Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами - Физика и энергетика реферат
Главная
Физика и энергетика
Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами
Специфические особенности расчета цепи постоянного тока классическим методом. Характеристика и расчет цепи постоянного тока операторным методом. Сравнительный анализ результатов произведенных расчетов. Особенности расчета цепи синусоидального тока.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
по курсу «Теоретические основы электротехники»
Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами
1.1 Расчет цепи классическим методом
1.2 Расчет цепи операторным методом
2. РАСЧЕТ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
расчет постоянный ток синусоидальный цепь
1. Используя данные табл. 1 и схему, представленную на рис. 1, необходимо:
1.1. Определить классическим методом переходное значение тока i R1 на этапах последовательного срабатывания коммутаторов K 1 и K 2 ;
1.2. Определить операторным методом переходное значение тока i R1 на первом этапе (сработал только коммутатор K 1 );
1.3. Сравнить результаты расчетов классическим и опреаторным методом и оценить погрешность расчетов;
1.4. Постороить график зависимости найденного тока i R1 в функции от времени.
2. Используя исходные данные (табл. 2) определить, в какой момент времени ток через обмотку электромагнита с параметрами L и R, включаемую на синусоидальное напряжение U m sin(314t + ) достигает максимального значения. Найти при этом его амплитуду и построить кривую этого переходного тока.
Таблица 1. Исходные данные к первой части курсовой работы
Таблица 2. Исходные данные ко второй части курсовой работы
Рис. 1. Расчетная схема для цепи постоянного тока
Рис. 2. Расчетная схема для цепи переменного тока
Определим закон изменения тока на этапе после срабатывания ключа K1. При расчете классическим методом функция тока от времени записывается в виде суммы принужденной и свободной составляющих [2].
i R1 (t) = i R1пр (t) + i R1 св (t), (1.1)
где i R 1пр (t) - принужденная составляющая тока; i R 1св (t) - свободная.
Определим принужденную составляющую i R 1пр (t), для чего составим схему замещения для установившегося режима , т.е. для момента времени t = . Из рис. 3 видно, что
i R 1пр (t) = E / (R 1 + R 2 + R 3 ) = 70 / (4 + 2 + 4) = 7 А, (1.2)
где R 1 , R 2 , R 3 ,- активные сопротивления соответствующих резисторов схемы; E - э. д. с. источника напряжения.
Определим свободную составляющую тока, для чего понадобятся значения показателей затухания. Найдем показатели затухания, записав выражение для характеристического сопротивления цепи после коммутации и приравняв его к нулю. Схема замещения для определения характеристического сопротивления представлена на рис. 4.
Z(p) = R 3 + R 4 + pL + R1(R2 + 1/Cp)/R1 + R2 + 1/Cp = 0;
Рис. 3. Схема замещения для установившегося режима (t = )
Рис. 4. Схема замещения для определения характеристического сопротивления Z (p)
Подставляя численные значения сопротивлений, индуктивности и емкости из табл. 1, получим:
2 + 4 + 1010 -3 p + 4(0,1 + )/4 +0,1 + = 0;
Решая полученное уравнение относительно p, мы найдем показатели затухания свободной составляющей:
i R1 св (t) = A 1 e -573,475 t + A 2 e - 85,061 t , A (1.3)
В данном выражении A 1 и A 2 - постоянные интегрирования.
Подставляя найденные значения принужденной и свободной составляющей в выражение (1.1), получим выражение для тока i R 1 (t) при переходном процессе:
i R1 (t) = 7 + A 1 e -573,475 t + A 2 e -85,061 t , A; (1.4)
Выражение (1.3) имеет две неизвестные величины. Для их нахождения продифференцируем его по времени и составим систему:
i R1 (t) = 7 + A 1 e -573,475 t + A 2 e -85,061 t ,
di R1 (t)/dt = -573,475 A 1 e -573,475 t - 85,061 A 2 e -85,061 t ; (1.5)
В момент коммутации, т.е. при t = 0, система (1.5.) принимает вид:
di R1 (t)/dt t=0 = -573,475 A 1 - 85,061 A 2 ; (1.6)
Рис. 5 Схема замещения для времени непоcредственно после коммутации t = 0 +
Определим U C (0 - ) и i L (0 - ), используя схему замещения, представленную на рис. 6: U C (0 - ) = Е = 70, В
Так как величина i R 1 (t) обладает зависимыми начальными условиями, то ее значение i R 1 (0) определим из рис. 5 для t = 0 + .
