Файл: Курсовая работа по дисциплине электротехника.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Курсовая работа

Дисциплина: Не указана

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:



  1. Расчет комплексов исходных величин

    1. Определим комплексное сопротивления элементов схемы:



    1. Расчет контурных токов:







    1. Расчет искомых токов и напряжения в ветвях:



    1. Расчет искомых функциональных зависимостей

Определение зависимости в виде функций времени:








Графики синусоидальных функций





  1. Построение векторной диаграммы

    1. Построение векторной диаграммы для токов:



    1. Построение векторной диаграммы для напряжения на конденсаторе:



  1. 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: