Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

«оренбургский государственный университет» - файл


скачать (215.5 kb.)


Министерство образования и науки Российской Федерации

Кумертауский филиал

федерального государственного

бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(Кумертауский филиал ОГУ)
Кафедра электроснабжение промышленных предприятий
КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Теоретические основы электротехники



КФ ОГУ 13.03.02. 3 0 17. 461 КР

Руководитель

______ Семенова Л. А. «____»_________2017г.

Исполнитель

студент гр. З-16ЭЭ(ба)Э

_____Толстопятов И. В.

«____»_________2017г.

Кумертау 2017






Содержание

Вариант 12

7 12


Заключение 31

Список использованных источников 32



4 Заключение 29

5 Список использованных источников 30

Задача 1. « Анализ трехфазной цепи при различных схемах

с оединения нагрузки»
Обмотки трехфазного генератора с симметричной системой фазных напряжений Uфг соединены звездой. Даны три схемы соединения нагрузки (рисунок 1.1): звезда с нулевым проводом; звезда; треугольник.


а) звезда с нулевым проводом б) звезда в) треугольник
Рисунок 1.1
Для каждой схемы:

1) рассчитать все токи;

2) проверить баланс комплексной мощности;

3) построить векторную диаграмму напряжений и токов.


Номер варианта



Фазное напряжение генератора

Сопротивления фаз

Фаза А (ав)

Фаза В (вс)

Фаза С (са)

Uфг

RA

xLA

xCA

RB

xLB

xCB

RC

xLC

xCC

В

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

7

380

25

-

-

30

-

40

10

15

30

Сопротивления фаз





























С хема нагрузки – звезда с нулевым проводом (рисунок 1.2)

Рисунок 1.2

Так как сопротивление нулевого провода равно нулю, в любом режиме работы цепи (симметричном или несимметричном) фазные токи равны линейным токам и определяются как


















Ток нулевого провода равен сумме токов всех фаз






Баланс мощности:

- мощность источника



- мощность потребителей





.

Порядок построения векторной диаграммы (рисунок 2.6):

- фазные напряжения генератора ;

- фазные токи

- ток нулевого провода (строится как сумма фазных токов)









Рисунок 1.3 Векторная диаграмма



С хема нагрузки – звезда (рисунок 1.4)

Рисунок 1.4


При соединении нагрузки звездой без нулевого провода в несимметричном режиме работы возникает смещение нейтрали .

Для расчета найдем проводимости фаз







Смещение нейтрали






Фазные токи равны линейным токам и определяются как



















П роверка

Баланс мощности:

- мощность источника



- мощность потребителей





.

Порядок построения векторной диаграммы (рисунок 2.8):

-фазные напряжения генератора

- смещение нейтрали

- фазные напряжения нагрузки

- фазные токи





Рис.1.5. Векторная диаграмма



С хема нагрузки – треугольник (рисунок 1.6)


Рисунок 1.6

При соединении нагрузки треугольником (если сопротивления линейных проводов равны нулю) фазы нагрузки включены на линейное напряжение .

Фазные токи нагрузки определяются как


















Линейные токи:


















Баланс мощности:

- мощность источника



- мощность потребителей





.

Порядок построения векторной диаграммы (рисунок 2.10):

- линейные напряжения генератора

- фазные токи нагрузки

- линейные токи (как разность соответствующих фазных токов)








Рисунок 1.7 Векторная диаграмма

Задача 2 «Анализ линейной электрической цепи с несинусоидальным источником»
В линейной электрической цепи, схема и параметры которой приведены ниже, действует источник несинусоидального напряжения. Форма ЭДС задана.

Требуется:



  1. Представить ЭДС источника, заданную графически, рядом Фурье.

  1. Для дальнейших расчетов ограничить число членов ряда постоянной составляющей и тремя – пятью гармониками.

  1. Построить графики спектров амплитуд и начальных фаз ЭДС источника.

  2. Определить погрешность в определении действующего значения ЭДС, возникающую за счет ограничения числа гармоник ряда.

