Анализ электрических цепей с нелинейными элементами. Анализ магнитных цепей

Проверка правильности расчета нелинейной электрической цепи постоянного тока методом компьютерного моделирования. Подбор параметров электрической цепи для обеспечения номинального режима работы нелинейного резистора. Исследование явления феррорезонанса.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 15.05.2013
Размер файла 589,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра "Электроснабжение и электротехника"

Анализ электрических цепей с нелинейными элементами. Анализ магнитных цепей

по дисциплине Теоретические основы электротехники

Выполнил: Гаврилюк К.С

Группа: ЭЭТб-1101

Вариант 6.6

Преподаватель: Шлыков С.В.

Тольятти 2013

Задание №1

1. По двум заданным параметрам нелинейной электрической цепи определить неизвестные величины согласно варианту.

2. Методом компьютерного моделирования проверить правильность расчета нелинейной электрической цепи постоянного тока.

Дано:

Тип полупроводникового диода: LD106

R=0.6 Ом, U=1.3 В.

Найти: J, IД, IR

1)По закону Ома найдем силу тока IR

IR=U/R=1.3/0.6=2.32 А

2) С помощью Вольтамперной характеристики находим ток Iд по напряжению U: Iд=0.9 А

3) По первому закону Кирхгофа находим ток источника:

J=IR+Iд=2.16+0.88=3.06 А

Ответ: IR=2.16 А, Iд=0.88 А, J=3.06 А

Задание №2

Компьютерное моделирование.

Результаты компьютерного моделирования совпали с результатами расчётов.

Задание №3

1. Изобразить электрическую цепь с заданными источниками постоянного тока и ЭДС, нелинейными элементами;

2. Найти и привезти из справочной литературы выбранный тип нелинейного резистора и его вольт-амперную характеристику (ВАХ);

3. На рабочем участке ВАХ нелинейного резистора выполнить аналитическую аппроксимацию (линейной или квадратичной функцией);

4. Рассчитать нелинейную электрическую цепь. Подобрать параметры электрической цепи (E, J, R) чтобы обеспечить номинальный режим работы нелинейного резистора.

5. Указать на ВАХ нелинейного резистора рабочую точку. Рассчитать статическое и дифференциальное сопротивление. Сравнить с паспортными данными нелинейного резистора.

R=100 Ом

1) В данном задании буду работать со светодиодом КЛ101А(желтый)

2) Его примерная ВАХ:

Рабочий режим: Imin=5 мА, Umin=5 В, Imax=10 мА, Umax=5,5 В

3) Выполним аналитическую аппроксимацию на рабочем участке, приняв за координаты минимальные и максимальные значения тока и напряжения.

U(I)=*(I-5)+5=0.01*I+4,95

4)Рассчитаем нелинейную электрическую цепь:

U(I)=0.01*5.3+4.95=5.003

I1+I2=I3=5.3

I1=2.3A

I2=3A

I3=5.3 A

I1*R+(0.1*I+4.95)=E

2.3*100+5,3=235,003 В

5) Точка А - рабочая точка

Rст==0.714

Rдиф=

Задание № 4

Исследование нелинейных электрических цепей постоянного тока

Цель работы - изучение экспериментальных и графо-аналитических методов анализа электрических цепей с нелинейными элементами.

С помощью физического эксперимента в лаборатории кафедры

а) снять вольт-амперные характеристики нелинейных элементов;

б) графическим методом получить эквивалентную вольт-амперную характеристику электрической цепи при смешанном соединении нелинейных элементов;

в) определить статическое и дифференциальное сопротивления нелинейного элемента.

Индивидуальная расчетная часть:

Построим эквивалентную вольт-амперную характеристику ВАХ последовательного соединения двух нелинейных элементов, у одного из которых ВАХ - монотонная кривая, а у другого ВАХ отрицательного сопротивления управляемого напряжением (N - характеристика).

Описание лабораторной установки

В работе исследуется электрическая цепь, содержащая линейный резистор R1, две электрические лампы накаливания Н1 и Н2 и полупроводниковый стабилитрон VD1 (рисунок 5.4). Для снятия вольт-амперных характеристик (ВАХ) используется регулируемый источник ЭДС, миллиамперметр РА1 и вольтметр PV1. С помощью ключа S1 изменяется конфигурация схемы.

Рисунок 5.4. Исследуемая нелинейная электрическая цепь.

Изменяя напряжение источника U, измерили соответствующие значения тока I с помощью миллиамперметра РА1 и соответствующие значения напряжений Uab, Ubc и Uсd с помощью вольтметра PV1. Измеренные значения занесли в таблицу 5.5. Замкнув ключ S1 и изменяя напряжение источника U, измерили соответствующие значения тока I с помощью миллиамперметра PA1. Измеренные значения занесли в таблицу 5.6.

По найденным значениям построим ВАХ, где . По ВАХ стабилитрона найдём соответствующее статическое и дифференциальное сопротивления.

Rдиф=?U/?I=(13.75-13.5)/(0.2-0.18)=12.5 Ом

Rст=13,5/0,18=75 Ом

Задание № 6

нелинейный электрический цепь резистор

Исследование нелинейной индуктивности и явления феррорезонанса

Цель работы - изучение экспериментальных методов определение параметров схемы замещения нелинейной индуктивности с ферромагнитным сердечником и исследование резонансных режимов в нелинейных цепях.

С помощью физического эксперимента в лаборатории кафедры

а) исследовать зависимость параметров катушки с ферромагнитным сердечником от приложенного напряжения;

б) исследовать явление резонанса напряжений в цепи с нелинейной катушкой индуктивностью;

Индивидуальная расчетная часть:

Рассчитать схему замещения и построить векторную диаграмму катушки с ферромагнитным сердечником по результатам экспериментов на постоянном и переменном токе.

1.На постоянном токе: U = 20 B, I = 2 A.

2.На переменном токе: U = 120 B, I = 0,5 A, P = 5 Вт.

Известно, что индуктивность рассеяния приблизительно составляет 10% от индуктивности катушки.

1. На постоянном токе:

U = 20 B, I = 2 A. => Rм=10 Ом

2. На переменном токе:

U = 120 B, I = 0,5 A, P = 5 Вт

P=I2*R? => R?=P/I2=20 Ом

Rст=10 Ом Rм=10 Ом

z=U/I=120/0.5=240 Ом

=240

x2+400=57200

x=239.1

x=xм+xs=239.1

xs=0.1* xм

xм+0.1* xм=239.1

1.1* xм=239.1

xм=217.4 Ом

xs=21.7 Ом

Описание лабораторной установки

В работе исследуются нелинейные двухполюсники в цепи переменного тока. Источником синусоидальной ЭДС служит сеть частотой 50 Гц. Напряжение сети снимается с зажимов автоматического выключателя QF и регулируется с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) Т. Для измерения действующих значений тока I и напряжения U, активной мощности P, используется комплект измерительных приборов К-505, к выходным зажимам которого подключается исследуемая цепь (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5. Электрическая схема исследуемой цепи.

1) Собрали электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рисунок 5.5), подключили к выводам комплекта измерительных приборов К-505 катушку L с ферромагнитным сердечником (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6. Исследуемый нелинейный двухполюсник -катушка с ферромагнитным сердечником

Сняли ВАХ катушки, для чего, изменяя напряжение с помощью автотрансформатора Т, устанавливаем значения тока I указанные в таблице 5.7 и измеряем соответствующие значения напряжения U и активной мощности P. Заносим в протокол величину активного сопротивления катушки на постоянном токе RМ .

Таблица 5.7. ВАХ катушки с ферромагнитным сердечником и ее параметры схемы замещения.

