Мордовский  государственный  университет

им. Н.П. Огарева 
 
 
 

Светотехнический  факультет 

     Кафедра теоретической и  общей электротехники 

                 

     Курсовая  работа по ТОЭ 

     МЕТОДЫ  АНАЛИЗА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО  ТОКА 
 
 

          Автор курсовой работы _______________Калинин М.В. 

Специальность 180600 «Светотехника и источники  света» 

Обозначение курсовой работы:       КР- 02069964 - 180600 - 08 - 06 

Руководитель  работы   ____________________ Н. Р. Некрасова                     

Оценка __________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Саранск 2006

Мордовский  государственный  университет

им. Н.П. Огарева

 

Светотехнический  факультет 

Кафедра теоретической и  общей электротехники 
 
 

Задание на курсовую работу по

курсу «Теоретические основы электротехники» 

Студент  Калинин М.В. , группа 201 

1. Тема: «Методы анализа электрических цепей переменного тока»
2. Исходные данные для расчета:

     Заданы схемы электрических цепей  и их параметры:

• Схема 3, задание 1, вариант 1;

3. Содержание пояснительной записки:

 Результат  анализа трехфазной цепи с  лампами накаливания, при синусоидальном  воздействии в стационарном и  пусковом режимах. 

4. Перечень графического материала:

Векторные диаграммы  токов, топографические диаграммы  напряжений, волновые диаграммы токов  и напряжений, компьютерные модели. 
 
 

Руководитель  работы________________.Н.Р. Некрасова

          Задание принял к выполнению_________Калинин М.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

     Введение……………………………………………………………….…….4

1. Трехфазная электрическая цепь с лампами накаливания……….…... 5
1. Определение токов и напряжений цепи……….……………….….  6

1.2. Показание  амперметра…………………………………………...…10

1.3 Векторная  диаграмма токов и топографическая  диаграмма напряжений………………………………………………….………..10

1.4 Волновые  диаграммы…………………………………….………..…11

1.5 Мощность, измеряемая  ваттметрами………………………….….…12

1.6 Моделирование  цепи и расчет пускового режима  ее работы……..13

1.7 Определение  ударных коэффициентов тока в  пусковом режиме…16

Заключение………………………………………………………….………..38

Список использованных источников…………………………….…………39

ВВЕДЕНИЕ

Все методы расчета разделяются на две группы:

1. расчет по мгновенным значениям
2. расчет по действующим значениям токов и напряжений

  При расчете по мгновенным значениям  составляются уравнения по законам  Кирхгофа для мгновенных значений. При этом получается система дифференциальных уравнений. Рассчитываем мгновенные значения токов и напряжений для отдельных  моментов времени, отстающих друг от друга на временной интервал Dt. Получаем зависимости i (t) и u (t). Такой расчет будет называться – расчет во временной области.

  При расчете по действующим значениям  сводят форму напряжений и токов  к синусоидальной. Выражают синусоидальную величину в комплексном виде и  составляют систему уравнений в  комплексном виде. Получается алгебраическая система уравнений, которая решается в общем виде через определители.

  Наиболее  часто применяется расчет по действующим  значениям токов и напряжений методом комплексных амплитуд (символическим  методом).

  В настоящее время существует ряд  программ для ЭВМ, с помощью которых  легко выполняется расчет во временной  области. Например,  MicroCap V. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      

      

      1 Трехфазная электрическая  цепь с лампами  накаливания 

   Питание нагрузки осуществляется от симметричного  трехфазного источника  с  частотой 50 Гц. Заданы схема цепи и ее параметры. Нелинейный элемент Rл представляет собой сопротивление лампы накаливания, значение которого задано для установившегося режима. Линейное напряжение источника Uл=380 В (Xс = 900 Ом, R_л = 250 Ом, R₂ = 900Ом, X_L2 = 900 Ом). 

     Требуется: 

Для установившегося  режима:

 1.1 Определить  мгновенные значения всех токов  и напряжений цепи;

 1.2 Найти  показание амперметра;

 1.3 Построить  векторную  диаграмму токов  и топографическую диаграмму  напряжений;

 1.4 Построить  график изменения тока, измеряемого  амперметром, в зависимости от  времени за один период;

 1.5 Определить  мощность, измеряемую ваттметрами.

Для  переходного процесса, возникающего при  включении цепи:

 1.6 . Создать компьютерную модель  данной цепи и с ее помощью  построить кривые зависимости  токов ламп от времени, приняв, что в момент включения сопротивление   Rл в десять раз меньше, чем при установившемся процессе, а затем увеличивается, достигая заданного значения через два периода. Сравнить результаты машинного расчета с п.1.1;

1.7 Найти  ударные коэффициенты токов ламп

                   

   Указания:

а) Расчет переходного процесса выполнить  с помощью пакета программ MicroCap V.

б) Диаграмма  токов должна быть наложена на  топографическую  диаграмму напряжений и изображена другим цветом.

      

Рисунок 1 – Схема электрической цепи. 

1. Определение мгновенных значений  токов и напряжений  цепи

 

Определяем  фазное напряжение генератора:

Преобразуем треугольники в схеме рисунка 1 в  эквивалентные звезды (рисунок2):

. 
 
 

    
 

  

  

  Рисунок 2

      

 
 

Рисунок 3 
 
 
 
 
 
 

      Поскольку цепь симметрична, то напряжение смещения нейтрали отсутствует, токи и напряжения в фазах по модулю равны между  собой. Поэтому рассчитаем лишь одну фазу А (рисунок 3). Поскольку  , можем их закоротить. Рассчитаем эту цепь с помощью закона Ома. Найдем сопротивление параллельного участка цепи. 

  a=83.3; b=300+300i; c= (a*b)/ (a+b)   

  c =

    72.0739 + 8.7864i  

  abs(c)                                                                                      

ans =

   72.6075  

  angle(c)*180/3.14  

ans =

    6.9541  

   a=-900i; b=72.07+8.78i; c=a+b  

c =

  7.2070e+001 -8.9122e+002ii 

  abs(c)  

ans =

  894.1293  

  angle(c)*180/3.14  

ans =

  -85.4200  

 
 
 

  Применяем закон Ома:

  a=220; b =7.2070e+001 -8.9122e+002i; c=a/b  

c =

   0.0198 + 0.2452i  

abs(c)  

ans =

    0.2460  

  angle(c)*180/3.14  

ans =

   85.4200  

  Найдем  напряжение на разветвленном участке.

  a=0.0198 + 0.2452i; b=72.0739 + 8.7864i; c=a*b  

c =

  -0.7274 +17.8465i  

abs(c)  

ans =

     17.8613

  angle(c)*180/3.14  

  ans =

     92.3807

.

  a=-0.7274 +17.8465i; b=83.3; c=a/b  

  c =

    -0.0087 + 0.2142i

abs(c)   

  ans =

      0.2144  

  angle(c)*180/3.14  

  ans =

     92.3808  

   ;

  a=-0.7274 +17.8465i; b=300+300i; c=a/b  

  c =

     0.0285 + 0.0310i

abs(c)   

  ans =

      0.0421  

  angle(c)*180/3.14   

  ans =

     47.3580

.

  Известно, что ток треугольника при симметричной нагрузке в  раз меньше линейного тока и опережает его на 30°.