Теоретические основы электротехники
Заказать уникальную курсовую работу- 19 19 страниц
- 2 + 2 источника
- Добавлена 01.02.2021
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
- Вопросы/Ответы
ВВЕДЕНИЕ …..3
1. Выбор варианта задания………………………………………………………4
2.1 Система уравнений по законам Кирхгофа в интегрально-
дифференциальном виде для мгновенных значений токов
и напряжений…………………………………………………………………5
2.2 Расчет токов электрической цепи методом узловых потенциалов………...7
2.3 Определение режимов работы источников 12
2.4 Расчет тока в ветви методом эквивалентного генератора 14
2.5 Расчет показаний ваттметра 17
2.6 Построение векторной диаграммы токов и напряжений для ветви между узлами 2 и 3…………………………………………………………………..18
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 19
ПРИЛОЖЕНИЯ
J = J1 + J4 = (50, 0514+ j*128, 382)+(1898, 91 + j*2556, 59) == 1948, 96 +j*2428, 2 ВА.(8)Определяем комплексные мощности источников эдс.E3= 3*E3 = 4, 242641**(0, 315221-j*0, 366122) == 1, 78798 – j*1, 00224 ВА.E4 = 4*1 = 9, 192388*0, 728374 + j*1, 212218) == 2, 92436+ j*12, 6668 ВАE5= 5*E5 = 9, 899495* *(- 0, 0344454-j*0, 507962) == -4, 31475 – j*2, 60494 ВА.E7= 7*7 = 14, 849242* * (-1, 30424 +j*5, 55152) == 66, 5274+ j*52, 3913 ВА.E8= 8*E8 = 2, 1213208** (- 0, 349666- j*0, 141840) == - 0, 311739 – j*0, 737259 ВА.E10= 10*4 =13, 435029** (1, 653904-j*5, 409677) == 54, 6698 –j*52, 794ВА.E= E3 + E4+ E5 + E7 + E8 + E10= 121, 283 + j*7, 91963 ВА.(9)Комплексная мощность всех источников: EJ = J+E = 2070, 24+j*2436, 12 ВАИсточники Е5 и Е8 имеют отрицательные действительные части комплексной мощности, что указывает на их пассивный режим работы, то есть они потребляют энергию других источников, остальные - активные, то есть отдают энергию в цепь.Определяем мощность, потребляемую пассивными элементами схемы.Активная мощность, потребляемая резисторами:PR = |1|2*R3 + |E3|2*R5 + |E8|2*R11 + |4|2*R10 = 1, 4142142*20 +0, 48312482*36 ++ 0, 37733912*41 + 5, 6568542*63 = 40 + 8, 40274 + 5, 83778 + 2016 = 2070, 24 Вт.(10)Реактивная мощность, потребляемая конденсаторами и индуктивностью:QX =|4|2*|Z13|- |1|2*|Z2|-|E5|2*|Z7|-|4|2*|Z4|=5, 6568542*80 - 1, 4142142*40-- 0, 50912862*30 - 1, 343492*20 = =2560 – 80 – 7, 77636 – 36, 0993 = 2436, 12 Вар.(11)Сравнивая действительные и мнимые части комплексной мощности источников с активной и реактивной мощностью потребителей констатируем, что баланс мощностей соблюдается. Погрешность определения баланса мощностей нулевая, благодаря высокой точности вычислений.2.4 Расчет тока в ветви методом эквивалентного генератора.Для расчёта тока только в одной ветви между узлами 2 и 3 применим метод эквивалентного генератора эдс. В этом методе все элементы схемы, кроме заданной ветви, заменяются эквивалентным генератором эдс э с внутренним сопротивлением ZЭ:Рис.4.Расчёт тока в ветви 2-3 методом эквивалентного генератора.э определяется как напряжение между узлами 2-3 при при отключенной нагрузке, то есть в режиме холостого хода:Рис.5.Расчёт эдс эквивалентного генератора.Расчёт схемы рис.5 произведём методом контурных токов. В схеме один независимый контур – 7, Z11, 8, Z5, 3, Z4, так как контурные токи боковых контуров равны известным токам идеальных источников 1 и 4.Контурный ток 4 не создаёт падения напряжения на идеальном источнике эдс 7, поэтому не будет входить в контурное уравнение. Составляем контурное уравнение по второму закону Кирхгофа для центрального контура:1*Z4 + k*(Z4+Z11+Z5) = 7- 8+3(12)Решение:k= = = ==0, 398215+j*0, 117206 = 0, 4151055*.хх = Э =-7+k*Z11+8 = -14, 849242*+0, 4151055**41++2, 1213208* = 22, 89159*= 11, 5513+j*19, 76345 B.(13)Рассчитываем внутреннее сопротивление эквивалентного генератора:Рис.6.Расчёт внутреннего сопротивления эквивалентного генератора.При расчёте внутреннего сопротивления эквивалентного генератора из схемы рис.5 удалены ветви с идеальными источниками тока1и 4, имеющими нулевую проводимость, и закорочена ветвь с идеальным источникам 7, имеющим нулевое сопротивление.ZЭ = == == 21, 2241*= 20, 5486 – j*5, 31206 Ом.(14)Из эквивалентной схемы рис.4 определяем ток в ветви 2-3:2-3 = = = 0, 5091286*== - 0, 0344454 +j*0, 507962 A.(15)Результат в методе узловых потенциалов такой же:E5= 0, 5091286*=- 0, 0344454+j*0, 507962 A.Построим график мгновенного значения u23(t) :23 = 22, 89159*; u23 (t)= Um23*sin (ω*t + ψ23);Um23 = *|23| = 1, 414214*22, 89159 = 32, 3736 B.ω = 2*π*f = 2*3, 14159*75= 471, 2389 рад/c.ψ23 = = = 0, 3316 рад.u23 (t)= Um23*sin (ω*t + ψ23) = 32, 3736*sin (471, 2389*t + 0, 3316) B.(16)Рис.7.График мгновенных значений напряжения u23(t).2.5 Расчет показаний ваттметра.Между узлами 2и 3 одна ветвь, куда и включим ваттметр:Рис.8.Схема включения ваттметра.Напряжение на участке 2-3:23 = Э= 22, 89159*B.Ток от узла 2 к узлу 3: 2-3 = 0, 5091286*= - 0, 0344454 +j*0, 507962 А.Комплексная мощность в ветви 2-3:2-3 =23*2-3 = 22, 89159**(- 0, 0344454 - j*0, 507962) == 9, 64119 – j*6, 54836 ВА.(16)Ваттметр измеряет активную мощность, то есть его показания будут равны действительной части комплексной мощности: W = 9, 64119 Вт.2.6 Построение векторной диаграммы токов и напряжений для ветви между узлами 2 и 3.Рис.9.Векторная диаграмма тока и напряжений для ветви между узлами 2 и 3.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.[Л1.] Методы расчёта линейных электрических цепей.Учебное пособие по курсам электротехники и ТОЭ Санкт‐Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики.Санкт-Петербург 2011г.[Л2.]В.П.Попов. Основы теории цепей.Москва. Высшая школа 1985 г.
Учебное пособие по курсам электротехники и ТОЭ
Санкт‐Петербургский государственный университет информационных
технологий, механики и оптики. Санкт-Петербург 2011г.
[Л2.] В.П.Попов. Основы теории цепей.
Москва. Высшая школа 1985 г.
Вопрос-ответ:
Какие основные законы Кирхгофа в электротехнике?
Основные законы Кирхгофа в электротехнике - это Закон Кирхгофа о сумме токов в узле и Закон Кирхгофа о сумме падений напряжения в замкнутом контуре.
Какие методы используются для расчета токов в электрической цепи?
Для расчета токов в электрической цепи можно использовать метод узловых потенциалов, метод эквивалентного генератора и метод сопротивлений.
Что такое векторная диаграмма токов и напряжений?
Векторная диаграмма токов и напряжений - это графическое представление векторов токов и напряжений в электрической цепи. Она позволяет визуально анализировать фазовые отношения и взаимосвязи между переменными электрическими величинами.
Как определить режимы работы источников в электрической цепи?
Для определения режимов работы источников в электрической цепи необходимо анализировать значение тока и напряжения на источнике. Источник может работать в режиме нагрузки, когда ток и напряжение на источнике положительны, или в режиме зарядки, когда ток и напряжение на источнике отрицательны.
Какие методы используются для расчета показаний ваттметра в электрической цепи?
Для расчета показаний ваттметра в электрической цепи можно использовать метод активных и реактивных составляющих, метод суммы мощностей и метод комплексных амплитуд.
Какие основные законы электротехники касаются системы уравнений по законам Кирхгофа?
В основе системы уравнений по законам Кирхгофа лежат два основных закона: закон Кирхгофа для узловых потенциалов и закон Кирхгофа для петель. Закон Кирхгофа для узловых потенциалов утверждает, что алгебраическая сумма токов, входящих и выходящих из узла, равна нулю. Закон Кирхгофа для петель утверждает, что алгебраическая сумма падений напряжения вдоль замкнутой петли равна нулю.
Как можно расчитать токи электрической цепи методом узловых потенциалов?
Для расчета токов электрической цепи методом узловых потенциалов необходимо составить систему алгебраических уравнений, которая описывает закон Кирхгофа для узловых потенциалов. В качестве неизвестных в системе выступают узловые потенциалы. После решения системы уравнений можно получить значения токов через элементы цепи.
Какие режимы работы источников могут быть определены при расчете электрической цепи?
При расчете электрической цепи можно определить следующие режимы работы источников: источник может работать в активном режиме, т.е. энергия передается от источника к потребителю, или в пассивном режиме, т.е. энергия передается от потребителя к источнику. Также источник может работать в режиме холостого хода, когда нагрузки нет, или в режиме короткого замыкания, когда потребитель замкнут.
Как можно рассчитать ток в ветви электрической цепи методом эквивалентного генератора?
Для расчета тока в ветви электрической цепи методом эквивалентного генератора необходимо сначала заменить все элементы цепи на эквивалентные им генераторы. Затем можно применить принципы суперпозиции и суммировать вклады каждого генератора в общий ток в ветви. Таким образом, можно получить значение тока в ветви.
Какие являются теоретические основы электротехники?
Теоретические основы электротехники включают в себя законы Кирхгофа, расчеты токов и напряжений в электрической цепи, определение режимов работы источников, расчет показаний ваттметра и построение векторной диаграммы токов и напряжений.
Какие уравнения используются в электротехнике для описания электрических цепей?
Для описания электрических цепей в электротехнике используются система уравнений по законам Кирхгофа в интегрально-дифференциальном виде для мгновенных значений токов и напряжений. Эти уравнения позволяют рассчитать токи и напряжения в различных элементах электрической цепи.
Как можно рассчитать токи в электрической цепи?
Токи в электрической цепи могут быть рассчитаны с использованием метода узловых потенциалов. Этот метод основан на применении уравнений Кирхгофа и заключается в записи системы уравнений для каждого узла сети. Решая эту систему уравнений, можно определить значения токов в различных ветвях цепи.