Заказать  курсовую Заказать курсовую, контрольную, диплом

Продажа косметики

Женская одежда

 

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Занимайтесь онлайн 
        с опытными репетиторами

Занимайтесь онлайн
с опытными репетиторами

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Готовые шпаргалки, шпоры

Готовые шпаргалки, шпоры

Отчет по практике

Отчет по практике

Сервис для выполнения любых видов студенческих работ

Сервис для выполнения любых видов студенческих работ

Студенческий файлообменник Студенческий файлообменник

Закажите реферат

Закажите реферат

Биржа студенческих   работ. Контрольные, курсовые, рефераты.

Биржа студенческих
работ. Контрольные, курсовые, рефераты.
Пишем качественные диссертации, дипломные, курсовые работы, проекты, расчеты и другие студенческие работы под заказ!
Соединения Активная мощность трехфазной системы Понятия  об импульсных устройствах, электронный ключ Источники электромагнитного поля Мощность, выделяемая в цепи переменного тока

Расчеты электрических цепей

Расчет переходного процесса при коммутациях, приводящих к образованию индуктивных сечений или емкостных контуров. Расчет переходного процесса методом переменных состояния. Способы формирования уравнений состояния. Расчет переходных процессов методом дискретных схем замещения.

Сопротивления в цепи переменного тока

В цепях переменного тока выделяют следующие виды сопротивлений.

Активное. Активным называют сопротивление резистора. Условное обозначение

li_03020.gif

Единицей измерения сопротивления является Ом. Сопротивление резистора не зависит от частоты.

Реактивное. В разделе реактивные выделяют три вида сопротивлений: индуктивное xL и емкостное хс и собственно реактивное. Для индуктивного сопротивления выше была получена формула XL = ωL. Единицей измерения индуктивного сопротивления также является Ом. Величина xL линейно зависит от частоты.

Для емкостного сопротивления выше была получена формула XC = 1 / ωC. Единицей измерения емкостного сопротивления является Ом. Величина хс зависит от частоты по обратно-пропорциональному закону. Просто реактивным сопротивлением цепи называют величину X = XL - XC.

Полное сопротивление. Полным сопротивлением цепи называют величину

(2.28)

lf_03009.gif.

Из этого соотношения следует, что сопротивления Z, R и X образуют треугольник: Z – гипотенуза, R и X – катеты. Для удобства в этом треугольнике рассматривают угол φ, который определяют уравнением

(2.29)

φ = arctg((XL - XC) / R),

и называют углом сдвига фаз. С учетом него можно дать дополнительные связи

(2.30)

R = Z cos φ,

(2.31)

X = Z sin φ.

2.6. Мощности в цепях переменного тока

По аналогии с мощностью в цепях постоянного тока P = U I, в цепях переменного тока рассматривают мгновенную мощность p = u i. Для упрощения рассмотрим мгновенную мощность в каждом из элементов R, L и С отдельно.

Элемент R (резистор)

Зададим напряжение и ток в виде соотношений

u(t) = Um sin(ωt + ψu),

i(t) = Im sin(ωt + ψi).

Известно, что для резистора ψu = ψi, тогда для р получим

(2.32)

p(t) = u(t) i(t) = Um Im sin2(ωt + ψi).

Из уравнения (2.32) видно, что мгновенная мощность всегда больше нуля и изменяется во времени. В таких случаях принять рассматривать среднюю за период Т мощность

(2.33)

lf_03010.gif.

Если записать Um и Im через действующие значения U и I: lf_03011.gif, lf_03012.gif, то получим

(2.34)

P = U I.

По форме уравнение (2.34) совпадает с мощностью на постоянном токе. Величину Р равную произведению действующих значений тока и напряжения называют активной мощностью. Единицей ее измерения является Ватт (Вт).

Элемент L (индуктивность)

Известно, что в индуктивности соотношение фаз ψu = ψi + 90°. Для мгновенной мощности имеет

(2.35)

lf_03013.gif.

Усредняя уравнение (2.35) по времени за период Т получим

lf_03014.gif.

