Линейные электрические цепи в установившемся синусоидальном режиме

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Мая 2013 в 14:02, курсовая работа

Описание работы

Целью выполнения курсовой работы по разделу «Анализ линейных электрических цепей в режиме установившегося синусоидального тока» дисциплины «основы теории электрических цепей» является:
закрепление теоретических знаний по этому разделу и самостоятельное применение их к анализу простейших и сложных электрических цепей,
выработка навыков и умений в выполнении типового анализа цепей,
знакомство с правилами оформления технической документации в соответствии с действующими стандартами.

Содержание работы

1. Введение
3
2. Анализ разветвлённой электрической цепи
2.1. Задание 4
2.2. Построение схемы рассчитываемой электрической цепи по её кодировке в
соответствии с вариантом
5
2.3. Расчёт мгновенных значений тока по заданному источнику ЭДС 6
2.4. Проверка баланса мощностей 9
5. Построение векторной диаграммы токов и векторно-топографической
диаграммы напряжений
10
3. Заключение 30
4. Список литературы

Файлы: 1 файл

Курсовой ТОЭ.docx

— 767.36 Кб (Скачать файл)

Министерство  образования Российской Федерации

Дальневосточный федеральный университет

Кафедра электроэнергетики и электротехники

 

 

 

 

 

Линейные электрические  цепи

В установившемся синусоидальном режиме

 

 

 

 

Выполнил: студент

Принял: доцент

Глушак Л.В.

 

 

 

 

 

 

Владивосток

2011

 

Содержание

 

  1. Введение

3

  1. Анализ разветвлённой электрической цепи
 

2.1.  Задание

4

2.2. Построение схемы рассчитываемой электрической цепи по её кодировке в соответствии с вариантом

5

2.3. Расчёт мгновенных значений тока по заданному источнику ЭДС

6

2.4. Проверка баланса мощностей

9

    1. Построение векторной диаграммы токов и векторно-топографической диаграммы напряжений

10

  1. Заключение

30

  1. Список литературы

31


 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Введение

Целью выполнения курсовой работы по разделу «Анализ  линейных электрических цепей в режиме установившегося синусоидального тока» дисциплины «основы теории электрических цепей» является:

  • закрепление теоретических знаний по этому разделу и самостоятельное применение их к анализу простейших и сложных электрических цепей,
  • выработка навыков и умений в выполнении типового анализа цепей,
  • знакомство  с  правилами  оформления  технической  документации  в соответствии с действующими стандартами.

В курсовой работе решается задача типового анализа линейной цепи, содержащей один источник гармонического напряжения. Расчет базируется на следующих вопросах программы курса ТОЭ: “Синусоидальные токи и напряжения, амплитуда и фаза. Действующие значения токов и напряжений. Параметры и элементы схем цепей переменного тока. Параметры пассивного двухполюсника. Изображение синусоидальных функций времени, их интегралов и производных комплексами. Применение комплексных чисел для расчета электрических цепей синусоидального тока. Комплексные сопротивления и проводимости. Уравнения состояния цепи в комплексной форме. Векторные и топографические диаграммы. Выражение мощности в комплексной форме. Активная (средняя), реактивная и полная мощность. Баланс мощностей”. В задании применяю символический метод (метод комплексных амплитуд).

 

2. Анализ разветвленной электрической цепи.

 

2.1.  Задание

 

  1. Построить схему рассчитываемой электрической цепи по её кодировке в соответствии с вариантом.
  2. Рассчитать мгновенные значения тока (i1, i2, i3) по заданному источнику ЭДС и параметрам.
  3. Проверить баланс активных и реактивных мощностей.
  4. Построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений в одной координатной системе.
  5. Определить по векторно-топографической диаграмме действующее значение между точками n и f (Unf) и сдвиг фаз между напряжениями Udf и Unc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.   Построение схемы рассчитываемой электрической цепи, по её кодировке в соответствии с вариантом

Таблица 1

Кодировка рассчитываемой электрической  цепи

Код

ветви

Схема

Код

ветви

Схема

1.

5.

2.

6.

 

 

3.

7.

4.

 

 

 

8.

 


 

 


 


E


a

d

b

f

n

c

I1

 

I2

 

I3

 

Z11

 

Z12

 

Z21

 

Z22

 

Z31

 

Z32

 


 

 

 

 

 

 

 





 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.  Общий вид электрической схемы

 

Таблица 2

Кодировка схемы

Вариант

Z11

Z12

Z21

Z22

Z31

Z32

5

8

1

1

3

7

2




 

 

 

R1



R1


d


R2


I2


n


f


b


d


f


b






a




C2


 

L1


I1



C3


R3



E



 


L3


I3




 

c



 

Рис. 2.  Рассчитываемая электрическая схема

 

Таблица 3

Общие исходные данные

Em

Ψe

f

R1

R2

R3

L1

L2

L3

C1

C2

C3

В

Град.

Гц

Ом

Ом

Ом

мГн

мГн

мГн

мкФ

мкФ

мкФ

4

60

100

0,5

1,5

1

0,8

2,39

1,59

995

531

796


 

 

1.3.  Расчёт мгновенных значений тока (i1, i2, i3)

по заданному источнику  ЭДС

 

Параметры источника ЭДС:

 

e = Em sin(ωt + Ψe) = 4 sin (2π·100t +60°)

 

1.3.1.  Расчёт реактивных сопротивлений

 

Рассчитаем  угловую частоту ω.

 

ω = 2 πf  [рад/с–1] – формула для расчёта угловой частоты.

ω = 2 · π · 100 = 628,319 с–1

 

Подставив угловую  частоту ω в формулы для расчёта индуктивного и ёмкостного сопротивления, получим следующий вид этих формул:

 

XL = ωL – индуктивное сопротивление

XC = ωC – ёмкостное сопротивление

 

Зная угловую  частоту ω и используя исходные данные, вычислим реактивные сопротивления:

 

  1. Индуктивные сопротивления:

 

XL1 = ωL1;   XL1 = 628,319·0,8·10-3 = 0,503 Ом

XL2 = ωL2;   XL2 = 628,319·2,39·10-3 = 1,502 Ом

XL3 = ωL3;   XL3 = 628,319·1,59·10-3 = 0,999 Ом

 

  1. Ёмкостные сопротивления:

 

XC1 = 1/ωC1;    XC1 = 1/(628,319·995·10-6) = 1,9 Ом

XC2 = 1/ωC2;    XC2 = 1/(628,319·531·10-6) = 2,997 Ом

XC3 = 1/ωC3;    XC3 = 1/(628,319·796·10-6) = 1,999 Ом

 

1.3.2.  Расчёт комплексных сопротивлений на участках цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.3.  Расчёт комплексных сопротивлений ветвей

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.4.  Расчёт полного эквивалентного сопротивления цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассчитав комплексные  сопротивления и зная э.д.с. источника, находим значения действующих токов в ветвях электрической цепи.

 

 

 

Ток найдём по следующей формуле:

 

 

 

 

 

Ток рассчитывается следующим образом:

 

 

 

 

Аналогично ток :

 

 

 

 

1.3.5.  Определение мгновенных значений

 

 

 

 

 

1.4.  Проверка баланса мощностей

 

Определим мощность источника. Для этого воспользуемся формулами

 

 

 

 

где – активная мощность источника, а реактивная мощность источника.

 

 

1.4.1.  Определение полной мощности источника ЭДС

 

 

(Вольт-Ампер Реактивный).

 

1.4.2.  Определение мощности в нагрузке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.3.  Оценка относительной ошибки расхождения баланса мощности

 

 

 

 

 

Вывод: Так как погрешность составляет меньше трёх процентов, можно считать, что расчёт выполнен верно.

 

 

1.5.  Построение векторной диаграммы токов и векторно-топографической диаграммы напряжений

 

1.5.1.  Определение падения напряжений на участках цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.2.  Расчёт токов в отдельных элементах, соединенных параллельно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.3.  Расчёт потенциала в заданных точках схемы

 

С учетом того, что в электротехнике принято, что ток течет от большего потенциала к меньшему, потенциал искомой точки равен потенциалу предыдущей, плюс падение напряжения на элементе между этими точками.

Приняв потенциал точки с за нуль (), определим потенциалы всех точек:

 

1)  ;

 

2)  

;

 

3) 

 

;

 

4) 

;

 

5) 

;

 

6) 

 

;

 

7) 

 

 

 

с)

b)

d)

f)

h)

a)


 

Таким образом, в результате проведенных вычислений получено, что = 8 В. Но разность потенциалов точек с и а равно напряжению , приложенному к цепи, а оно равно 8 В. Таким образом, второй закон Кирхгофа выполняется, а следовательно, вычисления выполнены верно. В соответствии с полученными результатами строим векторно-топографическую диаграмму на миллиметровой бумаге (приложение 1).

 

2. Анализ сложной электрической  цепи

 

2.1.  Задание

 

  1. Построить схему рассчитываемой электрической цепи по её кодировке в соответствии с вариантом.
  2. Рассчитать мгновенные токи в ветвях схемы методом контурных токов, контуры обозначить по порядку, следуя возрастанию номеров соответствующих связей.
  3. Рассчитать мгновенные токи в ветвях схемы методом узловых напряжений (базисный узел «0») .
  4. Составить уравнения электрической цепи по законам Кирхгофа в комплексной форме без решения и проверить их, используя результаты расчетов из пунктов 2 и 3.
  5. Определить ток, мгновенное значение ветви n методом эквивалентного генератора.
  6. Проверить баланс активных и реактивных мощностей.
  7. Построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений в одной координатной системе.
  8. Определить по векторно-топографической диаграмме сдвиг фаз между узловым напряжением U23 и током I6

Информация о работе Линейные электрические цепи в установившемся синусоидальном режиме