Расчет линейных электрических цепей в переходном и стационарном режимах работы. Курсовая работа (т). Физика.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Расчет линейных электрических цепей в переходном и стационарном режимах работы
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Министерство
связи и массовых коммуникаций
Сибирский
государственный университет телекоммуникаций и информатики
Тема: Расчет линейных электрических цепей в
переходном и стационарном режимах работы
Курсовая работа посвящена изучению и
использованию различных методик для анализа цепей постоянного и переменного
тока, а также для расчета переходных процессов в цепях постоянного тока,
содержащих индуктивности и емкости.
Данная курсовая работа включает в себя расчет
резистивной цепи, расчет цепи с взаимно индуктивными связями при гармоническом
воздействии и расчет переходных процессов второго порядка. В каждом разделе
необходимо найти токи во всех ветвях схемы. Расчет токов производится
различными методами. При постоянном токе это метод наложения, метод контурных
токов, метод узловых напряжений и метод эквивалентного генератора (для расчета
тока в одной ветви).
При переменном токе - это
матрично-топологический метод (контурных токов), метод эквивалентного
генератора. Значение тока в каждой ветви, рассчитанное тем или иным методом, не
должно быть различным. Правильность расчетов можно проверить с помощью баланса
мощности.
При расчете переходного процесса необходимо
получить законы изменения токов во времени для каждой ветви.
.1 Рассчитать схему методом наложения;
.2 Составить систему уравнений по методу законов
Кирхгофа;
.3 Рассчитать схему методом контурных токов;
.4 Рассчитать схему методом узловых напряжений;
.5 В резисторе 3 рассчитать ток методом
эквивалентного генератора;
.6 Проверить вычисления балансом мощности;
= 60 В= 100 В= 10 мA= 2 кOм= 1 кОм= 4 кОм= 2
кОм= 6 кОм
2) Расчёт цепи с индуктивно-связанными катушками
.1 Матрично-топологическим методом (контурных
токов) рассчитать токи во всех ветвях схемы;
.2 Проверить расчет с помощью баланса мощности;
.3 В конденсаторе, включенном в ветвь, не
содержащую связанную катушку, рассчитать ток методом эквивалентного генератора.
= 20 В;= j30 В;= 10 мA;= 2 кOм;= 3 кОм;
хL1 = 2 кОм;= 3 кОм;= 2 кОм;= 1 кОм;= 2 кОм.
.1 Рассчитать токи в ветвях схемы классическим
методом;
.2 В ветви с конденсатором рассчитать ток
операторным методом;
= 15 В; = 80 Ом; =50 Ом;=50 Ом;= 10 мГн;
Данный метод основывается на принципе
суперпозиции реакции линейной электрической цепи на сумму воздействий, равной
сумме реакций от каждого воздействия.
Чтобы найти токи в цепи методом наложения,
следует посчитать частичные схемы отдельно для каждого из источников питания,
заменяя притом остальные источники их эквивалентными сопротивлениями.
Метод основан на расчете токов от каждого
источника отдельно, а результирующие искомые токи определяются алгебраической
суммой частичных токов. Кол-во частичных схем определяется числом источников
энергии.
Расставить произвольным образом токи в схеме
Составить частичные схемы, при этом число
частичны схем равно числу источников энергии. В каждой частичной схеме
оставляем только один источник энергии, остальные заменяем их внутренними
сопротивлениями, указываем направление токов от существующего источника.
Истинные значения исходных токов определяются
путем алгебраической суммы частичных токов. Правило знаков: «Частичный ток
будет со знаком «+», если его направление совпадает с выбранным направлением
предварительно. Со знаком «-», если не совпадает».
Перерисуем нашу схему для Е1, для этого заменяем
источник тока на холостой ход, а источник напряжения Е2 на короткое замыкание
Найдем общие токи алгебраической суммой:
Искомые токи найдены без особого труда, отсюда
следует вывод, что данный метод подходит для расчета сложных цепей с
несколькими источниками энергии.
1.2 Система уравнений по методу
законов Кирхгофа
Метод законов Кирхгофа базируется на 1-ом и 2-ом
законах Кирхгофа (ЗТК и ЗНК). Количество уравнений соответственно:
- количество ветвей
с источником тока
Расставляем произвольно направления токов в
схеме
Определяем количество ветвей и количество узлов,
а также количество ветвей с источником тока и определяем количество уравнений:
При подстановке в уравнения, составленных по
законам Кирхгофа, полученных методом наложения токов, получаем верное
равенство.
Рисунок 1.4 - Схема для расчета методом
контурных токов
Метод контурных токов основан на втором законе
Кирхгофа. Данный метод позволяет рассчитать схему без преобразований.
) Расставляем произвольным образом направление
токов в схеме.
) Определяем количество независимых контуров,
задаем направление контурных токов.
) Определяем собственные и взаимные
сопротивления каждого контура, а так же собственные ЭДС каждого контура.
) Решив систему уравнений, найдем контурные
токи:
Так как токи совпадают с токами, рассчитанными
методом наложения, то расчет верен.
Рисунок 1.5 - Схема для расчета методом узловых
напряжений
Метод без преобразования схемы. Определение
узловых потенциалов по уравнениям законов токов Кирхгофа. Определение токов в
ветвях по закону Ома.
) Обозначаем все токи и узлы в схеме
) Принимаем один из узлов за базисный (потенциал
этого узла будет равен нулю)
) Определяем собственные и взаимные проводимости
узлов:
) Решив систему уравнений, найдем потенциалы
узлов
) Токи в схеме найдем по закону Ома:
Так как токи совпадают с токами, рассчитанными
методом наложения и методом контурных токов - расчет верен.
1.5 Метод эквивалентного генератора
Рисунок 1.6 - Схема для расчета по МЭГ
) Обозначаем на схеме ток, который нужно найти,
произвольно выбрав его направление
) Обозначаем зажимы a и b сопротивления R, через
который протекает искомый ток
) Определяем эквивалентное сопротивление схемы
относительно зажимов a и b, заменив источники на их внутреннее сопротивление:
Рисунок 1.7 - Схема для определения
эквивалентного сопротивления
4) Определяем параметры эквивалентного источника
тока:
.1. Обозначим напряжение холостого хода,
совпадающего по направлению с искомым током.
.2. Рассчитаем полученную схему, определим Uхх
Значение искомого тока совпало с его значениями
в прошлых расчетах.
Сумма мощностей, отдаваемых независимыми
источниками равна сумме мощностей, потребляемых остальными элементами
электрической цепи.
) Определяем токи в схеме любым способом
) Определяем мощности источников ЭДС
) Определяем мощности источников тока (для этого
нужно определить Uг)
) Определяем мощность рассеяния на пассивных
элементах схемы
Если ,
значит токи в схеме рассчитаны верно.
Сумма мощностей, отдаваемых независимыми
источниками, равна сумме мощностей, потребляемых остальными элементами
электрической цепи, значит токи в схеме рассчитаны верно.
В основе метода лежит представление
электрической схемы с помощью графа цепи. Ветви ориентированного графа
ориентированы по направлению тока ветвей.
. Составить граф схемы, задать направление
обхода контуров.
. По графу составить контурную матрицу В, в
которой столбцы - ветви, а строки - контуры (если направление ветви совпадает с
обходом контура ставим «1», если не совпадает «-1», если ветвь не принадлежит
контуру ставим «0».
. Составляем диагональную матрицу сопротивлений
ветвей Z. Диагональные элементы матрицы - сопротивления соответствующих ветвей
схемы; на пересечении k - ой строки и j - го столбца, а также j - ой строки k -
го столбца записывается сопротивление взаимоиндукции между индуктивно -
включенными в k - ую и j - ую строки катушками индуктивности.
. Составляем матрицу ЭДС, записывая значение
источников ЭДС в соответствующую строку матрицы.
. Составляем матрицу токов, записывая значение
источников тока в соответствующую строку матрицы.
. Составляем матрицу контурных токов.
. Рассчитаем матрицу контурных сопротивлений.
Рисунок 2.2 - Схема с развязанным источником ЭДС
Уравнение электрического равновесия контурных
токов:
[B] [Zв]
[Bт]
[Ik] = [B] ([E] - [Zв] )
(2.11)
Следует составить все матрицы, входящие в это
уравнение, чтобы получить в итоге уравнения контурных токов.
Составим контурную матрицу- [B], диагональную
матрицу сопротивлений ветвей- [ ], матрицу ЭДС-
[E], матрицу токов- [I] и матрицу контурных токов- [ ];
Рассчитаем матрицу контурных сопротивлений:
Возьмем определитель матрицы сопротивлений
ветвей:
Чтобы найти контурный ток заменим
первый столбец матрицы
Проделаем то же самое, чтобы найти контурный ток
Зная контурные токи, найдем искомые:
На этом расчёт цепи матрично-топологическим
методом закончен.
Сумма комплексных мощностей, отдаваемых
независимыми источниками энергии равна сумме комплексных мощностей,
потребляемых остальными элементами электрической цепи.
. Если в схеме есть индуктивно-связанные катушки
индуктивности, то нужно выполнить развязку индуктивной связи
. Определить мощность источников ЭДС
. Определить мощность на источниках тока
. Определить мощность остальных элементов
Выполним развязку индуктивных связей:
Определим мощности, отдаваемые источниками в
цепь:
Активная мощность, рассеиваемая в резисторах
схемы:
Мощность, потребляемая реактивными элементами
схемы:
Сумма мощностей, отдаваемых независимыми
источниками энергии, равна сумме мощностей потребителей, значит токи в схеме
рассчитаны верно.
2.2 Метод эквивалентного генератора
Метод эквивалентного генератора - метод для
расчёта тока только в одной ветви электрической цепи.
Ток в любой ветви линейной электрической цепи не
изменяется, если активный двухполюсник к которому подключена данная ветвь
заменить на эквивалентный источник напряжения с задающим напряжением равным
напряжению холостого хода (ХХ) в цепи, и внутренним сопротивлением равным
эквивалентному входному сопротивлению пассивного двухполюсника со стороны
разомкнутой ветви.
. Если в схеме имеются индуктивно-связанные
катушки, то следует выполнить развязку индуктивных связей
. Обозначить на схеме ток, который нужно найти
. Обозначить зажимы a и b, через которые
протекает искомый ток
. Определить эквивалентное сопротивление схемы
относительно зажимов a и b. Источники энергии заменяются их внутреннем
сопротивлением.
. Определить параметры эквивалентного источника
напряжения:
) Обозначить между a и b напряжение совпадающее
по направлению с искомым током в соответствии с рисунком 2.4
) Рассчитать полученную схему. Определить
. Построить эквивалентную схему и определить ток
в ветви по закону Ома.
Выполним развязку индуктивных связей:
Подставим известные значения в уравнение 2:
Значение искомого тока совпало со значением,
найденным матрично-топологическим методом, значит расчеты выполнены верно.
Основан на составлении интегрально-дифференциальных
уравнений по законам Кирхгофа относительно независимых переменных Интегрально
- дифференциальные уравнения сводятся к одному дифференциальному уравнению n -
го порядка.
. Определить принужденную составляющую при
. Записать характеристическое уравнение, найти
его корни
. Зная корни, записать общее решение xсв(t)
. Для x(t)=xсв(t)+xпр(t) используя начальные
условия, определить независимую постоянную интегрирования
Рисунок 3.1 - Схема для момента времени
Рисунок 3.2 - Схема для момента времени
Рисунок 3.3 - Схема для момента времени
Запишем характеристическое уравнение и найдем
его корни:
Рисунок 3.4 - Схема для нахождения
характеристического уравнения
Так как корни комплексно-сопряженные - это
колебательный процесс.
Уравнения токов найдены, на этом расчет
классическим методом закончен.
Операторный метод основывается на
преобразованиях Лапласа, которые позволяют систему дифференциальных уравнений
свести к системе алгебраических уравнений.
. Составить операторную схему замещения
. По данной схеме, используя любой метод расчёта
записать изображение искомых величин
. Используя обратное преобразование Лапласа
найти оригинал искомой величины.
Составим операторную схему замещения и решим ее
по методу узловых потенциалов:
Рисунок 3.5 - Операторная схема замещения
Так как полюсы комплексно-сопряженные, находим
ток по формуле:
Полученный ток совпадает с током, найденным
классическим методом, значит расчет верен.
По построенным графикам можно наблюдать характер
тока и его изменения во времени. Найденные значения токов в определенные
моменты времени, а именно моменты до, во время и после коммутации,
соответствуют значениям, определенным по графикам в эти же моменты времени.
Для расчета резистивной цепи применялись методы
контурных токов, наложения, узловых потенциалов и метод эквивалентного
генератора. Найденные токи в ветвях оказались верными, так как значения токов,
полученные разными методами, оказались одинаковыми. И также правильность
вычислений была проверена с помощью баланса мощности.
Расчет цепи с взаимно-индуктивными связями
включал в себя матрично-топологический метод и метод эквивалентного генератора.
И также вычисления оказались верными.
Расчет переходного процесса был произведен
классическим и операторным методами. На основании полученных уравнений токов
были построены графики зависимости тока от времени.
Поставленные в курсовом проекте цели и задачи
полностью выполнены.
1.
Бакалов В.П., Игнатов А.Н., Крук Б.И. Основы теории электрических цепей и электроники
- М.: Радио и связь, 1989. - 528 с.
.
Тихобаев В.Г. Расчет линейных электрических цепей в переходном и стационарном
режиме. Методические указания к курсовой работе. СибГУТИ, 2003.
.
Бакалов В.П., Журавлева О.Б., Крук Б.И. Основы анализа цепей - М.: Горячая
Линия - Телеком, 2007.
Похожие работы на - Расчет линейных электрических цепей в переходном и стационарном режимах работы Курсовая работа (т). Физика.
Сочинение: Стихотворение Лермонтова "Дума"
Пособие по теме Понятие многомерной случайной величины
Реферат На 10 Страниц По Информатике
Курсовая работа по теме Контрольные материалы по теме 'Представление информации'
Реферат по теме Прекращение брака
Реферат: Гостиничный и туристический менеджмент. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Основные направления и содержание воспитательного процесса. Скачать бесплатно и без регистрации
Диссертация Электронная Подпись
Курсовая Работа На Тему Исследование Потребителя В Центре "Билайн"
Сочинение Листопад 4 Класс Кратко
Реферат: Заповедник "Каменная Могила". Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат Накладные Расходы И Сметная Прибыль 2022
Контрольная работа по теме Хозяйственные товарищества и общества. Правопреемство долговых обязательств
Биосфера Реферат
Реферат: Tuesdays W Morrie
Дипломная работа по теме Применение низкоконцентрированного полимера (НКПС) для повышения эффективности разработки в условиях Ерсубайкинского месторождения НГДУ 'Ямашнефть'
Контрольная работа: Синтаксис простого предложения
Отзыв Отчет По Производственной Практике
Контрольная работа: Прибыль как финансовый результат деятельности предприятия
Нумерация Контрольная Работа 4 Класс Школа России
Дипломная работа: Квалификация преступлений, совершаемых путем превышения должностных полномочий
Доклад: Аргинин
Курсовая работа: Характеристики локомотивов