Для количественной оценки мощности в индуктивности используют величину QL равную максимальному значению рL

(2.36)

QL = (Um Im) / 2

и называют ее реактивной (индуктивной) мощностью. Единицей ее измерения выбрали ВАр (вольт-ампер реактивный). Уравнение (2.36) можно записать через действующие значения U и I и используя формулу UL = I XL получим

(2.37)

QL = I2 XL.

Элемент С (ёмкость)

Известно, что в емкости соотношение фаз ψu = ψi - 90°. Для мгновенной мощности получаем

pC(t) = u(t) I(t) = (Um Im) / 2 · sin(2ωt).

Среднее значение за период здесь также равно нулю. По аналогии с уравнением (2.36) вводят величину QC = I2 XC, которую называют реактивной (емкостной) мощностью. Единицей ее измерения также является ВАр.

Если в цепи присутствуют элементы R, L и С, то активная и реактивная мощности определяются уравнениями

(2.37)

P = U I cos φ,

(2.38)

Q = QL - QC,

(2.39)

Q = U I sin φ,

где φ – угол сдвига фаз.

Вводят понятие полной мощности цепи

(2.40)

lf_03015.gif.

С учетом уравнений (2.37) и (2.39), (2.40) можно записать в виде

(2.41)

S = U I.

Единицей измерения полной мощности является ВА – вольт-ампер.

2.7. Цепь с последовательным соединением элементов

Проведем анализ работы электрической цепи с последовательным соединением элементов R, L, С.

li_03021.jpg

Положим, что в этой задаче заданы величины R, L, С, частота f, напряжение U. Требуется определить ток в цепи и напряжение на элементах цепи. Из свойства последовательного соединения следует, что ток во всех элементах цепи одинаковый. Задача разбивается на ряд этапов.

1. Определение сопротивлений.

Реактивные сопротивления элементов L и С находим по формулам

XL = ωL, XC = 1 / ωC, ω = 2πf.

Полное сопротивление цепи равно

lf_03009.gif,

угол сдвига фаз равен

(2.42)

φ = arctg((XL - XC) / R),

2. Нахождение тока. Ток в цепи находится по закону Ома

I = U / Z, ψi = ψu + φ.

Фазы тока и напряжения отличаются на угол φ.

3. Расчет напряжений на элементах. Напряжения на элементах определяются по формулам

UR = I R, ψuR = ψi ;

UL = I XL, ψuL = ψi + 90° ;

UC = I XC, ψuC = ψi - 90°.

Для напряжений выполняется второй закон Кирхгофа в векторной форме.

Ú = ÚR + ÚL + ÚC.

4. Анализ расчетных данных. В зависимости от величин L и С в формуле (2.42) возможны следующие варианты: XL > XC; XL < XC; XL = XC.

Для варианта XL > XC угол φ > 0, UL > UC. Ток отстает от напряжения на угол φ. Цепь имеет активно-индуктивный характер. Векторная диаграмма напряжений имеет вид (рис. 2.16).

li_03022.jpg

Для варианта XL < XC угол φ < 0, UL < UC. Ток опережает напряжение на угол φ. Цепь имеет активно-емкостный характер. Векторная диаграмма напряжений имеет вид (рис. 2.17).

li_03023.jpg

Для варианта XL = XC угол φ = 0, UL = UC. Ток совпадает с напряжением. Цепь имеет активный характер. Полное сопротивление z=R наименьшее из всех возможных значений XL и XC. Векторная диаграмма напряжений имеет вид (рис. 2.18).

li_03024.jpg

Этот режим называется резонанс напряжений (UL = UC). Напряжения на элементах UL и UC могут значительно превышать входное напряжение.

Пример.

U = 220 B, f = 50 Гц, R = 22 Ом, L =  350 мГн, С =  28,9 мкФ.

XL = ωL = 2πf L = 2 · 3,14 · 50 · 0,35 = 110 Ом;
XC = 1 / ωC = 1 / (2πf C) = 110 Ом;
Z = R = 22 Ом, φ=0, I = U / R = 220 / 22 = 10 А, ψu = ψi;
UL = UC = I XL = 10 · 110 = 1100 В.

