Курсовая работа на тему: Расчет источника гармонических колебаний ИГК

Введение

1.1 Выбрать в качестве первичной обмотки воздушного трансформатора одну из катушек индуктивностей ИГК (Ln) (Приложение 1, Рис. 1). Определить значения тока и напряжения первичной обмотки трансформатора методом эквивалентного источника (напряжения или тока).

1.2 Записать мгновенные значения тока и напряжения первичной обмотки трансформатора Т1 и построить их волновые диаграммы.

1.3 Определить значения Mnq, Mnp, Lq, Lр Т1 из условия, что индуктивность первичной обмотки Ln известна, U1 = 5 В, U2 = 10 В. Коэффициент магнитной связи обмоток к следует выбрать самостоятельно в диапазоне: 0,5 < к < 0,95 (n, р, q, - номера индуктивностей Т1).

2. Расчет четырехполюсника.

2.1 Рассчитать токи и напряжения методом входного сопротивления (или входной проводимости), построить векторные диаграммы токов и напряжений.

2.2 Записать мгновенные значения u1=u3=uвх, iвх и uвых , определить сдвиг по фазе между входным и выходным напряжениями, а также отношение их действующих значений.

2.3 Определить передаточные функции:

W(s)= Uвых(s)/ Uвх(s), W(j) = Uвых/Uвх

2.4 Определить и построить амплитудно- и фазочастотные характеристики. Используя частотные характеристики, определить uвых при заданном uвх. Сравнить этот результат с полученным в п. 2.2.

2.5 Определить, какое реактивное сопротивление нужно подключить к схеме, чтобы uвх и iвх совпадали по фазе (резонанс напряжений). Определить входное сопротивление, входной ток и добротность колебательного контура.

2.6 Определить и построить амплитудно- и фазочастотные характеристики схемы в режиме резонанса для входного сопротивления, амплитудно-частотные для входного тока. Амплитудно-частотные характеристики определять в относительных единицах, нормируя их на значения сопротивления и тока на резонансной частоте. Сравнить результаты с полученными в п.п. 2.2., 2.4.

2.7 Построить годограф - линию семейства точек комплексной передаточной функции при разных частотах в диапазоне частот от 0 до на комплексной плоскости. На годографе отметить характерные точки и точку, соответствующую частоте = 103 [рад/сек].

3. Расчет установившихся значений напряжений и токов в электрических цепях при несинусоидальном воздействии.

Переключатель Кл перевести в положение 2 в момент времени, когда входное напряжение u3(t)=0, du3/dt > 0, т.е. в момент начала положительного импульса напряжения u4(t). Это условие будет выполнено при равенстве аргумента входного напряжения (t + u3) = 2 к, где к = 0, 1, 2, 3…

3.1 Рассчитать законы изменения тока iвх(t) и напряжения uвых(t) частотным методом, представив напряжение uвх(t) = u4(t) в виде ряда Фурье до 5-й гармоники:

uвх(t) = (4 U m / к) sin кt, где к - целое нечетное число.

3.2 Построить графики uвх(t), uвх(t), iвх(t), uвых(t) в одном масштабе времени один под

другим, где uвх(t), iвх(t),и uвых(t) - суммарные мгновенные значения.

3.3 Определить действующие значения несинусоидальных токов и напряжений из расчетов п. 3.1, а также активную мощность, потребляемую четырехполюсником, коэффициенты искажения iвх(t), uвых(t), uвх(t).

4. Расчет переходных процессов классическим методом.

4.1 Определить и построить переходную и импульсную характеристики цепи четырехполюсника для входного тока и выходного напряжения.

4.2 Рассчитать и построить графики изменения тока iвх и напряжения uвых четырёхполюсника при подключении его к клеммам с напряжением u4(t) в момент времени, когда входное напряжение u3(t)=0, du3/dt > 0 (это условие будет выполнено при равенстве аргумента входного напряжения (t + u3) = 2 к, где к = 0, 1, 2, 3), с учетом запаса энергии в элементах цепи от предыдущего режима работы на интервале t [0+, 2.5Т ], где Т- период изменения напряжения u4.

Сравнить графики iвх(t), uвых(t) с соответствующими в п. 3.2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Рис.1.1. Заданная расчетная схема цепи.

С2

1. Расчет источника гармонических колебаний (ИГК).

Для расчета в качестве первичной обмотки трансформатора выбираем индуктивность L4.

Записываем выражения для комплексов действующих значений источников ЭДС и источника тока:

Рассчитываем сопротивления реактивных элементов на заданной частоте .

Рис.1.2. Схема цепи в комплексном виде.

Произведем расчет методом эквивалентного источника напряжения.

Принимаем потенциал узла 0 равным нулю. Тогда, потенциал узла 1 . Рассчитываем напряжение холостого хода для катушки L4. Для этого нужно рассчитать потенциал узла 2. Для этого воспользуемся методом контурных токов.

Рис.1.3. Схема для расчета напряжения холостого хода.

Составляем и решаем систему уравнений по методу контурных токов:

Напряжение холостого хода для катушки L2:

Рассчитываем эквивалентное сопротивление цепи относительно ветви с катушкой L4.

Рис.1.4. Схема для расчета эквивалентного сопротивления.

По полученной схеме определяем:

Исходную схему представляем в виде эквивалентного источника напряжения и по ней определяем.

Рис.1.5. Схема эквивалентного генератора напряжения.

Ток через катушку:

Напряжение на катушке

Оглавление

- Расчет источника гармонических колебаний ИГК

- Мгновенные значения тока и напряжения

- Расчет магнитных связей

- Расчёт четырёхполюсника

- Расчет токов и напряжений четырехполюсника

- Расчет передаточной функции

- Расчет частотных характеристик

- Расчет режима резонанса напряжений

- Частотные характеристики в режиме резонанса напряжений

- Построение годографа комплексной передаточной функции

- Расчёт установившихся значений токов и напряжений в четырехполюснике при несинусоидальном входном воздействии

- Расчет тока и напряжения в виде ряда Фурье

- Расчет действующих значений

- Расчёт переходных процессов классическим методом

- Расчет переходных и импульсных характеристик

- Расчет графиков переходных процессов

- Список литературы 43

Список литературы

1. Попов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов спец. радиотехника - М.: Высшая школа, 1985.

2. Атабеков Г.И. Основы теории цепей: Учебник для вузов. -М.: Энергия, 1969.

3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник для электро-техн., энерг., приборостроит.спец вузов. - М.: Высшая школа, 1996.

4. Маланьин В.А., Шерстняков Ю.Г. Анализ установившихся и переходных процессов в линейных электрических цепях. - М.: Изд-во МГТУ, 1991.