М

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: «Электротехника и электроника»

на тему: «Анализ электрического состояния однофазных и трехфазных цепей»

Вариант 14 K

Выполнил студент

группы АС-09-1

Понарьин Сергей

___________________

«____»_________2011

Принял: доцент, к. т. н.

Зацепина В. И.

___________________

___________________

«____»_________2011

Липецк 2011

ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Курсовая работа

«Анализ электрического состояния однофазных и трехфазных цепей»

по дисциплине

"Электротехника и электроника"

Студент

Понарьин С.Н.

подпись, дата

фамилия, инициалы

Группа

АС-09

Принял

доцент, к. т. н.

Зацепина В. И.

ученая степень, звание

подпись, дата

фамилия, инициалы

Липецк 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЗАДАНИЕ 3

1 . Определение мгновенных значений токов в цепи 4

1.1 Определение сопротивлений электрической цепи и перевод значений источников ЭДС и тока в комплексную форму 4

1.2 Нахождение неизвестных узловых потенциалов 6

1.3 Расчет токов в цепи 8

2. Построение совмещенной векторно-топографической диаграммы напряжений и токов 10

3. Расчет мощностей цепи 11

3.1 Проверка энергетического баланса мощностей 11

3.2 Определение режимов работы источников энергии 12

3.3 Определение показаний ваттметра 13

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 14

ЗАДАНИЕ

Для схемы (рис.1), параметры которой приведены в табл.1, считая, что индуктивная связь между катушками индуктивности отсутствует, а коммутатор К замкнут:

1) Определить мгновенные значения токов во всех ветвях схемы методом узловых потенциалов.

2) Построить совмещённую векторно-топографическую диаграмму напряжений и токов.

3) Проверить энергетический баланс мощностей и определить режимы работы источников электрической энергии.

4) Определить показание ваттметра электродинамической системы.

Рисунок 1 – Исходная схема

Таблица 1. Исходные данные к курсовой работе:

E1m	E2m	Ik	Ψ1	Ψ2	Ψk	f	R1	R2	R3	R4	L1	L2	L3	C1	C2	C3
В		А	°			Гц	Ом				мГн			мкФ
50	180	10	130	-65	150	50	4	15	7	9	55	100	70	150	80	500

1 . Определение мгновенных значений токов в цепи

1.1 Определение сопротивлений электрической цепи и перевод значений источников ЭДС и тока в комплексную форму

Расчет емкостных сопротивлений:

Расчет индуктивных сопротивлений:

Переход от амплитудных значений ЭДС и токов к комплексным:

Для того чтобы перейти к расчетной схеме заменим элементы исходной схемы в соответствии с методом расчета синусоидальных цепей их комплексными значениями, составим мнемосхему (рис.2):

Рисунок 2 – Мнемосхема

Заземлим узел 1, тогда:

1.2 Нахождение неизвестных узловых потенциалов

Составим систему уравнений для узлов 3 и 4:

Найдем узловые и линейные проводимости:

найдем как алгебраическую сумму проводимостей ветвей, сходящихся в k-ом узле

Узловые токи найдем как сумму ЭДС ветвей, сходящихся в k-ом узле, умноженных на комплексную проводимость ветвей, на которых они лежат и сумму токов источника тока, подтекающих к этому узлу. Если ЭДС направлена к узлу, то она берется с плюсом. Если ток источника направлен к узлу, то он берется с плюсом. В противном случае с минусом.

Подставляя в систему уравнений узловые токи и перенося слагаемые с известными потенциалами в правую часть, преобразуем ее к следующему виду:

Подставляем в систему уравнений известные величины:

Решая данную систему, получаем:

1.3 Расчет токов в цепи

Осуществим проверку по 1-му закону Кирхгофа

Для узла 2:

Для узла 3:

Для узла 4:

Так как относительная погрешность не превышает 5%, можем считать, что расчет выполнен с удовлетворительной точностью.

Переход к мгновенным значениям токов:

2. Построение совмещенной векторно-топографической диаграммы напряжений и токов

Для построения векторно-топографической диаграммы определим значения потенциалов в промежуточных точках (рис.3):

Рисунок 3 – Детальная мнемосхема

Найдем значения потенциалов в промежуточных точках:

Построим диаграмму в масштабе ,

3. Расчет мощностей цепи

3.1 Проверка энергетического баланса мощностей

Найдем мощности источников энергии:

Найдем потребляемую цепью мощность:

Найдем сумму мощностей и определим погрешность:

3.2 Определение режимов работы источников энергии

– источник работает в режиме потребителя

– источник работает в режиме генератора

– источник работает в режиме потребителя

3.3 Определение показаний ваттметра

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Гардарики, 2002. – 638с.

2. Методические указания и контрольные задания к курсовой работе №1 по теоретическим основам электротехники "Анализ электрического состояния однофазных и трехфазных цепей" /Сост.: Бойчевский В.И., Шпиганович А.Н.. – Липецк: ЛГТУ, 1997. – 19с.

14