МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
Специальность: _____________________________
_____________________________
_____________________________
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему: «Расчет и анализ электрических цепей»
Расчетно-пояснительная записка
Дисциплина: «Теоретические основы электротехники»
Выполнил: уч. гр. АЭП-21
Якубович А.А.
Проверил: Позднякова Л.И.
Гродно 2011
Содержание
Введение…………………………………………………………………………
1 Анализ электрического состояния линейных и нелинейных
электрических цепей постоянного тока……………………………………….
1.1 Расчет линейных электрических цепей постоянного тока…………….
1.1.1 Применение метода законов Кирхгофа……………………………
1.1.2 Применение метода контурных токов…………………………….
1.1.3 Применение метода наложения…………………………...............
1.1.4 Анализ результатов расчета с помощью баланса мощности……
1.1.5 Сравнение результатов расчета методами
контурных токов и наложения…………………………………………..
1.1.6 Применение метода эквивалентного генератора……….………..
1.1.7 Расчет и построение потенциальной диаграммы контура………
1.2. Расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока…………
2 Анализ электрического состояния линейных электрических цепей переменного тока: однофазных и трехфазных ………………………………..
2.1 Расчет однофазных линейных электрических цепей
переменного тока…………………………………………………………….
2.2 Расчет трехфазных линейных электрических цепей
переменного тока…………………………………………………………….
3 Исследование переходных процессов в электрических цепях…………….
Заключение………………………………………………………………………
Литература……………………………………………………………………….
Введение
Электротехника является наукой о техническом использовании электричества и магнетизма в промышленности. Без достаточно глубокого знания электротехники невозможно представить себе инженеров – создателей и руководителей современного производства.
Электротехника изучает анализ явлений, происходящих в электрических и магнитных цепях, изучает вопросы, связанные с установившимися и переходными процессами, периодическими несинусоидальными токами в линейных электрических цепях переменного и постоянного тока.
Радиотехнические цепи и элементы, используемые для осуществления преобразований сигналов и колебаний, можно разделить на следующие основные классы: линейные цепи с постоянными параметрами, линейные цепи с переменными параметрами, нелинейные цепи.
В данной курсовой работе исследуются линейные электрические цепи постоянного и переменного тока с постоянными параметрами, а также нелинейные электрические цепи постоянного тока.
1. Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока
1.1 Расчет линейных электрических цепей постоянного тока
В электрической
цепи, изображенной на рисунке А1
,
известны сопротивления приемников
R1=16 Ом, R2=63 Ом, R3=34 Ом, R4=42 Ом, R5=25 Ом, R6=52 Ом,
сопротивления источников ЭДС r01=3
Ом, r02=2
Ом и значения ЭДС E1=30 В, Е2=40 В.
Выполнить следующее:
составить на основании законов Кирхгофа систему уравнений для определения токов во всех ветвях схемы;
определить токи во всех ветвях схемы, используя метод контурных токов;
определить токи во всех ветвях схемы на основании метода наложения;
составить баланс мощностей для заданной схемы;
результаты расчета токов по пунктам 2 и 3 представить в виде таблицы и сравнить;
Рассчитать ток во второй ветви методом эквивалентного генератора;
построить потенциальную диаграмму для любого замкнутого контура, включающего обе ЭДС.
1.1.1 Применение метода законов Кирхгофа
Метод узловых и
контурных уравнении основан на применении
первого и второго законов Кирхгофа. Он
не требует никаких преобразований схемы
и пригоден для расчета любой цепи.
При расчете данным методом произвольно задаем направление токов в ветвях I1, I2, I3, I4, I5, I6.
Рисунок 1.1 − Схема линейной электрической цепи
постоянного тока
Составляем систему уравнений. В системе должно быть столько уравнений, сколько в цепи ветвей (неизвестных токов).
В заданной цепи шесть ветвей, значит, в системе должно быть шесть уравнений (m = 6). Сначала составляем уравнения для узлов по первому закону Кирхгофа. Для цепи с n узлами можно составить (n-1) независимых уравнений. В нашей цепи четыре узла (А, В, С, D), значит, число уравнений: n-1 = 4-1 = 3. Составляем два уравнения для любых 3-х узлов, например, для узлов A, В и С.
узел A: I1 – I3 – I4 = 0
узел В: -I2 + I3 – I6 = 0
узел С: I2 + I4 – I5 = 0
Всего в системе должно быть шесть уравнений. Три уже есть. Три недостающих составляем для линейно независимых контуров. Чтобы они были независимыми, в каждый следующий контур надо включить хотя бы одну ветвь, не входящую в предыдущие. Задаемся обходом каждого контура и составляем уравнения по второму закону Кирхгофа.
Контур АСDА - обход по часовой стрелке:
I1(R1 + r01) + I4R4 + I5R5 = E 1
Контур АBCA - обход по часовой стрелке:
I2(R2 + r02) + I3R3 – I4R4 = E2
Контур BCDB - обход против часовой стрелки:
I2(R2 + r02) + I5R5 – I6R6 = E2
ЭДС в контуре берется со знаком «+», если направление ЭДС совпадает с обходом контура, если не совпадает – знак «–». Падение напряжения на сопротивлении контура берется со знаком «+», если направление тока в нем совпадает с обходом контура, со знаком «–», если не совпадает.
М
ы
получили систему из шести уравнений с
шестью неизвестными:
I1 – I3 – I4 = 0
-I2 + I3 – I6 = 0
I2 + I4 – I5 = 0
I1(R1 + r01) + I4R4 + I5R5 = E1
I2(R2 + r02) + I3R3 – I4R4 = E2
I2(R2 + r02) + I5R5 – I6R6 = E2
Подставив уравнения, полученные по первому закону Кирхгофа, в последние три мы получим систему из трёх уравнений с тремя неизвестными. Раскроем скобки и приведём подобные слагаемые:
I
2R5
+ I3(R1 + r01) + I4(R1 + r01 + R4 + R5) = E1;
I2(R2 + r02) + I3R3 – I4R4 = E2;
I2(R2 + r02 + R5 + R6) – I3R6 + I4R5 = E2.
П одставим численные значения ЭДС источников и сопротивлений:
25∙I2 + 19∙I3 + 86∙I4 = 30;
65∙I2 + 34∙I3 – 42∙I3 = 40;
142∙I2 – 52∙I3 + 25∙I4 = 40.
Решив данную систему с помощью, определим величину и направление тока во всех ветвях схемы.
Вычислим определители Δ, Δ1, Δ2, Δ3.
Вычисляем токи:
Подставив значение токов в первую часть системы, получим:
