Метод активных и реактивных составляющих токов Метод узловых и контурных уравнений Расчёт трёхфазной цепи при соединении приемника в звезду Примеры выполнения курсовой работы Расчет методом узловых потенциалов

Методы расчета электрических цепей. Примеры выполнения курсового задания

Методика расчёта линейных электрических цепей переменного тока

Выполнению курсовой работы должна предшествовать долгая и кропотливая работа по изучению цепей переменного тока, и в результате этой работы учащиеся должны знать:

физические процессы в цепях переменного тока;

методику расчета цепей переменного тока с помощью векторных диаграмм;

символический метод расчета;

методику расчета трехфазных цепей;

методику расчета линейных цепей с несинусоидальными напряжениями и токами.

Номер варианта для заочного отделения определяется по двум последним цифрам шифра. Закон Джоуля–Ленца позволяет определить количество тепловой энергии, которая выделяется на сопротивлении r при протекании по нему электрического тока.

Для того, чтобы облегчить выполнение курсовой работы, приводим в данном пособии пример выполнения расчётов по курсовой работе.

Заданы три приёмника электрической энергии со следующими параметрами: Z1 = 2 – j3 Ом, Z2 = 14 – j12 Ом, Z3 = j18 Ом. Рассчитать режимы работы электроприёмников при следующих схемах включения:

1. Присоединить приёмники последовательно к источнику с напряжением U = 65 В. Определить полное сопротивление цепи Z, ток I, напряжения на участках, угол сдвига фаз, мощности участков и всей цепи, индуктивности и ёмкости участков. Построить топографическую векторную диаграмму цепи.

2. Присоединить приёмники параллельно к источнику с напряжением U = 65 В. Определить токи в ветвях и в неразветвлённой части цепи, углы сдвига фаз в ветвях и во всей цепи, мощности ветвей и всей цепи. Построить векторную диаграмму цепи.

3. Составить из приёмников цепь с двумя узлами, включив в каждую ветвь соответственно электродвижущую силу Е1 = 100 В‚ Е2 = 65 В. Рассчитать в комплексной форме токи в ветвях, напряжения на участках, мощности источников и приёмников, составить уравнение баланса мощностей. Построить векторную диаграмму в комплексной плоскости.

Для расчёта применить методы 1, 2 и 3.

4. Соединить приёмники в звезду с нулевым проводом (ZN = - j10 Ом) и подключить его к трёхфазному источнику с линейным напряжением UЛ = 220 В. Определить фазные токи и напряжения источника, напряжение смещения нейтрали, ток в нейтральном проводе, мощности фаз и всей цепи. Построить топографическую векторную диаграмму в комплексной плоскости.

5. Соединить приёмники в треугольник и подключить его к тому же источнику трехфазного напряжения. Определить фазные и линейные напряжения и токи, мощности фаз и всей цепи. Построить векторную диаграмму цепи в комплексной плоскости.

6. Присоединить приёмники последовательно к источнику несинусоидального напряжения u = 220 Sin (ωt + 150) + 80 Sin (3ωt – 250) + 30 Sin 5 ωt. Определить действующие значения тока и напряжения, активную и реактивную мощности цепи. Записать уравнение мгновенных значений тока в цепи. Значения сопротивлений считать для частоты первой гармоники.

Частоту напряжения считать равной f = 50 Гц.

Выполнению курсовой работы должна предшествовать долгая и кропотливая работа по изучению цепей переменного тока, и в результате этой работы учащиеся должны знать:

В задании на курсовую работу сопротивления даны в комплексной форме. Так как расчёт цепи нужно выполнить с помощью векторных диаграмм, определяем соответствующие заданным комплексам активные и реактивные сопротивления: R1 = 2 Ом, XC1 = 3 Ом, R2 = 14 Ом, XC2 = 12 Ом, XL3 = 18 Ом.

Ток в цепи будет общим для всех приёмников и определится по закону Ома:

Эти два способа определения мощностей могут быть взаимоповерочными и при сходимости результатов указывать на правильность произведённых расчётов

.Заданы три приёмника электрической энергии со следующими параметрами: Z 1 = …Ом, Z 2 = …Ом, Z 3 =… Ом. Рассчитать режимы работы электроприёмников при следующих схемах включения:

1. Присоединить приёмники последовательно к источнику с напряжением U =… В. Определить полное сопротивление цепи Z, ток I, напряжения на участках, угол сдвига фаз, мощности участков и всей цепи, индуктивности и ёмкости участков. Построить топографическую векторную диаграмму цепи.

  2. Присоединить приёмники параллельно к источнику с напряжениемU =… В. Определить токи в ветвях и в неразветвленной части цепи, углы сдвига фаз в ветвях и во всей цепи, мощности ветвей и всей цепи. Построить векторную диаграмму цепи.

Определяем ёмкости и индуктивность участков.

Электрическая энергия в настоящее время является основой всех отраслей науки и техники, базой для развития и функционирования промышленных предприятий, транспорта, сельского хозяйства, электросвязи, радио, телевидения, средств вычислительной техники и т.п. Трудно себе представить современную жизнь без различных и электротехнических и электронных устройств окружающих нас и решающих самые разнообразные задачи производственной деятельности, базовых услуг и отдыха.

Электрическая цепь является одним из основных объектов изучения электротехники. Электрической цепью называют совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий напряжения и тока. В общем случае электрическая цепь состоит из источников и приемников электрической энергии, связанных промежуточными звеньями (проводами, аппаратами).

Для описания электромагнитных процессов в электрических цепях кроме понятий: электрического тока и электрического напряжения также используются: электродвижущая сила – ЭДС сопротивление или проводимость, индуктивность и емкость.

Все элементы электрической цепи разделяют на активные и пассивные. Активными элементами считаются источники электрической энергии, вырабатывающие и отдающие энергию в электрическую цепь. К пассивным элементам электрической цепи относят элементы, в которых не происходит выработка электрической энергии.

Схемой электрической цепи называют графическое изображение электрической цепи, показывающей последовательность соединения ее участков и отображающие свойства рассматриваемой электрической цепи. При расчете сложной электрической цепи пользуются такими понятиями как ветвь, узел и контур.

Ветвью электрической цепи и ее схемы называют участок цепи, который включен между двумя соседними узлами и по которому протекает один и тот же ток.

Узлом электрической цепи и ее схемы называется место соединения трех или более ветвей. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром.

Согласно закону Ома, напряжение участка цепи, содержащего один элемент, прямо пропорционально току на этом участке, .

Основные законы и свойства электрических цепей Основные сведения об электрических цепях. Идеальные элементы электрических цепей. Реальные элементы электрических цепей. Законы Ома и Кирхгофа. Баланс мощностей в цепи. Простейшие примеры применения законов Ома и Кирхгофа для расчета цепей. Топология цепей. Узел, ветвь, контур. Свойства последовательного, параллельного и смешанного включения элементов. Мощность и работа постоянного тока.
Расчет методом узловых потенциалов