений, методом Крамера находим токи

5) Выражаем реальные токи ветвей через контурные.



6) Баланс мощностей.

3. Задача на определение токов ветвей методом узловых потенциалов

Условия задачи. Определить токи ветвей в схеме, используя данные предыдущей задачи.

Рисунок 5 Схема цепи метода узловых потенциалов



Расчетная часть:

Пусть

1) Собственные проводимости узлов.

2) Общие проводимости узлов.

3) Узловые токи.

4) Решая систему уравнений, находим

5) Находим токи ветвей по закону Ома для участка цепи.



6) Законы Кирхгофа.

4. Задание по определению токов и напряжений в цепях синусоидального тока

Условие задачи. В электрической цепи 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.

Таблица 1 Исходные данные для расчета цепи синусоидального тока

U	в	ѓ
В	град	Гц	Ом	мГн	мкФ
240	-40	50	23	-	20	64	85	50	174	122



Рисунок 6 Схема для расчета разветвленной цепи синусоидального тока

Расчетная часть:

Рисунок 7 Схема цепи



Баланс мощностей:



Векторная диаграмма:

1 см: 20 В; 1 А.

Рисунок 8 Векторная диаграмма

5. Задание на расчет симметричной трехфазной электрической цепи при синусоидальном напряжении источника

Условия задачи.

В соответствии с исходными данными выбрать симметричную трехфазную электрическую цепь, найти значение тока в линии, составить баланс мощностей, построить векторную диаграмму тока и напряжения.



Таблица 2 Исходные данные для формирования заданной трехфазной электрической цепи

Последние цифры шифра	Положение ключа
01	Р	З	З

Таблица 3 Параметры элементов схемы замещения и значение приложенного напряжения

Предпоследняя цифра шифра	Напряжение, В	Сопротивление элементов схемы замещения, Ом
						r
1	380	-	3	9	15	12	30

Рисунок 9 Схема трехфазной электрической цепи

Рисунок 10 Схема замещения



Расчетная часть:



Расчеты для векторной диаграммы:

Рисунок 11 Векторная диаграмма

6. Задание на расчет переходных процессов в цепях с одним накопителем энергии

Условие задачи. В цепи с одним накопителем энергии, замыкание (размыкание) ключа происходит в момент времени t = 0. Определить в переходном режиме законы изменения токов и напряжений, указанных на схеме, если в цепи действует источник:

1) постоянного напряжения (тока);

2) синусоидального напряжения (тока).

Исходные данные:

Рисунок 12 Схема переходного процесса

Расчетная часть: i₁(0-) i₂(0-) i₃(0-) r₁ r₂

1) Независимые начальные условия (К - замкнут)

Рисунок 13 Схема цепи



Закон коммутации (для индуктивности):

2) ДУ (в момент коммутации), зависимые начальные условия

(К - разомкнут)

3) Принужденные составляющие (К - разомкнут)

4) Характеристическое уравнение (К - разомкнут)



5) Определение свободных составляющих

При

t = (0+)

6) Построение графиков

Рисунок 14 Графики токов



7. Задание на расчет переходных процессов в цепях с двумя накопителями энергии

Условия задачи. В цепи с двумя накопителями энергии определить:

1) независимые и зависимые начальные условия, при наличии источников;

2) постоянные ЭДС (токов);

3) синусоидальные ЭДС (токов);

4) корни характеристического уравнения.

Исходные данные:

Рисунок 15 Схема переходного процесса

Расчетная часть: U_C(0) i₁(0) i₂(0) i₃(0) r₁ r₂ U_L

1) Независимые начальные условия (К - замкнут)



Рисунок 16 Схема цепи

1 закон коммутации:

2 закон коммутации:

2) ДУ, зависимые начальные условия (К - разомкнут)



3) Характеристическое уравнение

- Граничный режим

8. Задание по расчету магнитной цепи постоянного тока

Исходные данные:

Таблица 4 Исходные данные для цепи постоянного тока

№ варианта	а, см	b, см	с, см	S,	д, см	?, витков	Ф*Вб	I, А	Материал	Найти
02	110	170	12	4	0,05	350	4	-	1212

Таблица 5 Магнитные характеристики материалов

В, Тл	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
Н, А/м	0	55	135	220	335	500	875

Рисунок 17 Схема магнитной цепи



Расчетная часть:

Рисунок 18 Схема цепи

Уравнение по второму закону Кирхгофа:

1) Значение магнитной индукции потока в магнитопроводе:

По таблице значению магнитной индукции B = 0,8 Тл для материала 1212 соответствует значение напряженности магнитного поля H = 335 А/м.

2) Напряженность магнитного поля воздушного зазора:



3) Найдем среднюю линию магнитопровода:

4) Найдем силу тока:

9. Задание по расчету нелинейной цепи постоянного тока

Условие задачи. Выбрать расчетную схему, в соответствии с номером варианта, вольт-амперные характеристики нелинейных элементов, которые задаются таблицами, и сходными данными. В задаче необходимо определить входное напряжение с помощью графического метода расчета.

Рисунок 19 Схема нелинейной цепи постоянного тока

Исходные данные:

Таблица 6 Вольт-амперная характеристика нелинейного элемента

	U, В	0	20	40	60	80
	I, А	0	4	6	8	10
	U, В	0	40	60	80
	I, А	0	2	4	8



Расчетная часть:

Рисунок 20 График нелинейных элементов ВАХ

Если напряжение U₂ = 40 В, то сила тока I₂ = 2 А.

,

так как параллельное соединение, то I₁ = 6 А.

По первому закону Кирхгофа можно найти общий ток в цепи :

Напряжение на линейном сопротивлении будет равно:

Определим входное напряжение:



Заключение

Подводя итоги курсовой работы, хотелось бы отметить, что была проделана очень большая и трудоемкая работа по изучению установившихся процессов в электрических цепях. Данная работа состоит из множества индивидуальных заданий, выполняемых постепенно в течение семестра. Также курсовая работа содержит много таблиц и иллюстраций по каждой из расчётной работе.

В процессе написания курсовой работы были освоены такие основы электротехники, как методы расчета линейных электрических цепей. Все методы расчета цепей постоянного тока являются универсальными (метод узловых потенциалов, контурных токов) и могут использоваться для расчета любых линейных электрических цепей. Также были изучены магнитные цепи постоянного тока, нелинейные цепи постоянного и переменного токов, переходные процессы в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом при постоянном напряжении источника.

При проведении расчетов широко использовался комплексный метод расчета таких цепей, который довольно прост в применении при машинном способе расчета.

Библиографический список

1 Пашкова Н. В. Электротехника: Учебное пособие / Н.В. Пашкова, Д.В.Пашков / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. 71 с.

2 Режимы постоянного и синусоидального токов в линейных электрических цепях: Учебное пособие / В. Н. Зажирко, Т.В.Ковалева, А.Ю. Тэттэр; Под ред. В.Н. Зажирко / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 112 с.

3 Периодические режимы однофазных и трехфазных электрических цепей: Учебное пособие / В. Н. Зажирко, Т. В. Ковалева,
А. Ю. Тэттэр, В. Т. Черемисин; Под ред. В. Н. Зажирко / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. 126 с.

4 Зажирко В. Н. Переходные процессы в линейных электрических цепях: Учебное пособие / В. Н. Зажирко, А. Ю. Тэттэр; Под ред. В. Н. Зажирко. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск 2007.

Размещено на Allbest.ru

...