Реферат: Теория электрических цепей

СОДЕРЖАНИЕ:

1   Перечень сокращений и условных обозначений… 2

2   Задание на курсовую работу… 3

3   Комплексная схема замещения… 6

4   Расчет токов по законам Кирхгофа… 9

5   Расчет токов по МКТ и КУП… 11

 5.1  Расчет токов по МКТ… 11

 5.2  Расчет токов по МУП… 13

 5.3 Сравнение токов в ветвях цепи… 15

6   Расчет напряжений на пассивных элементах цепи… 16

7   Проверка  выполнения  баланса мощностей… 17

8   Построение графика изменения комплексногопотенциала… 18

10 Список использованной литературы… 19

11 Приложение 1… 20

12 Приложение 2… 21

13 Приложение 3… 22


1 ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ

ОБОЗНАЧЕНИЙ:

МКТ — метод контурных токов.

МУП — метод узловыхпотенциалов.

КДЗ — комплексное действующеезначение.


2  Задание на курсовую работу.

Целью данной работы является анализ электрической цепигармонического тока.

Задание:

1   Для заданного графа  ЭЦ (рисунок1) изобразить электрическую схему цепи для мгновенных значений;

2   Изобразить комплексную схемузамещения;

3   На основании законов Кирхгофасоставить систему уравнений для расчета комплексных действующих значений токовво всех ветвях цепи;

4   Определить комплексные действующиезначения токов ветвей по МКТ и МУП.

 Результаты расчетов свести в таблицу.

5   Проверить выполнение условиябаланса мощностей в цепи;

6   В масштабе построить графикизменения комплексного потенциала вдоль внешнего контура схемы.

/>

Рисунок 1. Расширенный граф цепи.

1 1' 1'' 2 2' 2'' 3 3' 3'' R1 L1 C1 R2 -- C2 R3 L3 C3 4 4' 4'' 5 5' 5'' 6 6' 6'' -e4 R4 L4 J5 R5 C5 -- L6 C6

Таблица 1. Элементы ветвей.

/>

Рисунок 2. Электрическая цепь.

Элементы изображённые на схеме рассчитываются исходяиз номера варианта и номера группы. В моём случае n=18, m =1 (т.к.Вариант — 18, а группа — 9011).

/>

/>

/>

/>

Мгновенные значения источников рассчитываютсяследующим образом:

/>

/>


3  Комплексная схема замещения.

Необходимым этапом расчета сложных электрических цепейпеременного тока является изображение комплексной схемы замещения. На этойсхеме реактивные элементы замещаются комплексными сопротивлениями, источникинапряжения (или тока) имеют мгновенные значения.

/>

Рисунок 3. Комплексная схема замещения.

Ветвь 1:

/>

/>

Ветвь 2:

/>

/>

/>

Ветвь 3:

/>

/>

Ветвь 4:

/>

/>

Ветвь 5:

/>

/>

/>

Ветвь 6:

/>

/>


4 Расчет токов по законам Кирхгофа.

Зададим произвольные направления токов в ветвях цепи:

/>

Рисунок  4. Положительные направлениятоков.

Для расчетов по законам Кирхгофа требуется знатьдействующие значения источников.  Комплексное действующее значение можно рассчитатьпо формуле /1/:

/>

где :

 />

Рассчитаем их:

/>

/>

Получили систему уравнений:

/>

/>

Для расчета системы уравнений воспользуемся программой- MathCAD 2000 Professional. Распечатка решения приведена в Приложении 1.

Решение системы уравнений:

/>


5  Расчет токов Методом Контурных Токов и МетодомУзловых потенциалов.

5.1     Расчет токов Методом КонтурныхТоков.

Суть данного метода заключается в том, что вместореально действующих токов в ветвях цепи, находят контурные токи. В основе этогометода лежит второй закон Кирхгофа. Однако в отличие от расчета токов попервому и второму Кирхгофа данный метод позволяет сократить количествоуравнений.

Прежде всего, зададим произвольные направленияконтурных токов:

/>

Рисунок  5. Положительные направления контурных токов.

Составим систему уравнений по второму закону Кирхгофа,учитывая действующие значения ЭДС:

/>

/>

/>

Для расчета системы уравнений воспользуемся программой- MathCAD 2000 Professional. Распечатка решения приведена в Приложении 2.

/> <td/> />
Решив систему уравнений, получили следующиеконтурные токи:/> <td/> />
Задав направления токов, как и в решении позаконам Кирхгофа (см. рисунок 4), получили следующие значения токов:

 


5.2     Метод Узловых Потенциалов.

Данный метод основан на первом законе Кирхгофа и назаконе Ома. Он позволяет сократить число уравнений.

/>

Рисунок 6. Узлы электрической цепи.

Составим уравнения по первому закону Кирхгофа:

/>

Примем за ноль потенциал узла (0) т.е. f0 = 0.

Тогда токи в ветвях, согласно закону Ома:

/>

Где: gk=1/Zk - проводимость, k = 0…6.

Подставив токи в уравнения составленные по первомузакону Кирхгофа, получили систему уравнений:

/>

После несложных преобразований система принимает вид:

/>

Система уравнений содержит всего три неизвестных (f1, f2, f3). Для расчета системыуравнений воспользуемся программой — MathCAD 2000 Professional.Распечатка решения приведена в Приложении 3.

/> <td/> />
Решив систему уравнений и учитывая, что f0 = 0 получили потенциалы:/> <td/> />
Воспользовавшись уравнениями для расчета  токов,получили:

5.3     Сравнение токов в ветвях цепи.

«Сведём»  токи полученные в различныхрешения в таблицу:

i По Кирхгофу МКТ МУП 1 -1,013 + 0,653×j -1,013 + 0,653×j -1,013 + 0,653×j 2 -4,759 + 1,591×j -4,759 + 1,592×j -4,754 + 1,591×j 3 3,746 — 0,939×j 3,746 — 0,939×j 3,746 — 0,939×j 4 0,507 — 0,806×j 0,507 — 0,806×j 0,507 — 0,806×j 5 -5,266 + 2,398×j -5,266 + 2,398×j -5,266 + 2,398×j 6 1,52 — 1,459×j 1,52 — 1,459×j 1,52 — 1,459×j

Таблица 2. Сравнение токов.

Небольшую разницу в значениях токов можно объяснитьразной степенью точности вычислений и округлений.


6  Расчет напряжений на пассивныхэлементах

цепи:

Для расчета напряжений на элементах цепи воспользуемсязаконом Ома в комплексной форме:

/>

/> <td/> />
Для нашей схемы получается:

7  Проверка выполнения баланса мощностей.

Условие баланса мгновенных мощностей   может бытьсформулировано следующим образом: сумма мгновенных мощностей, отдаваемыхвсеми источниками, равно сумме мгновенных мощностей, потребляемых всемиприемниками энергии.

Проверимвыполнение этого условия для нашей схемы:

/>

Учитывая то, что все токи округлены до третьего знакапосле запятой а также то, что вычисления в MathCAD-е такжеобладают погрешностью, можно сказать что баланс выполняется.


7 Построение графика изменения комплексного

потенциала.


8  Список использованной литературы:

1.  В. П. Попов.

" Основы теории цепей"

Москва, «Высшая школа», 1985г.

2.  Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В.Нетушил, С. В. Страхов.

          " Основы теории цепей"

      Москва, «Энергоатомиздат», 1989г.

3.  А. К. Лосев.

" Теория линейных электрических цепей"

Москва, «Высшая школа», 1987г.

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике