Добавлен: 26.04.2024
Просмотров: 18
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Кафедра АТМ | ||
| ||
КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА» | ||
Вариант № 2 | ||
Выполнил: | ||
| | |
| | |
Проверил: | ||
доцент каф. АТМ | | / А. И. Ишемгужин / |
| | |
Оценка ____________/ А. И. Ишемгужин / | ||
Уфа 2022 |
СОДЕРЖАНИЕ
Исходные данные 3
Задание 1 Расчет начальных условий 4
Задание 2 Расчет цепей синусоидального переменного тока по комплексным значениям 6
Задание 3 Расчет переходного процесса в цепи второго порядка 11
3.1 Расчет переходного процесса классическим методом 12
3.2 Расчет переходного процесса операторным методом 15
Исходные данные
Выполнить анализ процессов в электрической цепи второго порядка по данным таблицы 1 и схеме на рисунке 1.
Таблица 1 – Параметры элементов цепи
Номер варианта | Номер рисунка | R2, Ом | R3=R5, Ом | R1=R4, Ом | L, Гн | C, мкФ | E, В | f, Гц | φ, рад |
2 | 2 | 50 | 80 | 100 | 1,0 | 15 | 140 | 100 | -π/4 |
Рисунок 1 – Обобщенная схема цепи
Задание 1 Расчет начальных условий
В цепи действует постоянная э.д.с. e(t) = E.
1) Ключ S разомкнут. Рассчитать методами анализа электрических цепей постоянного тока: u
С(0)_ – напряжение на конденсаторе; iL(0)_ – ток в ветви с катушкой индуктивности; iR(0)_ – ток в резисторе R, отмеченный в схеме.
2) Ключ S замкнут. Рассчитать методами анализа электрических цепей постоянного тока: uC(∞) – напряжение на конденсаторе; iL(∞) – ток в ветви с катушкой индуктивности; iR(∞) – ток в резисторе R, отмеченный в схеме.
1. Собираем схему в EWB и находим все значения искомых величин, измеряя их при помощи амперметров и вольтметров.
t= 0 - | |
t= 0 + | |
t= ∞ | |
2. Получим все значения искомых величин аналитическим путем
t= 0 - | | |
t= 0 + | | |
t= ∞ | | |
3. Сравниваем полученные значения
Время, с | Переменная | Метод расчета | |
С помощью амперметров и вольтметров в EWB | Аналитический расчет в MathCAD | ||
t = 0- | IL(0-), А | 0.682 | 0.682 |
UC(0-), В | 20.974 | 20.974 | |
IR(0-), А | 0.21 | 0.2097 | |
t = 0+ | UL(0+), В | 6.797 | 6.797 |
IC(0+), А | 0.22 | 0.219 | |
IR(0+), А | 0.142 | 0.142 | |
t = ∞ | IL(∞), А | 0.901 | 0.901 |
UC(∞), В | 27.723 | 27.723 | |
IR(∞), А | 0.277 | 0.277 |
Вывод: были рассчитаны начальные условия тока на индуктивности L, напряжения на емкости С и тока на отмеченном резисторе R в при разомкнутом ключе (t=0-), при замыкании ключа (t = 0+) и при замкнутом ключе (t = ∞), в результате чего решение, отраженное в MathCAD совпадает с полученными значениями в Electronics Workbench.
Задание 2 Расчет цепей синусоидального переменного тока по комплексным значениям
В цепи действует синусоидальная э.д.с.:
Необходимо:
1) Рассчитать комплексным методом установившийся режим в цепи при замкнутом ключе S. Найти зависимости в виде функций времени:
– uC(t) – напряжение на конденсаторе;
– iL(t) – ток в ветви с катушкой индуктивности;
– iR(t) – ток в резисторе R, отмеченный в схеме.
2) Построить векторные диаграммы рассчитанных токов и напряжения.
Исходные данные:
-
Расчет комплексов исходных величин
-
Определим комплексное сопротивления элементов схемы:
-
Расчет контурных токов:
| |
-
Расчет искомых токов и напряжения в ветвях:
-
Расчет искомых функциональных зависимостей
Определение зависимости в виде функций времени:
Графики синусоидальных функций
-
Построение векторной диаграммы
-
Построение векторной диаграммы для токов:
-
Построение векторной диаграммы для напряжения на конденсаторе:
-
Проверка результатов расчета в EWB:
Вывод: в результате проведенной работы методом контурных токов для комплексных амплитуд были определены токи во всех ветвях схемы и напряжения на всех элементах; построены векторные диаграммы токов в цепи и напряжений внешнего контура; построены синусоидальные графики. В результате чего решение, отраженное в MathCAD совпадает с полученным решением в Electronics Workbench.
Задание 3 Расчет переходного процесса в цепи второго порядка
В цепи действует постоянная э.д.с. e(t)=E.
Рассчитать классическим и операторным методами переходной процесс после коммутации, найти зависимости в виде функций времени:
-
uC(t) – (напряжение на конденсаторе); -
iL(t) – (ток в ветви с катушкой индуктивности); -
iR(t) – (ток в резисторе R, отмеченный в схеме).
Интервал времени, в пределах которого нужно выполнить построение кривых, выбирается таким, чтобы отклонение тока и напряжения от установившихся значений не превышало 3%.
Собранная схема с помощью Electronics Workbench:
Из решения задания №1 имеем
3.1 Расчет переходного процесса классическим методом
Определим входное операторное сопротивление:
Приравняв это уравнение к нулю и после подстановки численных значений параметров, получим корни характеристического уравнения:
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:
Ток iR(t) через резистор R3 найдем по формуле:
Построим графики изменения тока на индуктивности L, напряжения на емкости С и тока на резисторе R4:
3.2 Расчет переходного процесса операторным методом
Построим операторную схему замещения, которая соответствует схеме после замыкания ключа: