Расчет линейных электрических цепей в переходном и стационарном режимах работы

Курсовой проект - Физика

Другие курсовые по предмету Физика

ти контурный ток

= -j60 = 60; (2.27)

Зная контурные токи, найдем искомые:

На этом расчёт цепи матрично-топологическим методом закончен.

2.1 Баланс мощности

 

Сумма комплексных мощностей, отдаваемых независимыми источниками энергии равна сумме комплексных мощностей, потребляемых остальными элементами электрической цепи.

Порядок расчета:

. Определить токи в схеме

. Если в схеме есть индуктивно-связанные катушки индуктивности, то нужно выполнить развязку индуктивной связи

. Определить мощность источников ЭДС

. Определить мощность на источниках тока

. Определить мощность остальных элементов

. Проверить баланс мощности:

Токи в схеме нам известны:

Выполним развязку индуктивных связей:

 

Рисунок 2.3 - Развязанная схема

Определим мощности, отдаваемые источниками в цепь:

 

 

(2.21)

(-11.37+i3.43)(i30-20) + (13.27 - i10.67)(i30)+5(21.34 - i56.54);

Активная мощность, рассеиваемая в резисторах схемы:

 

 

Мощность, потребляемая реактивными элементами схемы:

 

 

 

 

Сумма мощностей, отдаваемых независимыми источниками энергии, равна сумме мощностей потребителей, значит токи в схеме рассчитаны верно.

2.2 Метод эквивалентного генератора

 

Метод эквивалентного генератора - метод для расчёта тока только в одной ветви электрической цепи.

Ток в любой ветви линейной электрической цепи не изменяется, если активный двухполюсник к которому подключена данная ветвь заменить на эквивалентный источник напряжения с задающим напряжением равным напряжению холостого хода (ХХ) в цепи, и внутренним сопротивлением равным эквивалентному входному сопротивлению пассивного двухполюсника со стороны разомкнутой ветви.

Порядок расчёта:

. Если в схеме имеются индуктивно-связанные катушки, то следует выполнить развязку индуктивных связей

. Обозначить на схеме ток, который нужно найти

. Обозначить зажимы a и b, через которые протекает искомый ток

. Определить эквивалентное сопротивление схемы относительно зажимов a и b. Источники энергии заменяются их внутреннем сопротивлением.

. Определить параметры эквивалентного источника напряжения:

) Обозначить между a и b напряжение совпадающее по направлению с искомым током в соответствии с рисунком 2.4

) Рассчитать полученную схему. Определить

. Построить эквивалентную схему и определить ток в ветви по закону Ома.

Выполним развязку индуктивных связей:

Рис.2.4 - Развязанная схема

 

Рис. 2.5 - Схема для определения

 

 

 

(2.26)

(2.27)

 

(2.28)

 

Подставим известные значения в уравнение 2:

 

(2.29)

 

Выразим из второго уравнения

 

(2.30)

(

 

Зная нужные токи, найдем

 

 

Теперь найдем искомый ток :

 

Значение искомого тока совпало со значением, найденным матрично-топологическим методом, значит расчеты выполнены верно.

3. Классический метод расчета

 

Основан на составлении интегрально-дифференциальных уравнений по законам Кирхгофа относительно независимых переменных Интегрально - дифференциальные уравнения сводятся к одному дифференциальному уравнению n - го порядка.

Порядок расчета:

. Задать направление токов

. Определить начальные условия

а) при

б) при

. Определить принужденную составляющую при

. Записать характеристическое уравнение, найти его корни

. Зная корни, записать общее решение xсв(t)

. Для x(t)=xсв(t)+xпр(t) используя начальные условия, определить независимую постоянную интегрирования

. Записать закон изменения x(t).

. Построить графики

Определим начальные условия:

 

Рисунок 3.1 - Схема для момента времени

 

Рисунок 3.2 - Схема для момента времени

 

Сохраняются начальные условия:

0,0833 (А);

; (3.13)

(3.14)

(3.15)

(3.16)

 

Рисунок 3.3 - Схема для момента времени

 

 

Запишем характеристическое уравнение и найдем его корни:

 

Рисунок 3.4 - Схема для нахождения характеристического уравнения

 

 

Так как корни комплексно-сопряженные - это колебательный процесс.

Составим уравнения токов:

 

(3.25)

(3.26)

(3.27)

(3.28)

(3.29)= 0.0596;

(3.30)

(3.31)

(3.32)

= - 0.0523;

(3.33)

Уравнения токов найдены, на этом расчет классическим методом закончен.

 

3.1 Операторный метод расчета

 

Операторный метод основывается на преобразованиях Лапласа, которые позволяют систему дифференциальных уравнений свести к системе алгебраических уравнений.

Порядок расчёта:

. Обозначить токи в цепи

. Определить ННУ

. Составить операторную схему замещения

. По данной схеме, используя любой метод расчёта записать изображение искомых величин

. Используя обратное преобразование Лапласа найти оригинал искомой величины.

Составим операторную схему замещения и решим ее по методу узловых потенциалов:

 

Рисунок 3.5 - Операторная схема замещения

 

Уравнение по МУН:

 

Пусть

 

 

Так как п?/p>