i R 1 (0 + ) = (E - E C )/ (R 1 + R 2 ) = 0, A.
Для определения производной тока составим уравнения по I и II законам Кирхгофа для послекоммутационной схемы, представленной на рис. 7.
(di R1 /dt)R 1 + dU C /dt + (di C /dt)R 2 = 0,
U L (0) и i C (0) определим из рис. 5 для t = 0 + .
di R1 /dt = 70000,1/4 + 0,1 = 170,73
i R1 (t) = 7 + 0,8695e - 573,475t -7,8695e - 85,061t , A.
Определим время срабатывания коммутатора К 2 .
t 1 = 1,5 / |P min | = 1,5 / 85,061 = 1,763410 -2 , c.
i R 1 (t-t 1 ) = i R 1пр (t-t 1 ) + i R 1св (t-t 1 ).
Принужденную составляющую найдем из рис. 8 для t = .
i R1 пр (t-t 1 ) = E/R 1 + R 3 = 70/4 +2 = 70/6 = 11,67, A.
Определим показатели затухания, используя рис. 9 для определения Z(p).
Z(p) = R 3 + R 1 (1/Cp + R 2 )/R1 + R2 + 1/Cp = 0;
2 + 4(0,1 + 200/p)/4,1 + 200/p = 0;
i R1 св (t-t 1 ) = А 3 e -139,535 ( t - t1) , A;
i R1 (t-t 1 ) = 11,67 + А 3 e -139,535 ( t - t1) , A;
i R1 (t-t 1 ) t = t1 = 11,67 + А 3 , A;
Значение тока i R 1 в момент времени t 1 определим из рис. 10 для t = t 1+
I 11 (R 1 + R 2 ) - I 22 (R 2 ) = E - E C ,
I 22 (R 2 + R 3 ) - I 11 (R 2 ) = E C ; где E C = U C (t 1 ).
Необходимо знать закон изменения U C (t) на первом интервале:
Из t = находим U C пр (t) = E - i R пр (t) = 70 - 7 = 63, В.
U c св (t) = A 4 e -573,475 t + A 5 e - 85, 061 t , B;
U c (t) = 63 + A 4 e -573,475 t + A 5 e - 85, 061 t , B;
dU c /dt t=0 = -573,475 A 4 - 85,061 A 5 ;
Из рис. 6 для t = 0 - находим U c (0).
dU c /dt t =0 = i С (0)/С = 0, В/с
Отсюда следует, что А 4 = -1,2191; A 5 = 18,2191.
