Скачиваний:
5
Добавлен:
11.11.2022
Размер:
2.11 Mб
Скачать

Министерство науки и высшего образования РФ

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»

Кафедра электротехники и электрических машин

Практическое занятие №4

«Применение средств САПР при анализе и оптимизации стационарных и динамических режимов электрических цепей переменного тока»

Выполнил:

ст. гр. 00-НМ-ЭЭ0

Иванов И.И.

Проверил:

Квон А.М.

Краснодар 20__

1. Цель и содержание работы

Цель занятия – ознакомиться с возможностями средств САПР, позволяющими производить расчет, анализ и оптимизацию электрических цепей переменного тока в установившихся и переходных режимах.

Содержание работы: цепь переменного тока подключена к источнику входного напряжения. Варианты заданий приведены в приложении Б. По результатам выполнения задания составить отчет на листах А4 и в электронной форме.

Исследование и оптимизация

1) принять за варьируемую величину С, L, f и построить зависимости Р, Q, S, cosφвх, φвх, Iвх(C, L, f) и оценить полученные результаты по режимам работы, характеру двухполюсника, энергетическим показателям;

2) если в схеме есть две индуктивности исследовать влияние взаимоиндукции при согласном (встречном) включении и Ксв = 0…1, предложить варианты уменьшения взаимоиндуктивного влияния;

3) провести динамическое исследование переходного процесса подключения (отключения) схемы к предлагаемому источнику напряжения, сделать выводы исходя из сравнения с токами и напряжениями установившегося режима, предложить варианты оптимизации (автоматическая система включения при фазе равной 0, дополнительные элементы в схеме), подтвердить эффективность оптимизации.

Пояснения к выполнению:

  • пункт выполнять в MathCAD, MathLab (программная среда задается преподавателем);

  • проверку провести в программе EWB, Simulink (программная среда задается преподавателем) для п.п. 1 (по одной точке для каждого графика проверить), 2 (для одного значения Ксв при согласном (встречном) включении проверить), 3 (привести осциллограмму или график).

2. Исходные данные

Т а б л и ц а 1 – Исходные значения параметров цепи

Вариант 10

Состав ветвей схемы

Um, В

φ0, град

1

2

3

4

5

6

7

8

9

380

-90

-

L1

C1

r2

-

C2

r3

L3

-

Рисунок 1 – Расчетная электрическая цепь

3. Расчет схемы в MathCAD

1. Строим зависимости Р, Q, S, cosφвх, φвх, Iвх(C, L, f):

2. Исследуем влияние взаимоиндукции при согласном включении:

3. Исследуем переходный процесс при замыкании ключа:

4. Проверка расчета в Multisim

1. Проверяем п. 1 задания для графика зависимости от L1 при L1 = 18,9 мГн:

Рисунок 1 – Схема для проверки п. 1 задания в Multisim

Рисунок 2 – Осциллограмма тока и напряжения

2. Проверяем п. 2 задания для Ксв = 0,224:

Рисунок 3 – Схема для проверки п. 2 задания в Multisim

3. Проверяем п. 3 задания для i1(0,00996 с) = 38,971 А:

Рисунок 4 – Схема для проверки п. 3 задания в Multisim

где V(1) – это UC2(t), V(7) – это U(t), I(L1) – это i1(t).

Рисунок 5 – Моделирование переходного процесса

5. Заключение

В ходе работы были изучены возможности САПР, позволяющие производить расчет, анализ и оптимизацию электрических цепей переменного тока в установившихся и переходных режимах.

Результатами выполнения п. 1 задания стали графики зависимостей Р, Q, S, cosφвх, φвх, Iвх(C, L, f). Как видно, при изменении при прочих равных индуктивности, частоты или ёмкости двухполюсник работает в зависимости от величины изменения в 3 режимах: активно-ёмкостный, активно-индуктивный, резонансный. С целью проверки достоверности графиков в программе Multisim было проведено моделирование для L1 = 18,9 мГн. Значение Q по графику в MathCAD для этого значения L1 равно 0. На рисунке 2 изображены осциллограммы тока и напряжения на входе цепи – как видно режим работы резонансный, следовательно, Q = 0. Проверка результат подтвердила.

Результатами выполнения п. 2 задания стали графики, характеризующие влияние взаимоиндукции при согласном включении катушек. Для уменьшения влияния взаимоиндукции необходимо изменить расстояние между катушками так, чтобы Ксв = 0,224. В этом случае цепь будет работать в резонансном режиме, и Q будет равно 0. Для подтверждения достоверности результатов была создана модель цепи в Multisim. P и cosφ, полученные в результате проверки, представлены на рисунке 3 и полностью совпадают с результатами трассировки в MathCAD.

Результатами выполнения п. 3 задания стали графики переходного процесса (ПП). Сравнивая значения тока и напряжений во время ПП с их значениями в установившемся режиме, можно отметить, что ПП напряжения на L1 затухающий, в то время как значения напряжений на С1 и С2, а также тока i1 во время ПП плавно возрастают. С целью оптимизации следует достичь режима работы, близкого к резонансу токов, т.к. при XL = XC импеданс равен активному сопротивлению. По результатам трассировки графика ПП тока i1 при t = 0,00996 сек в MathCAD ток равен 38,971 А, а в Multisim 38,973 А. Следовательно, проверка подтверждает результат.

Все результаты с целью проверки были получены дважды: в MathCAD и Multisim. Погрешность находится в рамках допустимого.

Соседние файлы в папке ПЗ4
  • #
    11.11.20222.11 Mб5ПЗ4.docx
  • #
    11.11.202282.77 Кб2САПР ПЗ4 ч1.ms12
  • #
    11.11.2022191.73 Кб3САПР ПЗ4 ч1.xmcd
  • #
    11.11.202290 Кб3САПР ПЗ4 ч2.ms12
  • #
    11.11.2022181.64 Кб3САПР ПЗ4 ч2.xmcd
  • #
    11.11.202284.55 Кб2САПР ПЗ4 ч3 Анализ ПП.ms12