скачать (215.5 kb.)
- Смотрите также:
- Куликов М.И. Технико-экономическое проектирование в газовой промышленности [ документ ]
- Отчет по лабораторной работе №2 по дисциплине Численные методы [ документ ]
- «Сибирская язва» [ документ ]
- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «оренбургский государственный университет» [ документ ]
- 117882 [ документ ]
- Образовательное учреждение высшего образования «оренбургский государственный университет» [ документ ]
- Образовательное учреждение высшего образования «оренбургский государственный университет» [ документ ]
- Отчет по геофизической практике руководитель работы: Ст преподаватель кафедры геологии, геодезии и кадастра [ документ ]
- Насыров Ш.Г. Проектирование участков машиностроительного производства [ документ ]
- РГР - Электрические сети и системы [ расчетно-графическая работа ]
- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «оренбургский государственный университет» [ документ ]
- Министерство образования и науки Российской Федерации [ документ ]
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:
Представить ЭДС источника, заданную графически, рядом Фурье.
Для дальнейших расчетов ограничить число членов ряда постоянной составляющей и тремя – пятью гармониками.
Построить графики спектров амплитуд и начальных фаз ЭДС источника.
Определить погрешность в определении действующего значения ЭДС, возникающую за счет ограничения числа гармоник ряда.
На одном графике построить кривую исходной несинусоидальной ЭДС и кривую, полученную в результате сложения гармонических составляющих ограниченного ряда.
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.
Записать мгновенные значения токов ветвей в виде ряда Фурье.
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.)