U C (t) = 63 -1,2191e -573,475 t + 18,2191e - 85, 061 t , B;
U C (t 1 ) = 63 -1,2191e -573,475 t 1,7634 10 + 18,2191e - 85, 061 t 1,7634 10 = 64,834, B;
I 11 (R 1 + R 2 ) - I 22 R 2 = E - E C ,
I 22 (R 2 + R 3 ) - I 11 R 2 = E C ;
i R1 (t-t 1 ) t = t1 = I 11 = 2,01536;
А 3 = 2,01536 - 11,67 = - 9, 65464, A;
i R1 (t-t 1 ) = 11,67 - 9, 65464e - 139, 535( t - 1, 7634 10 ) , A;
Рис. 9. Схема замещения для определения Z(p)
Рис. 10. Схема замещения для t = t 1+
Составляем операторную схему замещения, приведенную на рис. 11
I 11 (p)(R 1 + R 2 + 1/Cp) - I 22 (p)( R 2 + 1/Cp) = E/p - U C (0)/p
I 22 (p)(R 2 + R 3 +R 4 +1/Cp+pL) - I 11 (p)(R 2 + 1/Cp) = U C (0)/p;
I 11 (4,1+ 200/p) - I 22 (p)( 0,1 + 200/p) = 0
I 22 (6,1 + 200/p+0,01p) - I 11 (0,1 + 200/Cp) = 70/p;
I 11 = 7000(p + 2000) / p (2700p+ 41p 2 +0,210 7 ), A;
I R1 (p)= 7000(p + 2000) / p (41p 2 + 2700p +0,210 7 ), A;
I R1 (p)= 170,73(p + 2000) / p (41p 2 + 2700p +0,210 7 ), A;
M(p) = p (p 2 + 658,536p + 48780,488);
M`(p) = 3p 2 + 1317,072p + 48780,488;
p 1 = 0; p 2 = -573,475; p 3 = -85,061.
Перейдем от изображения к оригиналу:
I R 1 (t) = [N(p)/M`(p)]e pt | p =0 + N(p)/M`(p) e pt | p =-573,475 + N(p)/M`(p) e p t | p =-85,061 =
= [170,73 (0+2000)/30+1317,0720+48780,488] e p t + [170,73(-573,475+2000)/
/ 3 (-573,475) 2 + 1317,072 (-573,475) + 48780,488] e -573,475t + [ 170,73 (-85,061+2000)/3(-85,061) 2 + 1317,072 (--85,061) +48780,488] e - 85,061 t = 6,99993 + 0,8695 e -573,475t - 7,8695 e - 85,061 t , A;
i R1 (t) = 7 + 0,8695 e -573,475t - 7,8695 e - 85,061 t , A;
Рис. 11. Операторная схема замещения
Построим график зависимости значений тока в функции от времени
2 = 1 / |p| = 1 / 139,535 = 0,00717 c.
Считаем, что переходный процесс после срабатывания К 2 закончится через время
Шаг приращения на интервале (0 ? t ? t 1 )
Д t 1 = t 1 /60 = 1,763410 -2 /60 = 0,0002939 c.
Шаг приращения на интервале (t ? t 1 )
Д t 1 = 0,1 2 = 0,1 0,000717 = 0,000717 c.
Значение, рассчитанное классическим методом
i R 1 (t) = 7 + 0,8695 e -573,475 t - 7,8695 e - 85,061 t , A;
Значение, рассчитанное операторным методом
i R 1 (t) = 7 + 0,8695 e -573,475 t - 7,8695 e - 85,061 t , A;
Сравним постоянные интегрирования А 1 и А 2 :
[(0,8695 - 0,8695) / 0,8695] 100% = 0%;
[(- 7,8695 + - 7,8695) / ( - 7,8695)] 100% = 0%;
Погрешность вычислений не превышает 5%, следовательно, расчет выполнен верно.
Рис. 12. График значений тока i R 1 (t)
2. РАСЧЕТ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
Построим схему замещения электромагнита и схему для t = , которые приведены на рис. 13 и рис. 14.
U(t) = U m sin(314t + ) = 127 sin(314t + 90), B;
= arctg (L/R) = arctg (31440010 -3 /10) = 85,45;
i(t)= (U m /Z)sin(t+-) + Ae -25t = (127/10,77)sin(314t+90-85) + Ae -25t =
По первому закону коммутации ток не может измениться скачком, т.е.
A = -11,79sin5 = -1,0276 e -25t , A.
i`(t) = 3702,06cos(314t+5) + 25,69 e -25 t ,
t = 0,1 ф 3 = 0,1 ? 0,04 = 0,004 c.
Рис. 13 Схема замещения электромагнита
В данной работе был проведен анализ переходных процессов в цепях постоянного и переменного тока, содержащих реактивные элементы. Установлено, что в цепи постоянного тока после срабатывания первого ключа переходный процесс носит апериодический характер. На втором этапе, после срабатывания ключа К 2 , наблюдается скачок тока через сопротивление R 1 , после этого переходный процесс носит также апериодический характер. При расчете операторным методом получено то же значение тока, что и при расчете классическим методом. Погрешность расчета не превышает 5%.
При анализе цепи переменного тока найдена функция изменения тока при подключении электромагнита к источнику переменного синусоидального тока.
1. Бойчевский В.И. Методические указания к курсовой работе №2 по теоретическим основам электротехники «Исследование переходных процессов в линейных цепях с сосредоточенными параметрами.» / Липецкий государственный технический университет; Сост. В.И. Бойчевский, А.Н. Шпиганович. Липецк, 1997 г. - 16 с.
2. Зевеке Г.В. Основы теории цепей. / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, и др. - М.: Энергия, 1975 г. - 752 с.
3. Бессонов Л.Н. / Теоретические основы электротехники. - М.: Высшая школа, 1973 г. - 750 с.
Исследование основных особенностей электромагнитных процессов в цепях переменного тока. Характеристика электрических однофазных цепей синусоидального тока. Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Составление полной системы уравнений Кирхгофа. реферат [122,8 K], добавлен 27.07.2013
Основные законы электрических цепей. Освоение методов анализа электрических цепей постоянного тока. Исследование распределения токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного тока. Расчет цепи методом эквивалентных преобразований. лабораторная работа [212,5 K], добавлен 05.12.2014
Однофазные цепи синусоидального тока. Двигатели постоянного тока параллельного возбуждения. Расчет линейной цепи постоянного тока методом двух законов Кирхгофа. Расчет характеристик асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором. методичка [1,4 M], добавлен 03.10.2012
Расчет параметров цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа, и узловых напряжений. Расчет баланса мощностей. Построение потенциальной диаграммы. Сравнение результатов вычислений. Расчет параметров цепи переменного тока методом комплексных амплитуд. курсовая работа [682,1 K], добавлен 14.04.2015
Расчет линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение реактивного сопротивления элементов, составление баланса активных и реактивных мощностей с целью исследования переходных процессов в одно- и трехфазных электрических цепях. контрольная работа [8,2 M], добавлен 14.05.2010
Линейные цепи постоянного тока, вычисление в них тока и падения напряжения, сопротивления. Понятие и закономерности распространения тока в цепях переменного тока. Расчет цепей символическим методом, реактивные элементы электрической цепи и их анализ. методичка [403,7 K], добавлен 24.10.2012
Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой. курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010
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 .
© 2000 — 2021
Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами реферат. Физика и энергетика.
Эссе Я Выбираю Профессию Учитель
Дневник Заполненный Производственная Практика Хирургия
Отчет по практике по теме Коммерческая деятельность магазина 'Пятерочка'
Курсовая работа: Налогообложение имущества физических лиц
Практическое задание по теме Расчет параметров электрической сети
Реферат: Review Of Lterature Essay Research Paper Part
Баня На Лабораторной 3 Режим Работы
Реферат по теме Экономическая преступность и экономическая безопасность политические аспекты проблемы
Свободы Человека Диссертация
Скачать Реферат Про Пушкина
Виды Аудиторских Заключений Реферат
Реферат по теме Мировая сеть FIDOnet
Реферат: Анализ рекламы. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме 'Автобиографическое начало' в творчестве Гоголя
Доклад по теме Налог на добавленную стоимость на территории Украины
Реферат по теме Сущность и принципы планирования как функции управления
Партийные Системы Реферат
Вербицкая 7 Класс Контрольные Работы
Реферат по теме Анализ калькулирования себестоимости продукции на примере предприятии ЗАО 'Ralf Ringer'
Реферат Цб Рф
Острый живот (боль в животе) - Медицина презентация
Разработка и создание информационной системы "Электронная газета" - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа
Математическое моделирование процессов газотермического напыления покрытий - Производство и технологии реферат