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!
Переходные процессы в цепях с одним реактивным элементом Преобразование энергии в электрической цепи Входное сопротивление пассивного четырехполюсника Переходный процесс в индуктивно связанных катушках

Расчеты электрических цепей

Применение законов Кирхгофа для расчета сложных цепей. Пусть в схеме, содержащей p ветвей и q узлов, заданы величины элементов ветвей, ЭДС и токи источников. Необходимо найти токи во всех ветвях цепи.

Преобразование энергии в электрической цепи. Мгновенная, активная, реактивная и полная мощности синусоидального тока

Передача энергии w по электрической цепи (например, по линии электропередачи), рассеяние энергии, то есть переход электромагнитной энергии в тепловую, а также и другие виды преобразования энергии характеризуются интенсивностью, с которой протекает процесс, то есть тем, сколько энергии передается по линии в единицу времени, сколько энергии рассеивается в единицу времени. Интенсивность передачи или преобразования энергии называется мощностью р. Сказанному соответствует математическое определение:

art-14/image002.gif

(1)

Выражение для мгновенного значения мощности в электрических цепях имеет вид:

art-14/image004.gif.

(2)

Приняв начальную фазу напряжения за нуль, а сдвиг фаз между напряжением и током за art-14/image006.gif, получим:

art-14/image008.gif

(3)

art-14/image010.gif

Итак, мгновенная мощность имеет постоянную составляющую и гармоническую составляющую, угловая частота которой в 2 раза больше угловой частоты напряжения и тока.

Когда мгновенная мощность отрицательна, а это имеет место (см. рис. 1), когда u и i разных знаков, т.е. когда направления напряжения и тока в двухполюснике противоположны, энергия возвращается из двухполюсника источнику питания.

Такой возврат энергии источнику происходит за счет того, что энергия периодически запасается в магнитных и электрических полях соответственно индуктивных и емкостных элементов, входящих в состав двухполюсника. Энергия, отдаваемая источником двухполюснику в течение времени t равна art-14/image012.gif.

Среднее за период значение мгновенной мощности называется активной мощностьюart-14/image014.gif .

Принимая во внимание, что art-14/image016.gif, из (3) получим:

art-14/image018.gif

(4)

Активная мощность, потребляемая пассивным двухполюсником, не может быть отрицательной (иначе двухполюсник будет генерировать энергию), поэтому art-14/image020.gif, т.е. на входе пассивного двухполюсника art-14/image022.gif. Случай Р=0, art-14/image024.gif теоретически возможен для двухполюсника, не имеющего активных сопротивлений, а содержащего только идеальные индуктивные и емкостные элементы.

1. Резистор (идеальное активное сопротивление).

art-14/image026.gif

Здесь напряжение и ток (см. рис. 2) совпадают по фазе art-14/image028.gif, поэтому мощность art-14/image030.gif всегда положительна, т.е. резистор потребляет активную мощность

art-14/image032.gif

2. Катушка индуктивности (идеальная  индуктивность)

art-14/image034.gif

При идеальной индуктивности ток отстает от напряжения по фазе на art-14/image036.gif. Поэтому в соответствии с (3) можно записать art-14/image038.gif.

Участок 1-2:  энергия art-14/image040.gif, запасаемая в магнитном поле катушки, нарастает.

Участок 2-3: энергия магнитного поля убывает, возвращаясь в источник.

3. Конденсатор (идеальная  емкость)

Аналогичный характер имеют процессы и для идеальной емкости. Здесь art-14/image042.gif. Поэтому из (3) вытекает, что art-14/image044.gif. Таким образом, в катушке индуктивности и конденсаторе активная мощность не потребляется (Р=0), так как в них не происходит необратимого преобразования энергии в другие виды энергии. Здесь происходит только циркуляция энергии: электрическая энергия запасается в магнитном поле катушки или электрическом поле конденсатора на протяжении четверти периода, а на протяжении следующей четверти периода энергия вновь возвращается в сеть. В силу этого катушку индуктивности и конденсатор называют реактивными элементами, а их сопротивления ХL  и ХС , в отличие от активного сопротивления R резистора, – реактивными.

Интенсивность обмена энергии принято характеризовать наибольшим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки или электрическое поле конденсатора, которое называется реактивной мощностью.

В общем случае выражение для реактивной мощности имеет вид:

art-14/image046.gif

(5)

Она положительна при отстающем токе (индуктивная нагрузка- art-14/image048.gif) и отрицательна при опережающем токе (емкостная нагрузка- art-14/image050.gif). Единицу мощности в применении к измерению реактивной мощности называют вольт-ампер реактивный (ВАр).

В частности для катушки индуктивности имеем:

art-14/image052.gif, так как art-14/image054.gif.

art-14/image056.gif.

Из последнего видно, что реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности пропорциональна частоте и максимальному запасу энергии в катушке. Аналогично можно получить для идеального конденсатора:

art-14/image058.gif.

Метод последовательных интервалов.

Интегрируя дифуранение цепи от 0 до t, получим:

Разбив переходный процесс на большое число малых интервалов Δt и заменив интеграл суммой конечного числа слагаемых, получим для некоторого n–го интервала:   Т.е. потокосцепление в любой момент времени t=nΔt можно представить в виде суммы 4-х слагаемых: Ψо=Ψ(0) (чаще всего Ψ(0)=0),    Первые три величины определяются непосредственно для любого момента времени, а Ψ3 определяется методом последовательных интервалов по заданной характеристике Ψ(i).

 На рис.10.10 приведены зависимости Ψ1, Ψ2 и Ψ3, а также построены графики Ψ(t) и i(t) для самого тяжелого случая (α=0) и при условии, что постоянная времени τ значительно больше периода Т. Как видно из построений по-прежнему Ψmax≈2Ψm, а отличие от предыдущего решения заключается только в том , что зависимость Ψ3(t) не является экспонентой из-за нелинейности катушки со сталью.

Решение задачи методом последовательных интервалов может дать значительно более точное решение, чем при условной линеаризации характеристики катушки. Но несмотря на элементарность вычислений этот метод связан с большой счетной работой поскольку обычно переходный процесс длится несколько периодов, а интервал нужно брать намного меньшим периода, то расчетная таблица содержит очень много строк. При этом ошибка, допущенная в любой строке влияет на все последующие расчеты и делает их неправильными.

нефтегазовый университет», 2007

переходные процессы в ЛИНЕЙНЫХ
электрических цепях

Все предыдущие исследования электрических цепей касались установившихся режимов их работы, когда токи и напряжения  были либо постоянны, либо менялись по заданному гармоническому закону. Однако, кроме названных режимов, характеризующих устойчивое стационарное состояние цепи, существуют режимы, которые можно назвать обобщенным понятием, как переходные режимы, или переходные процессы. Они возникают в результате различного рода отклонений и включений участков цепи, коротких замыканий, резкого изменения параметров и т.д. Все эти изменения носят название коммутации. Во всех расчетах переходных процессов будем считать, что коммутация происходит мгновенно, без искрообразования, причем момент времени непосредственно перед коммутацией обозначают t(-0), а сразу после коммутации t(+0)=t(0). Хотя, строго говоря, это не совсем так (например, отключение катушки индуктивности от цепи либо закорачивание конденсатора). После коммутации в цепи возникает переходный процесс, который теоретически длится бесконечно долго. Однако фактически время переходного процесса достаточно мало. Тем не менее изучение переходных процессов важно, так как даёт возможность выявить превышения напряжения на отдельных участках цепи, опасные для изоляции установок, увеличение амплитуд токов, которые могут многократно превышать амплитуду тока установившегося режима. С физической точки зрения, переходные процессы в цепях обусловлены наличием емкостей и индуктивностей, способных аккумулировать энергию электрического и магнитного полей. Если бы цепь не содержала указанных элементов и состояла бы только из активных сопротивлений, то переход её из одного стационарного состояния в другое происходил бы мгновенно. В реальности это не происходит ввиду того, что энергии электрических и магнитных полей, запасенных в L и C, не могут измениться скачком.

Переходные процессы, связанные с изменением топологии цепи или различными коммутациями пассивных элементов, присущи в основном устройствам производства, передачи и преобразования электрической энергии. Исследование переходных процессов является важной задачей в таких науках, как электроэнергетика, автоматика.

Классический метод расчета переходных процессов.

Классический метод расчета переходных процессов оси заключается в непосредственном решении системы интегро-дифференциальных уравнений, которыми описывается схема после коммутации.

Короткое замыкание в R-L цепи

Переходные процессы в цепях с двумя реактивными элементами При последовательном соединении сопротивления R, катушки индуктивности L и конденсатора С образуется электрический R-L-C контур

Помимо понятий активной и реактивной мощностей в электротехнике широко используется понятие полной мощности

Линейные электрические цепи при несинусоидальных периодических токах Предыдущие лекции были посвящены анализу электрических цепей при синусоидальных токах и напряжениях. На практике ЭДС и токи в большей или меньшей степени являются несинусоидальными. Это связано с тем, что реальные генераторы не обеспечивают, строго говоря, синусоидальной формы кривых напряжения, а с другой стороны, наличие нелинейных элементов в цепи обусловливает искажение формы токов даже при синусоидальных ЭДС источников.

Для электрической цепи соответствующей номеру варианта, выполнить следующее: 1. Составить на основании законов Кирхгофа систему уравнений для расчета токов во всех ветвях схемы. 2. Определить токи во всех ветвях схемы методом контурных токов. 3. Определить токи во всех ветвях схемы методом узловых потенциалов. 4. Результаты расчета токов, проведенного двумя методами, свести в таблицу и сравнить их.
Особенности работы нелинейных элементов в цепях синусоидального тока