  3. На одном графике построить кривую исходной несинусоидальной ЭДС и кривую, полученную в результате сложения гармонических составляющих ограниченного ряда.

  4. Для каждой гармоники, включая постоянную составляющую, рассчитать токи ветвей. При расчете каждой гармоники выполнить построение векторных диаграмм токов соответствующих гармоник и проверить правильность расчётов балансом мощности.

  5. Записать мгновенные значения токов ветвей в виде ряда Фурье.

  6. Определить действующие значения токов ветвей, активную, реактивную, полную мощности цепи, а также мощность искажения и коэффициент мощности.

График несинусоидальной ЭДС источника



7




Рисунок 1. График несинусоидальной ЭДС



Электрическая схема.

7



Рисунок 2. Расчетная схема цепи с несинусоидальной ЭДС

Параметры схемы


Вариант


, В

, с

, Ом

, Ом

, Ом

, мГн

, мкФ

7


300

1,0

20

15

4

26

60

Все расчеты проводим в программе MathCad

1. Записываем аналитическое выражение для заданной функции входного напряжения:

Коэффициенты разложения в ряд Фурье получаем по формулам:



Расчет производим для 3 гармонических составляющих.




В результате разложения заданной функции в ряд Фурье получаем выражение:


2. Действующие значения напряжений входной несинусоидальной ЭДС и результата разложения в ряд Фурье:



3. Графики спектра амплитуд и начальных фаз имеют вид:

Рисунок 3. Амплитудный и фазовый спектры входной ЭДС.



4. В результате проведенных расчетов получено значение погрешности в определении действующего значения ЭДС, возникающую за счет ограничения числа гармоник ряда.



5. Строим графики кривой исходной несинусоидальной ЭДС и кривую, полученную в результате сложения гармонических составляющих ограниченного ряда.



Рисунок 4. Графики входной ЭДС и результата ее разложения в ряд Фурье.



6. Производим расчет токов в заданной цепи.

Значения сопротивлений ветвей на k-й гармонической составляющей рассчитываем по формулам:






Токи в цепи рассчитываем по законам Кирхгофа:




В результате проведенных расчетов получены следующие значения:

Постоянная составляющая.

Токи в цепи

Мощность цепи на постоянной составляющей






Расчет баланса мощностей для каждой гармонической составляющей производим по формулам:

Мощность источника ЭДС:

Мощность, потребляемая нагрузками:





Как видно, баланс мощности сходится для каждой из гармонических составляющих.

По результатам проведенных расчетов записываем комплексные значения токов для каждой из гармонических составляющих и строим векторные диаграммы токов.

1-я гармоника.

Амплитуды мгновенных значений токов в ветвях (комплексные значения):



Мощности гармоник:

Активная Реактивная


Рисунок 5. Векторная диаграмма токов на 1-й гармонике.
2-я гармоника.

Амплитуды мгновенных значений токов в ветвях (комплексные значения):



Мощности гармоник:

Активная Реактивная


Рисунок 6. Векторная диаграмма токов на 2-й гармонике.
3-я гармоника.

Амплитуды мгновенных значений токов в ветвях (комплексные значения):



Мощности гармоник:

Активная Реактивная


Рисунок 7. Векторная диаграмма токов на 3-й гармонике.

3-я гармоника.

Амплитуды мгновенных значений токов в ветвях (комплексные значения):



Мощности гармоник:

Активная Реактивная


Рисунок 7. Векторная диаграмма токов на 3-й гармонике.

7. Выражения для мгновенных значений токов в ветвях:

8. В результате расчетов получены следующие значения.

Действующие значения токов в ветвях:



Активная мощность в цепи



Реактивная мощность в цепи





Полная мощность в цепи

Мощность искажений



Коэффициент мощности







Задача 3 «Переходные процессы в линейной электрической цепи с сосредоточенными параметрами»

Для возникающего переходного процесса в электрической цепи требуется:

операторным методом рассчитать переходные токи во всех ветвях и переходное напряжение на реактивном элементе;

- построить графики тока и напряжения на реактивном элементе в функции времени t.