В приведенном примере UL и UС превышают входное напряжение в 5 раз.

Практическое занятие № 10.

Использование программы Electronics Workbench (EWB)

версия 5.12 для экспериментального исследования

переходных процессов в сложных электрических цепях

Цель: ознакомиться с методом решения задач переходных процессов при помощи EWB, проверить расчеты, полученные на предыдущих занятиях.

Порядок проведения занятия

1. Совместное со студентами решение типовых задач.

2. Самостоятельное решение студентами индивидуальных задач.

3. Обсуждение итогов расчетов.

Примеры для совместного решения со студентами типовых задач

Пример 10.1.

Используя программу EWB, собрать схему (см. рис. 21) с параметрами примера 5.1 практического занятия 5. Схема, составленная для моделирования по заданным условиям, показана на рис. 35.

 


На рис. 36 показан вид панели виртуального осциллографа, и приведены выбранные режимы работы прибора.

Рис. 36. Панель виртуального осциллографа

Для экспериментального определения искомых величин и  можно воспользоваться увеличенной моделью осциллографа (рис. 37).

Первый курсор установлен в начале переходного процесса, а второй курсор – на отметке текущего времени, в данном случае 2000 мкс. Из окон осциллографа считываются значения, соответствующие нужному моменту времени. Для сравнения результатов расчета и эксперимента составляется табл. 3.

Таблица 3

Сравнение результатов расчета и эксперимента

t, мкс

0

400

800

1200

1600

2000

iLрасч (t), А

0,25

0,776

0,431

0,382

0,416

0,421

iLэксп (t), А

0,26

0,778

0,432

0,381

0,415

0,420

uCрасч (t), В

62,5

94,56

108,13

104,9

103,6

103,7

uСэксп (t), В

62,5

94,61

108,3

105,1

103,7

104,1

Самостоятельное решение студентами индивидуальных задач

Используя программу EWB, собрать схему электрической цепи для своего варианта, предложенного преподавателем (прил. 1). Произвести измерения тока в индуктивности и напряжения на емкости. Полученные результаты сравнить с результатами, полученными на практических занятиях № 5, 7.

Цепь с параллельным соединением элементов Проведем анализ работы электрической цепи с параллельным соединением элементов R, L, С.

Повышение коэффициента мощности в электрической цепи

Мощность цепи переменного тока. Понятие потенциала или разности потенциалов u позволяет определить работу, совершаемую электрическим полем при перемещении элементарного электрического заряда dq, как dA = udq.

Полупроводниковые диоды и тиристоры Физические процессы в электронно-дырочном переходе К полупроводниковым относятся материалы, которые при комнатной температуре имеют удельное сопротивление r=10-3... 1010 Ом× см, зависящее от температуры, освещенности, ионизирующего излучения, электрического поля и др.

Однофазные выпрямители и сглаживающие фильтры Выпрямителем называют устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии источника переменного тока в электрическую энергию, потребляемую приемником постоянного тока. Такое преобразование необходимо в том случае, когда первичным источником электроэнергии является однофазная (трехфазная) сеть или автономный генератор переменного тока, а потребитель электроэнергии работает на постоянном токе.

Расчет выпрямителя сводится к выбору вентилей, определению типа и параметров фильтра и трансформатора. Исходными данными к расчету являются напряжение U1=Uс и частота f1 питающей сети, напряжение Uн и мощность Pн нагрузки.

Цепи с нелинейными индуктивностями - катушками с ферромагнитнвми сердечниками. Метод зквивалентных синусоид. Резонансные явления в нелинейных цепях. Феррорезонанс. Цепи с вентильными преобразователями. Цепи с периодически меняющимися параметрами. Переходные процессы в нелинейных цепях и методы их расчета: аналитические и численные. Метод усреднения, метод дискретных моделей.
Магнитные цепи при постоянных токах