Расчет линейной электрической цепи при гармоническом воздействии
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Радиотехнический факультет
Кафедра радиотехники
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: "Общая электротехника и электроника"
Расчет линейной электрической цепи при гармоническом воздействии
2010
Содержание
. Техническое задание на курсовую работу со схемами
2. Выбор варианта схемы
3. Расчет простой электрической цепи
4. Составление системы уравнений для расчета токов и напряжений
5. Расчет токов и напряжений в сложной электрической цепи методом Крамера
6. Расчет токов и напряжений в сложной электрической цепи методом обращения матрицы
7. Определение выражения для комплексного коэффициента передачи
8. Построение графиков АЧХ и ФЧХ с определением их характеристик
Список литературы
Приложение
электрический цепь ток напряжение
1. Техническое задание на курсовую работу со схемами
1. Каждому студенту в соответствии со своим порядковым номером по журналу выбрать вариант схему (Рис.1). Различные конфигурации схемы образуются с зависимости от положения ключей "K1"-"K5", которые устанавливаются по номеру варианта, представленному в двоичном коде. Номера позиций единиц и нулей в номере варианта читаются слева направо.
. Определить величины элементов схемы (Рис.1) и частоту генераторов с помощью следующих формул:
[Ом]
[Пф]
[В]
[кГц]
где N - порядковый номер студента, n - номер элемента в схеме.
. В схеме, полученной в п.1.1 исключить (замкнуть) все источники, кроме E1, и рассчитать, используя простые преобразования цепей, ток в цепи источника E1. По результатам расчета построить векторную диаграмму.
Рис. 1 - Схема электрической цепи для выбора варианта
4. Используя схему п.1.1, рассчитать токи и напряжения на ее элементах, используя формулы Крамера, а так же обращение матриц. Осуществить проверку.
. Для схемы из п.1.3 найти выражение для комплексного коэффициента передачи электрической цепи.
. Используя формулу для комплексного коэффициента передачи электрической цепи, определить выражение для АЧХ и ФЧХ цепи.
. Построить, используя выражения из п.1.6, графики для АЧХ и ФЧХ цепи.
. Определить граничные частоты полосы пропускания и коэффициент прямоугольности цепи, используя результаты из п.1.7.
. Дать характеристику исследуемой цепи по п.1.3 с точки зрения фильтрации электрических колебаний.
2. Выбор варианта схемы
Для выбора схемы необходимо представить номер варианта в двоичной форме: вариант № 12 в двоичной форме - 01100.
Далее устанавливаем переключатели К1-К5 (Рис.2) в положение, соответствующее номеру варианта в двоичной форме.
Рис. 2 - Схема цепи для варианта №12
Зарисуем получившуюся схему без переключателей и отсоединенных элементов.
Рис. 3 - Схема цепи для варианта №12
Определение значений сопротивления, емкости и источников напряжения:
R:=100•(4+0.2•12)=640
C:=100•(5+0.2•12)=740
E1,3,5 = 2 [7+(-1)1 + 120,212] e(-1) 1+12 j(25+0,212) =9,2ej(-27,4)=8.17-j4.23 [В]
E2,4 = 2[7+(-1)2+120,212] e(-1) 2+12 j(25+0,212)=38.4ej(27.4)=34.09+j17.67 [В]
Определение частоты генератора
= 10 [7+10,212] = 192 [кГц]
Все генераторы имеют одинаковую частоту, но значения напряжений, и значения начальной фазы на каждом из источников напряжения разные.
3. Расчет простой электрической цепи
Необходимо определить ток в цепи источника E1, когда все остальные источники закорочены. Для этого воспользуемся формулами для последовательного и параллельного соединения нескольких элементов и вычислим эквивалентное комплексное сопротивление Zэ.
Рис. 4 - Схема простой цепи
Выполним расчет цепи методом эквивалентного преобразования. Для удобства расчета представим элементы схемы в комплексной форме. Выполним эквивалентное преобразование цепи (Рис.4)
Рис. 5 - Схема с эквивалентным сопротивлением
Определим комплексные значения тока, напряжения на R и Zc в среде Mathcad:
- комплексное сопротивление конденсатора
Определим значение сопротивления Zэкв:
Определим ток I:
Зная ток, посчитаем Ur и Uz:
Строим векторную диаграмму. Для найденных напряжений строятся вектора с соответствующим модулем и фазой. На векторной диаграмме указывается выбранный масштаб для напряжений, а вектор тока указан без масштаба.
Рис. 6 - Векторная диаграмма
По полученной векторной диаграмме видно, что найденные значения напряжений на резисторе R и на эквивалентном комплексном сопротивлении цепи Z вычислены верно. Так же верно вычислены и начальные фазы напряжений на этих элементах. Проверка всех полученных значений тока и напряжений осуществляется с помощью моделирования в программе "Electronics Workbench". (Смотреть приложение)
Все вычисленные мной значения совпадают со смоделированными значениями в программе "Electronic Workbench". Расхождение между вычисленными и смоделированными значениями не более 0,1%
. Составление системы уравнений для расчета токов и напряжений
Для расчета токов и напряжений в сложной электрической цеп?/p>