Рисунок 3.1. Схема цепи для расчета переходных процессов.





№ варианта

Е,

B


r1,

Ом


r2,

Ом


r3,

Ом


L, Гн

в схемах с L



C, мкФ

в схемах с С



7

250

50

100

100

0.9

90

Определяем начальные условия в схеме.





















2. Расчет операторным методом.

Записываем операторные выражения для сопротивлений цепи после коммутации:








Находим операторные выражения для токов в цепи и напряжения на конденсаторе








С помощью преобразования Лапласа находим оригиналы операторных выражений (временные зависимости параметров цепи):










По полученным выражениям строим графики переходных характеристик:


















Заключение

В первой части курсовой работы был проведен Анализ трехфазной цепи при различных схемах соединения нагрузки. В ней были определены все токи. Была выполнена и проверка результатов. Погрешность не превысила 5%. Был составлен баланс мощностей, погрешность расчета была менее 5%. проверили баланс комплексной мощности и построили векторную диаграмму напряжений и токов.

Во второй части провели Анализ линейной электрической цепи с несинусоидальным источником. Представили ЭДС источника, заданную графически, рядом Фурье. Для дальнейших расчетов ограничили число членов ряда постоянной составляющей и тремя – пятью гармониками. Построили графики спектров амплитуд и начальных фаз ЭДС источника. Определили погрешность в определении действующего значения ЭДС, возникающую за счет ограничения числа гармоник ряда. На одном графике построили кривую исходной несинусоидальной ЭДС и кривую, полученную в результате сложения гармонических составляющих ограниченного ряда. Для каждой гармоники, включая постоянную составляющую, рассчитали токи ветвей. При расчете каждой гармоники выполнили построение векторных диаграмм токов соответствующих гармоник и проверили правильность расчётов балансом мощности. Записали мгновенные значения токов ветвей в виде ряда Фурье. Определили действующие значения токов ветвей, активную, реактивную, полную мощности цепи, а также мощность искажения и коэффициент мощности.

В третьей части проводили Переходные процессы в линейной электрической цепи с сосредоточенными параметрами. Операторным методом рассчитали переходные токи во всех ветвях и переходное напряжение на реактивном элементе. построили графики тока и напряжения на реактивном элементе в функции времени t.

Список использованных источников

1. Атабеков Г. И. – Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи. Изд. Лань, 2009. 592 с. электронный ресурс

2. Бобровников Л. З., Электротехника: учебник для вузов Л. З. Бобровников.-

5-е издание, перераб. и доп.- СПБ.: Питер, 2004. – 560 с.

3. Электротехника. В 3-х книгах: учеб. пособие для вузов. Кн. 2: Электрические машины. Промышленная электроника. Теория автомати-

ческого управления под ред. П. А. Бутырина, Р. Х. Гафиятуллина, А. Л. Шес-

такова. – Челябинск – М.:ЮУрГУ. 2004. – 711 с.

4. Энциклопедия Mathcad.СОЛОН-Пресс, 2004. – 832 с.

5. Бычков Ю. А., Золотницкий В. М., Чернышев Э. П. Основы теории электрических цепей. Лань, 2002. 464 с. 4.

6. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Высшая школа, 2000.

7. Гилицкая Л.Н. Теоретические основы электротехники. Курсовое проектирование. Минск 1997.

8. Махтанов П. Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи:

Учеб. для электротех. Вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк.,

1990. – 400 с.



9. Зевеке Г. В., Ионкин П. А., Нетушил А. В., Страхов С. В. Основы теории цепей. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

10. Теоретические основы электротехники. Учеб. для вузов. В трех т. Под общ. ред. К.М.Поливанова. Т.1. К.М.Поливанов. Линейные электрические цепи с сосредоточенными постоянными. –М.: Энергия- 1972. –240с.


Скачать файл (215.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации