Расчёт линейных электрических цепей синусоидального тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Тема «Расчёт линейных электрических цепей синусоидального тока»

Введение

Целью курсовой работы является расчёт линейных электрических цепей синусоидального тока.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач: составить систему уравнений для расчета токов во всех ветвях цепи в символической форме; определить комплексы действующих значений токов во всех ветвях; определить падение напряжения на каждой ветви; определить потребляемую мощность цепи; составить баланс мощности; построить векторную диаграммой токов и топографическую диаграмму цепи.

микросхема ток мощность цепь

1. Общая часть

1.1 Электрический ток в различных средах

Все вещества можно разделить на две группы. К первой группе относятся те вещества, которые содержат много свободных заряженных частиц, и поэтому в них легко создать электрический ток. Их называют проводниками.

Интегральной микросхемой (ИМС) называется устройство с высокой плотностью упаковки электрически связанных элементов (транзисторов, резисторов, конденсаторов и пр.), выполняющее заданную функцию обработки (преобразования) электрических сигналов. С точки зрения конструктивно-технологических и эксплуатационных требований ИМС представляет собой единое изделие. Отдельные элементы ИМС, не имеющие внешних выводов, не могут рассматриваться как самостоятельные изделия, в то время как компоненты, являющиеся частью ИМС, можно рассматривать как самостоятельные комплектующие изделия, например навесные бескорпусные транзисторы, дроссели и т.д.

По своему функциональному назначению ИМС делятся на цифровые и аналоговые.

Цифровые (или логические) ИМС, принцип работы которых базируется на использовании аппарата математической логики, представляет собой устройства с несколькими входами m и выходами n, реализующие определенную логическую функцию.

Для представления двоичных переменных в электронных устройствах используют электрические сигналы. Существует два способа представления: потенциальный и импульсный. При потенциальном способе двум значениям истинности, равным единице или нулю соответствуют два различных потенциала. При импульсном способе двум значениям истинности соответствует наличие или отсутствие сигнала в определенный момент времени.

Аналоговые ИМС представляют собой устройства, которые обеспечивают почти пропорциональную зависимость между входными и выходными сигналами. Аналоговые ИМС разделяются на информационные и силовые. Информационные ИМС осуществляют функции усиления, генерации, сравнения, модуляции, присущие информационной электронике, а силовые - функции преобразования параметров потока электрической энергии, присущей силовой электронике.

2. Специальная часть

2.1 Составление системы уравнений для расчета токов

Для составления системы уравнений используем 1 и 2 законы Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа:

(1)

I - ток в ветвях

U - падение напряжения

Используя исходные данные невозможно составить систему уравнений, необходимо определить полные сопротивления ветвей, обозначить направления токов в ветвях и упростить схему.

Исходная схема имеет вид:

Рисунок 1 - Исходная схема

Для упрощения схемы находим действующие значения ЭДС каждой ветви.

(3)

; ;

; ;

Находим ЭДС первой ветви по формуле (3)

;

; ;

; ;

Находим ЭДС третьей ветви по формуле (3)

;

Определяем угловую частоту

(4)

f - частота сети

;

Определяем реактивные сопротивления по формулам:

(5)

L - индуктивность

щ - угловая частота

(6)

- емкость

- угловая частота

;

;

;

Определяем полное сопротивление каждой ветви

(7)

- полное сопротивление ветви

R - активное сопротивление ветви

- индуктивное сопротивление ветви

- емкостное сопротивление ветви

;

;

;

С учетом полученных параметров, исходная схема принимает вид:

Составляем систему уравнений. Первое уравнение составляем по первому закону Кирхгофа (1), второе и третье - по второму закону Кирхгофа (2).

Рисунок 2 - Упрощенная исходная схема

На основе исходной схемы, количество неизвестных токов в цепи - три.

Рисунок 3 - Первая схема с частичными токами

Определяем токи в ветвях методом наложения токов.

Рассчитываем первую схему (рис. 3)

Находим общее сопротивление по формуле

(8)

;

Находим токи по закону Ома

(9)

;

;

;

;

Рассчитываем первую схему (рис. 3)

Находим общее сопротивление по формуле (8)

;

Находим токи по закону Ома (9)

;

;

;

;

Находим полные токи

 (10)

;

;

;

Проверяем полные токи по первому закону Кирхгофа (1)

;

;

;

.

2.3 Определение падений напряжений на ветвях

;

;

;

2.4 Определение мощности цепи

(11)

;

;

;

Находим полную мощность цепи

(12)

;

2.5 Составление баланса мощности

;

Из пункта 2,4 мощность источника равна 103,1 B•A

Погрешность составляет 0,5%

2.6 Построение векторной диаграммы токов

;

;

;

2.7 Построение топографической диаграммы

;

;

;

;

Заключение

Кроме проводников и диэлектриков, имеется группа веществ, проводимость которых занимает промежуточное положение. Поэтому они получили названия полупроводников. К ним относятся кремний, германий и др.

Основной закономерностью для тока в любом проводнике служит зависимость силы тока от приложенного напряжения. График этой зависимости называется вольтамперной характеристикой данного проводника.

Литература

1. Пономаренко В.К. Электротехника: учебное пособие / СПбГТУРП.- СПб.,2011. Часть III.- 91с.;

2. Теоретические основы электротехники. Т.1. Основы теории цепей / под ред. П.А. Ионкина. - М.: Высшая школа,2008.

3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. - М.: Гардарики, 2009.;