Главная Контакты В избранное
  • Курсовая работа по дисциплине «Электротехника» на тему: РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА Вариант 1

    АвторАвтор: student  Опубликовано: 7-12-2020, 21:11  Комментариев: (0)

     

     

     

     

    Скачать: 1_bat.zip [395,74 Kb] (cкачиваний: 0)  

     

     

    Курсовая работа

    по дисциплине

    «Электротехника»

    на тему:

    РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА

    Вариант 1


     

     

     

    СОДЕРЖАНИЕ


    Задание 1 Расчет цепей синусоидального переменного тока по комплексным значениям 3

    Задание 2.1 Расчет переходного процесса в цепи первого порядка. 10

    Задание 2.2 Расчет переходного процесса в цепи второго порядка. 14

    2.2.1 Расчет переходного процесса классическим методом. 15

    2.2.2 Расчет переходного процесса операторным методом. 17

     

    Задание 1 Расчет цепей синусоидального переменного тока по комплексным значениям

    Анализу подлежит электрическая цепь, варианты схем которых формально изображены на трех рисунках.

    Схема 1 Схема 2 Схема 3

    1.Рассчитать мгновенные значения ЭДС источника, токов в ветвях и напряжений на элементах.

    2.Построить векторную диаграмму токов и напряжений для амплитудных значений величин.

    3.Определить активную, реактивную и полную мощность цепи. Рассчитать баланс мощности цепи.

    4.Проверить результаты расчета в Electronics Workbench.

    Исходные данные:

    Вариант

    Схема

    Элементы ветвей R[Ом], L[мГн], C[мкФ]

    Заданная величина i[A]; e, u[B]

    1

    1

    R1=6; C2=250; L3=8; R4=6; C5=250

    i3=2,15∙sin(1000t+60,2°)

    Собранная схема с помощью Electronics Workbench:

    Исходные данные в программе Mathcad:

    1.Расчет мгновенного значения ЭДС источника, токов в ветвях, и напряжений на элементах.

    1.1 Запишем комплексную амплитуду тока через катушку индуктивности L3:

    1.2 Определим комплексное сопротивления элементов схемы:

    1.3 Найдем комплексные амплитуды напряжений на элементах схемы:

    1.4 Рассчитаем комплексную амплитуду напряжения источника:

    1.5 Используя значение комплексной амплитуды, запишем мгновенное значение напряжения источника:

    1.6 Найдем комплексные амплитуды токов и напряжений на остальных элементах цепи:

    1.7 Определим мгновенные значения всех элементов цепи:

    2.Построим векторную диаграмму токов и напряжений для амплитудных значений величин:

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    3.Определим активную, реактивную и полную мощность цепи. Рассчитаем баланс мощностей:

    4.Проверим результаты расчета в Electronics Workbench:

     

    Вывод: в результате проведенной работы методом комплексных амплитуд были определены токи во всех ветвях схемы и напряжения на всех элементах; построены векторные диаграммы токов в цепи и напряжений внешнего контура; а также составлен баланс активных и реактивных мощностей. В результате чего решение, отраженное в MathCAD совпадает с полученным решением в Electronics Workbench.

    Задание 2.1 Расчет переходного процесса в цепи первого порядка

    Выполнить анализ переходного процесса в цепи первого порядка. Структуры электрической цепи изображена на рисунке 2.1 в обобщенном виде.

    Рисунок 2.1 – Структуры электрических цепей

    Исходные данные:

    Вариант

    Элементы E[В], R[Ом], L[Гн], C[Ф]

    Искомые величины

    Расположение ключа

    Ключ при t<0

    1

    E=50; R1=R5= R9=100; L7=0,01

    i1(t), u7(t)

    Параллельно R9

    З

    Собранная схема с помощью Electronics Workbench:

    Независимые начальные условия:

    (0-) = (0+) = 500 mA

    (∞) = 167 mA

    После размыкания ключа, упростим схему:

    Определим входное операторное сопротивление:

    где р – корень характеристического уравнения.

    Ток на индуктивности найдем в результате сложения свободной и принужденной составляющих:

    IL=ILсв + ILпр= Аеpt+0,167

    Постоянную интегрирования А найдем при помощи первого закона коммутации:

    А=IL0-IL пр=0,5-0,167=0,333

    Таким образом получаем окончательное значение тока на индуктивности:

    i7(t)= 0,167+0,333∙e-15000∙t

    Напряжение u7(t) в индуктивности найдем по формуле:

     

     

    Определим начальные условия для резистора R1:

    Постоянную интегрирования Аr найдем при помощи первого закона коммутации:

    Таким образом получаем окончательное значение тока на резисторе R1:

    Построим графики изменения тока i1(t) и изменения напряжения u7(t):

     

     

     

    Проверим результаты расчетов в программе Electronics Workbenchс помощью осциллографа:

     

    Вывод: были рассчитаны временные зависимости тока i1(t) на резисторе R1 и напряжения u7(t) на катушке индуктивности при размыкании ключа; построены графики соответствующих временных зависимостей, проверены решения, в результате чего решение, отраженное в MathCAD совпадает с полученным решением в Electronics Workbench.

    Задание 2.2 Расчет переходного процесса в цепи второго порядка

    Структуры электрических цепей изображены на рисунке 2.2 в обобщенном виде.

    Схема 1................................................................. Схема 2

    Рисунок 2.2 – Структуры электрических цепей

    Исходные данные:

    Вари-

    ант

    Схема

    Элементы J[А], E[В], R[Ом], L[мГн], C[мкФ]

    Искомые величины

    Расположение ключа

    Ключ при t<0

    1

    1

    J=1,5; R1=R2=R7=50; L6=20; C4=2

    iL(t), uC(t)

    Параллельно R2

    Р

    Собранная схема с помощью Electronics Workbench:

     

     

    2.2.1 Расчет переходного процесса классическим методом

    Независимые начальные условия: (0) = 0,5А

    ( (∞) = 0,75 A

    (0) = 25 B

    (∞) = 37,5 B

    Определим входное операторное сопротивление:

    Приравняв это уравнение к нулю и после подстановки численных значений параметров, получим:

    Это уравнение является характеристическим, и его решение позволяет найти корни:

    Таким образом, свободную составляющую для тока в катушке, можно записать в виде:

    .

     

     

    Аналогичное уравнение можно написать для напряжения на емкости:

    Постоянные интегрирования в этих уравнениях определим, используя законы коммутации:

    Для тока Il(t) Для напряжения uc(t)

    После подстановки найденных значений постоянных интегрирования найдем окончательное значение тока на индуктивности и напряжения на емкости:

    Построим графики изменения тока на индуктивности L6 и изменения напряжения на емкости C4:

    2.2.2 Расчет переходного процесса операторным методом

    Построим операторную схему замещения, которая соответствует схеме после замыкания ключа:

    Независимые начальные условия:

    (0-) = (0+) = 0,5 А

    (0-) = (0+) = 25 В

     

     

     

     

    При решении воспользуемся методом узловых напряжений в операторной форме и составим уравнения для единственного независимого узла 1:

    Из которого находим операторное напряжение на емкости C4:

    И операторный ток через индуктивность L6:

    Осуществляем переход от изображения к оригиналу при помощи программы MathCAD:

    Построим графики изменения тока на катушке L6 и изменения напряжения на конденсаторе C4:

    Проверим результаты расчетов в программе Electronics Workbenchс помощью осциллографа:

    Вывод: были рассчитаны временные зависимости тока на индуктивности L6 и напряжения на емкости C4 при замыкании ключа классическим и операторным методом; построены графики соответствующих временных зависимостей, проверены решения, в результате чего решение, отраженное в MathCAD совпадает с полученным решением в Electronics Workbench.

    скачать dle 10.6фильмы бесплатно