Измерено

Вычислено

I

U

Р

RЭ

хЭ

RCТ

xS

xм

A

B

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

0,5

138

6

21,8

2,2

24,9

249

1,0

168

8

5,8

2,2

15,25

152,5

1,5

174

10

2,2

2,2

10,5

105,4

2,0

178

15

1,55

2,2

8,1

80,8

2,5

180

25

1,8

2,2

6,5

65,3

3,0

182

28

0,9

2,2

5,45

54,5

3,5

184

40

1

2,2

4,8

47,7

4,0

186

49

0,8

2,2

4,2

42,2

По таблице 5.7 построили ВАХ цепи и определяем напряжение на конденсаторе при скачке, затем просчитываем сопротивление этого конденсатора.

Xc=Uc/I=270/3=90 Ом.

C=1/(Xc*w)=1/(314*90)=34 мкФ.

2) Собрали электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рисунок 5.5), подключили к выводам комплекта измерительных приборов К-505 последовательное соединение нелинейной катушки L и конденсатора С (рисунок 5.7).

Рисунок 5.7. Последовательное соединение нелинейной катушки и конденсатора.

Результаты заносим в таблицу 5.8

Таблица 5.8

Измерено

U

I

UL

UС

В

A

В

В

1

80

0,31

120

49,8

2

90

3,3

157

230

3

100

3,5

160

250

4

110

3,65

161

257

5

105

3,6

159

250

6

95

3,4

156

245

7

85

3,3

155

237

8

75

3,15

154

230

ВАХ по таблице 5.8

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Экспериментальное исследование электрических цепей постоянного тока методом компьютерного моделирования. Проверка опытным путем метода расчета сложных цепей постоянного тока с помощью первого и второго законов Кирхгофа. Составление баланса мощностей.

    лабораторная работа [44,5 K], добавлен 23.11.2014

  • Расчет линейной электрической цепи постоянного тока. Уравнения по законам Кирхгофа для определения токов в ветвях. Уравнение баланса мощностей и проверка его подстановкой числовых значений. Расчет электрической цепи однофазного переменного тока.

    контрольная работа [154,6 K], добавлен 31.08.2012

  • Расчет линейной электрической цепи постоянного тока. Определение токов во всех ветвях методом контурных токов и узловых напряжений. Электрические цепи однофазного тока, определение показаний ваттметров. Расчет параметров трехфазной электрической цепи.

    курсовая работа [653,3 K], добавлен 02.10.2012

  • Основные законы электрических цепей. Освоение методов анализа электрических цепей постоянного тока. Исследование распределения токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного тока. Расчет цепи методом эквивалентных преобразований.

    лабораторная работа [212,5 K], добавлен 05.12.2014

  • Ознакомление с основами метода уравнений Кирхгофа и метода контурных токов линейных электрических цепей. Составление уравнения баланса электрической мощности. Определение тока любой ветви электрической цепи методом эквивалентного источника напряжения.

    курсовая работа [400,7 K], добавлен 11.12.2014

  • Решение линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока, однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока. Схема замещения электрической цепи, определение реактивных сопротивлений элементов цепи. Нахождение фазных токов.

    курсовая работа [685,5 K], добавлен 28.09.2014

  • Практические рекомендации по расчету сложных электрических цепей постоянного тока методами наложения токов и контурных токов. Особенности составления баланса мощностей для электрической схемы. Методика расчета реальных токов в ветвях электрической цепи.

    лабораторная работа [27,5 K], добавлен 12.01.2010

  • Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой.

    курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010

  • Элементы R, L, C в цепи синусоидального тока и фазовые соотношения между их напряжением и током. Методы расчета электрических цепей. Составление уравнений по законам Кирхгофа. Метод расчёта электрических цепей с использованием принципа суперпозиции.

    курсовая работа [604,3 K], добавлен 11.10.2013

  • Порядок расчета неразветвленной электрической цепи синусоидального тока комплексным методом. Построение векторной диаграммы тока и напряжений. Анализ разветвленных электрических цепей, определение ее проводимости согласно закону Ома. Расчет мощности.

    презентация [796,9 K], добавлен 25.07.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.