Файл: Техническое задание на курсовую работу со схемами 4 Выбор варианта схемы 6.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.03.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Техническое задание на курсовую работу со схемами
3. Расчет простой электрической цепи
4. Составление системы уравнений для расчета токов и напряжений
5. Расчет контурных токов в сложной электрической цепи методом Крамера и обратной матрицы
6. Определение выражения для комплексного коэффициента передачи
7. Построение графиков АЧХ и ФЧХ с определением их характеристик
Расчет линейной электрической цепи при гармоническом воздействии
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Техническое задание на курсовую работу со схемами 4
2. Выбор варианта схемы 6
3. Расчет простой электрической цепи 7
4. Составление системы уравнений для расчета токов и напряжений 11
5. Расчет контурных токов в сложной электрической цепи методом Крамера и обратной матрицы 12
6. Определение выражения для комплексного коэффициента передачи 14
7. Построение графиков АЧХ и ФЧХ с определением их характеристик 16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 22
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсовой работы является изучение базовых методов расчета электрических цепей и развитие умения применять эти методы в решении практических задач по анализу характеристик электрических цепей.
Основными задачами работы являются: расчет значений номиналов элементов электрических цепей, нахождение комплексных амплитуд и мгновенных значений гармонического тока, расчет и построение частотных и переходных характеристик электрических цепей, определение основных параметров указанных величин. Методами решения являются: метод токов ветвей, метод контурных токов, методы анализа частотных и переходных характеристик линейных цепей.
1. Техническое задание на курсовую работу со схемами
В курсовой работе требуется определить токи и напряжения в ветвях простой и сложной электрических цепей при наличии в них источников гармонического напряжения, а также АЧХ и ФХЧ четырехполюсника.
Различные конфигурации схемы образуются в зависимости от положения ключей «К1 - К5», которые устанавливаются по номеру варианта, представленному в двоичном коде.
Определить величины элементов схемы рисунка 1.1 и частоту генераторов с помощью следующих формул
где N – номер варианта, n - номер элемента в схеме.
В схеме, полученной в п. 1.1, исключить (замкнуть) все источники кроме и рассчитать, используя простые преобразования цепей, ток в цепи источника . По результатам расчета построить векторную диаграмму для цепи, в которой все элементы цепи, кроме резистора R, подключенного к источнику , объединены в эквивалентное сопротивление , как показано на рисунке 1.2.
Осуществить моделирование цепи с помощью программы EWB-5.12 и определить значение тока в цепи источника , а также напряжения на сопротивлении и R.
2. Выбор варианта схемы
Для выбора схемы необходимо представить номер варианта в двоичной форме. Установим переключатели К1 - К5 в положения, соответствующие номеру в двоичной записи (Таблица 1).
Таблица 1 - Положение ключей в схеме
Ключи | К1 | К2 | К3 | К4 | К5 |
Двоичная форма записи числа 4 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
Положение ключей | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
Зарисуем получившуюся схему без переключателей и отсоединенных элементов.
Рис.2.1. Схема электрической цепи в соответствии
Определим величины элементов схемы (Рисунок 2.1) по формулам из п. 1.2, учитывая, что все генераторы в схеме имеют одинаковую частоту:
R = 100·(4+0,2·4) = 480 Ом;
С = 100·(5+0,2·4) = 580 пФ;
Ė1 = 2·[7+(-1)1+4·0.2·4] ·е(-1)·j(25+0,2·4) = 12,4·е- j 25,8 В;
Ė2 = 2·[7+(-1)2+4·0.2·4] ·еj(25+0,2·4) = 15,6·е j 25,8 В;
Ė3 = 2·[7+(-1)3+4·0.2·4] · е(-1)·j(25+0,2·4) = 12,4·е -j 25,8 В;
Ė4 = 2·[7+(-1)4+4·0.2·4] ·еj(25+0,2·4) = 15,6·е j 25,8 В;
Ė5 = 2·[7+(-1)5+4·0.2·4] · е(-1)·j(25+0,2·4) = 12,4·е -j 25,8 В;
fn = 10[7+(-1)4·0.2·4] = 78кГц.
В соответствии с заданием все генераторы имеют одинаковую частоту:
f1 = f2 = f3 = f4 = f5 =78кГц.
Значение фазы источников задается в градусах, а Mathcad осуществляет расчеты в радианах. Вследствие этого величину фазы генераторов умножаем на величину .
3. Расчет простой электрической цепи
В схеме (рис. 2.1) замкнем все источники кроме (см. рис. 3.1):
Рис.3.1. Схема цепи с одним источником
Преобразуем данную схему, объединив все элементы цепи, кроме R, подключенного к источнику , в эквивалентное сопротивление
Рассчитаем, используя простые преобразования цепей, ток в цепи источника , а также напряжения на R и .
Значение тока в цепи источника определяется по формуле закона Ома для полной цепи:
Эквивалентное сопротивление
экв определим, используя формулы для последовательного и параллельного соединения нескольких элементов.
Напряжение на сопротивлении экв определяется по формуле:
экв
Напряжение на сопротивлении R определяется по формуле:
Все необходимые расчеты проведем в среде Mathcad
По полученным значениям строим векторную диаграмму в масштабе для , , , Ė1, имея в виду, что в цепи выполняется второй закон Кирхгофа, т.е.
,
а для векторов это отражается в виде их векторной суммы.
Построим векторную диаграмму.
Проведем моделирование режима работы простой цепи с помощью программы EWB 5.12. Соберем простую цепь в соответствии с рис. 3.1. Выберем номиналы резисторов и конденсаторов в соответствии с заданием. Установим величину ЭДС, частоты и начальной фазы генератора, учтем что в программе EWB 5.12 гармоническое напряжение задается в синусоиде и увеличим угол на 900.
Результаты моделирования в EWB:
Результаты сравниваем с рассчитанными ранее значениями аргументов
Сравнение результатов расчета и моделирования простой схемы
Рассчитываемая величина | В системе Mathcad | В системе EWB-5.12 | Погрешность |
I, мА | 8,086 | 7,885 | 0,201 |
, В | 11,476 | 11,27 | 0,206 |
, В | 3,881 | 3,783 | 0,098 |
Малая погрешность расчетов позволяет сделать вывод о достоверности результатов.
4. Составление системы уравнений для расчета токов и напряжений
Для определения токов и напряжений на всех элементах цепи при известных значениях R, C и E необходимо составить систему уравнений по методу контурных токов. Данный метод основан на использовании только второго закона Кирхгофа, что позволяет уменьшить число уравнений, которые нужно решать совместно. Схема электрической цепи, токи в которой необходимо определить представлена на рис. 4.1.
Рис.4.1 Схема цепи для расчета токов и напряжений
Вначале составляется граф данной электрической цепи, по которому выбираются независимые контуры и задаются контурные токи. Для этих контуров составляются уравнения по второму закону Кирхгофа с учетом совместного влияния одного контура на другой. Направления обхода во всех контурах выбирают одинаковыми.
5. Расчет контурных токов в сложной электрической цепи методом Крамера и обратной матрицы
Расчеты проведенные в среде Mathcad