Расчет установившихся режимов линейных электрических цепей

38

133,8

0

Без нейтрального провода

215

167,5

127,5

23,5

45

48

12

Отключение фазы А

С нейтральным проводом

0

275

265

38

39

37,5

275

0

Без нейтрального провода

0

255

255

57,5

32

33

19

В фазу А включена емкость вместо активной нагрузки

С нейтральным проводом

110

420

115

37,5

39,5

37,5

425

0

Без нейтрального провода

125

245

157,5

48

29,0

75

37,5

Короткое замыкание фазы А

Без нейтрального провода

147,5

260

150

0

66

66

39,5

Фазные токи нагрузки определяются по предварительно найденным фазным напряжениям приемника:

; ; .

Построим векторные диаграммы напряжений по результатам замеров:

1. Симметричная нагрузка с нейтральным проводом (рис. 48):

2. Симметричная нагрузка без нейтрального провода (рис. 49)

3. Увеличение активной нагрузки фазы по сравнению с другими с нейтральным проводом (рис. 50):



4. Увеличение активной нагрузки фазы по сравнению с другими без нейтрального провода (рис. 51).

5. Неравномерная нагрузка всех фаз с нейтральным проводом (рис.52):



6. Неравномерная нагрузка всех фаз без нейтрального провода (рис. 53):

7. Отключение фазы А с нейтральным проводом (рис. 54):

8. Отключение фазы А без нейтрального провода (рис. 55):

9. В фазу А включена емкость вместо активной нагрузки с нейтральным проводом (рис. 56):

10. В фазу А включена емкость вместо активной нагрузки без нейтрального провода (рис. 57):

11. Короткое замыкание фазы А без нейтрального провода (рис. 58):

5. Четырехполюсники

5.1 Теоретические сведения

В различных областях радиотехники часто возникает задача исследования электрических цепей с двумя парами выводов, при помощи которых они могут соединиться с другими участками электрической цепи.

Теория четырехполюсников является развитием теории двухполюсников.

Часть электрической цепи, рассматриваемая по отношению к любым двум парам выводов, называется четырехполюсником.

Условное изображение четырехполюсника показано на рис. 59.

Рис. 59 Общая схема четырехполюсника

Одна пара зажимов 1-1' называется входной, а другая 2-2'-- выходной.

Заметим, что ток 1-1', поступающий в четырехполюсник через вывод 1, будет всегда равен току, вытекающему через вывод 1', а ток 12, входящий через вывод 2, всегда равен току, вытекающему через вывод 2'.

В общей теории четырехполюсников устанавливаются зависимости, которые остаются справедливыми независимо от топологии, т. е. схемы соединения элементов, составляющих сам четырехполюсник. Использование этих зависимостей значительно упрощает анализ сложных электрических цепей.

До расчета режима выберем положительные направления четырех величин: двух напряжений и двух токов. Так, как показано на рис. 59.

Задача анализа четырехполюсника состоит в том, что две из четырех величин, определяющих режим четырехполюсника, известны: они задаются воздействием. Требуется найти две остальные величины, т. е. отклик.

Следовательно, для решения этой задачи необходимо составить систему из двух уравнений с двумя неизвестными. Такие уравнения называются основными уравнениями теории четырехполюсников.

Системы параметров вводятся уравнениями

связывающими напряжения и токи на входе и выходе четырехполюсника.

Для указания направлений токов и напряжений между параметрами существуют соотношения

Параметры симметричного четырехполюсника связаны также соотношениями:

А - параметры четырехполюсника связаны также соотношениями с параметрами его эквивалентной схемы

а) Т - образной:

б) П - образной:

По расчетным или полученным из опытов трем величинам, а именно сопротивлениям четырехполюсника со стороны его входных зажимов при разомкнутых или замкнутых выходных зажимах, сопротивлению четырехполюсника со стороны его выходных зажимов при разомкнутых входных зажимах можно найти А - параметры четырехполюсника с помощью соотношений

При каскадном соединении четырехполюсников матрицы их А - параметров перемножаются: (А - матрица А - параметров четырехполюсника, эквивалентного соединенным четырехполюсникам). При параллельном соединении четырехполюсников складываются матрицы их Y - параметров: а при последовательном соединении - матрицы их Z - параметров: При последовательном соединении четырехполюсников со стороны входных зажимов и параллельном соединении со стороны выходных зажимов складываются матрицы их Н - параметров:

Полюсы передаточной функции пассивного четырехполюсника имеют отрицательные вещественные части, т.е. лежат в левой полуплоскости, тогда как ее нули могут лежать как в левой, так и в правой полуплоскости. Четырехполюсник называют минимально-фазовым, если все нули его передаточной функции расположены в левой полуплоскости.

6. Заключение

ток напряжение четырехполюсник

В курсовом проекте на простых примерах - цепях постоянного тока - показано применение методов расчета различных электрических цепей. Причем весьма важным является то, что методы расчета цепей постоянного тока универсальны (метод узловых потенциалов, контурных токов и метод наложения) и могут использоваться для расчета любых линейных электрических цепей.

Также рассмотрено применение других фундаментальных соотношений (например, баланса мощностей), являющегося частным случаем общефизического закона сохранения энергии.

Исследование цепей синусоидального тока выполнялась с целью более глубокого изучения процессов, происходящих в линейных электрических цепях синусоидального тока, явлений резонанса, сдвига фаз между током и напряжением. При проведении расчетов широко использовался комплексный метод расчета таких цепей, который очень мощен и в то же время прост в применении при машинном способе расчета. При этом всегда следует учитывать то, что выбор конкретного метода для расчета заданной электрической цепи всегда стоит осуществлять, ориентируясь не только на ее структуру, но и учитывая глубину понимания данного метода расчета. Это в конечном итоге может сократить требуемое время для расчета, что при одинаковых результатах расчета может служить критерием оптимального способа решения.

Хотелось бы отметить, что часто расхождение между опытом и теорией оказывается довольно большим. Это связано с наличием нелинейности у электромагнитных приборов на начальном участке измерения (особенно велика) и по всей шкале (меньше) и погрешностью измерений, наличие которой подразумевается, но не учитывается количественно. Для ее уменьшения следует применять электронные приборы с линейной шкалой либо проводить все измерения осциллографом.

Проведенное исследование электрической цепи при негармоническом входном воздействии показывает, что принятый метод расчета для линейных электрических цепей - с помощью метода наложения - дает мало отличающиеся от истины результаты только при машинном способе расчета (учтено много гармоник), ввиду большой вычислительной трудоемкости. Для практических расчетов рассмотрения первых двадцати гармоник вполне достаточно.

Раздел «Четырехполюсники» представлен лишь обзорно. Более подробно он изучается в других дисциплинах.

Одной из особенностей курсового проекта по ТОЭ является то, что в нем не ставилась задача синтеза объекта (в конкретном случае - электрических цепи), а только его анализа теоретически и на практике.

По ходу выполнения работы получены навыки моделирования линейных электрических цепей на компьютере (использовалась программа Micro-Cap 7) и расчетов в интегрированной системе MathCAD, которые будут весьма полезны при изучении специальных дисциплин на старших курсах.

7. Библиография

1. Зажирко В.Н., Петров С.И., Тэттэр А.Ю. / Под ред. В.Н. Зажирко. Режимы постоянного и синусоидального токов в линейных электрических цепях. Учебное пособие / Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 1999. 108 с.

2. Периодические режимы однофазных и трехфазных электрических цепей: Учебное пособие / В.Н. Зажирко, Т.В. Ковалева, А.Ю. Тэттэр, В.Т. Черемисин; Под ред. В.Н. Зажирко / Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 1998. 126 с.

3. Четырехполюсники: методические указания и задания для самостоятельной работы студентам специальностей 2101, 2102, 10.04, 17.09.06 / В.Н. Зажирко, А.Ю. Тэттэр - Омский институт инженеров ж.-д. транспорта, 1990 - 40 с.

4. Основы теории цепей./ Учебное пособие. - М.: ИП РадиоСофт, 2002. - 288 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru