Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

«Расчет установившегося режимав нелинейных электрических цепях»

РГР-5

Вариант – 185

по дисциплине:

Теоретические основы электротехники

Выполнил: :
студент гр. 5А03			Гайдук К.А.		08.12.2022
Проверил:
доцент ОЭЭ ИШЭ			Шандарова Е.Б.

Томск – 2022

Расчет установившегося режима в нелинейных электрических цепях.

Для заданной схемы №5 показанной на рис. 1 с источником гармонической ЭДС , В; и нелинейным индуктивным элементом (НИЭ), изготовленным в виде последовательно соединенных катушек на общем ферромагнитном сердечнике, без учета рассеяния магнитных потоков и потерь энергии в сердечнике и катушках при заданной основной кривой намагничивания ферромагнитного материала сердечника , значения указаны в таблице 1. выполнить следующее.

Рис. 1 Исследуемая схема №5

Таблица 1

В, Тл	0	0,6	1	1,2	1,6	2	2,2	2,3	2,5
Н, А/м	0	250	500	1000	2000	6000	12000	30000	200000

1. Относительно зажимов и НИЭ определить комплексное сопротивление эквивалентного генератора а также комплексы действующих значений ЭДС и тока этого генератора.

2. Для двух мгновенных значений тока НИЭ, равных и , из расчета магнитной цепи определить величины потокосцепления:

, Вб.

3. По результатам п.2 построить вебер-амперную характеристику НИЭ, которую заменить зависимостью и рассчитать коэффициенты и .

4. При приближенной гармонической зависимости для напряжения НИЭ для его четырех действующих значений U_L по зависимости п.3 рассчитать соответствующие действующие значения гармоник тока НИЭ I₁ и I₃, его действующее значение I_L и коэффициент гармоник k_Г, причем брать такие U_L, чтобы

.

5. По результатам п.4 построить вольтамперную характеристику для действующих значений НИЭ , на основании которой при для одноконтурной схемы с , и НИЭ найти комплексы действующих значений эквивалентных синусоид и напряжения и тока НИЭ, построить векторную диаграмму.

6. По току из п.5 и определить потребляемую активную мощность Р, а по напряжению из п.5 и зависимости из п.3 для тока НИЭ , определить , и , а также уточнить его действующее значение и коэффициент гармоник .

7. Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы по работе.

Для заданной схемы дано:

, В;

, А.

В	А	°	Ом	мкФ
100	1	-30	10	318,47

Нелинейный индуктивный элемент (НИЭ)

вит.	вит.	вит.				см	см	см	мм	мм	мм
0	500	1000	1	1	2	30	10	30	0	0	1

1. Относительно зажимов a и b НИЭ определяем комплексное сопротивление эквивалентного генератора , а также комплексы действующих значений тока этого генератора, если:

Рис.2. Преобразование схемы

т.е. Ом, ;

, В;

, А.

Таким образом,

2. Для двух мгновенных значений тока НИЭ, равных А и А, из расчета магнитной цепи определяем величины потокосцепления:

, Вб.

Для этого заданную магнитную цепь рис. 2 заменяем схемой замещения рис. 3,4, для которой воспользуемся методом двух узлов (c и d) и составим уравнения по законам Кирхгофа для магнитной цепи:

Рис.3. Магнитная цепь

Рис.4. Схема замещения, созданная в Circuit Diagram Web Editor

где магнитные напряжения:

Используя заданную кривую намагничивания ферромагнитного материала магнитной цепи , рассчитываем уравнения магнитных напряжений и заполняем таблицу 3. Расчет в среде Mathcad (для потоков расчет в [Вб]) приведен на рис. 5.

Таблица 3

	Тл	0	0,6	1	1,2	1,6	2	2,2	2,3	2,5
	А/м	0	250	500
	мВб	0	0,06	0,01	0,12	0,16	0,2	0,22	0,23	0,25
	мВб	0	0,06	0,01	0,12	0,16	0,2	0,22	0,23	0,25
	мВб	0	0,12	0,2	0,24	0,32	0,4	0,44	0,46	0,5
	А	0	477,5	795,8	954,9	1273	1592	1751	1830	1989
	А	0	75	150	300	600	1800	3600	9000
	А	0	25	50	100	200	600	1200	3000
	А	0	75	150	300	600	1800	3600	9000

Рис. 5 Расчет для заполнения таблицы 3 в среде Mathcad