Методические указания по выполнению курсовой работы. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Nbsp;  

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО КУРСОВОЙ РАБОТЕ

«Расчет переходных процессов в линейных

Электрических цепях»

 

Тема курсовой работы:

«Расчет переходных процессов классическим и операторным

Методами в линейных цепях с двумя накопителями энергии»

 

Цель курсовой работы

 

Знать методику расчета и анализа основных характеристик электрических цепей постоянного тока в переходном режиме (переходных токов, напряжений на различных участках цепи) электротехнических устройств авиационного оборудования.

Владеть методами анализа электрических цепей постоянного тока классическим и операторным методами расчета переходных процессов в линейных цепях с двумя накопителями энергии электротехнических устройств авиационных электросистем.

 

Требования, предъявляемые к оформлению курсовой работы

    Курсовая работа выполняется и оформляется на листах стандартного формата (справа и слева оставляются поля шириной 25-30 мм. Электрические схемы, графики, диаграммы  выполняются с соблюдением требований ЕСКД. Рисунки необходимо пронумеровать, а в тексте поместить ссылки на них.

Условие задачи необходимо проводить полностью в том виде, как оно сформулировано в задании. Основные положения решений должны быть подробно пояснены.

    В решение нужно включить необходимый минимум промежуточных расчетов, без которых проверка конечного результата становится затруднительной.

    Расчет каждой величины следует выполнить сначала в общем виде, а затем  в полученную формулу подставить числовые значения и привести окончательный результат с указанием единицы измерения.

    В конце работы приводится список использованной литература. Работа должна быть датирована и подписана студентом с указанием шифра.

Методика символического описания электрических схем

В заданиях на курсовую работу используется символическая запись, которая отображает конфигурацию электрической цепи в логической форме.

Символическая форма отображения конфигурации электрической цепи основана на законах алгебры логики, элементами которой являются, в частно­сти: логическая функция вида «И» - логическое умножение (конъюнкция) и  «ИЛИ» - логическое сложение (дизъюнкция). В соответствии с символом логи­ческого умножения, ряд последовательных событий, например А и В связы­ваются между собой символом «И» в таком виде: А «И» В. В технике симво­лу «И» соответствует знак, который для простоты опускается и запись приобретает вид АВ, АВС. Физической интерпретацией логической функции, выра­женной символом логического умножения, является например, электрическая цепь, состоящая из ряда последовательно включенных между собой элементов.

 

Начало и конец электрической цепи (рис. 1) обозначены буквами а и b, условно названными полюсами схемы

Рис. 1

   

Логическое содержание цепи представляется в виде a(RlR2E1)b. Направление э.д.с. источника к полюсу задается стрелкой над символом Е. Параллельная электрическая цепь может быть описана логическим символом «ИЛИ», которому соответствует принятый в технике знак логического сложения «+». На этом основании запись вида (С + Д)однозначно выражает одновременную связь между событиями С и Д. Для ряда событий функция логического сложения запишется в виде:

 

                            F = A + B + C + …+ D.

 

Физической интерпретацией этой функции может быть, например, электрическая цепь, состоящая из ряда параллельных включенных элементов цепи. Начало и конец электрической цепи (рис. 2) обозначены символами     m и n. Между ними включены параллельно элементы L1 и С2 и источник    э.д.с. E3 Логическая форма представления этой электрической цепи запишется в виде:

 

                               m(L1+ C2+ E3)n

Рис. 2

 

Сложная электрическая цепь может быть также описана в терминах алгебры логики и однозначно преобразована в графическую форму.

Рассмотрим пример преобразования логического изображения цепи и ее графическое изображение. Пусть электрическая цепь задана в виде следующей записи:

                      а(R6 + R2 E2 bR4) dR1E1c(R5 b+J3R3)a

 

Графическое изображение электрической цепи будет иметь вид

 

Построение схемы начинается и заканчивается полюсом «а». От полюса «а» отходят две ветви R6 и R2E2 , э. д. с. Е2 направлена к точке «b». Э.д.с. Е2 и резистор R4 связаны через полюс «b». Полюс «d» связан через резистор R1 и э.д.с. E1 с полюсом «с», который, в свою очередь, связан с полюсом «b» через резистор R5, а с полюсом «а» через резистор R3 и источник тока J3 . Выполняя построение электрической цепи в соответствии с ее логическим содержанием, получим схему, изображенную на рис. 3.

 

Задание

 

    Выписать из табл. 1 и 2 условия задания и выполнить следующее:

1. Начертить схему электрической цепи с обозначением узлов и элементов ветвей.

2. Рассчитать переходный процесс классическим методом: т.е. определить зависимости от времени мгновенных значений всех токов схемы и напряжений на всех ее пассивных элементах.

3. Рассчитать переходный процесс операторным методом, результаты сравнить с классическим.

4. Построить графики переходных процессов всех токов и напряжений на реактивных элементах.

5. Определить энергию, рассеиваемую на одном из резисторов цепи в переходном процессе.

        

    Примечание: символу «К» соответствует разомкнутое состояние ключа до коммутации, символу «К»- замкнутое.

 

Указания к выбору варианта

 

Вариант курсовой работы выбирается студентом по двум последним цифрам зачетной книжки :

    - номер схемы - по двум последним цифрам шифра;

    - номер численных данных - по последней цифре шифра.

Например, студент, в зачетной книжке которого шифр заканчивается цифрами 58, выбирает из таблицы 1 вариант схемы 56-60, а из таблицы 2 численныхданных для номера варианта 51-100 последняя цифра 8.

 


Таблица 1 - Логическое содержание электрической цепи

 

 

Таблица 2 - Значения параметров цепи

 

 

Методические указания по выполнению курсовой работы

 

Срок выполнения курсовой работы указывается ведущим преподавателем. Перед защитой работа сдается на предварительную проверку.

При расчете переходных процессов классическим методом необходимо находить решение неоднородных дифференциальных уравнений в после коммутационных режимах. Общее решение этих уравнений представляет собой переходный ток или напряжение. Характер переходного процесса определяется видом корней характеристического уравнения.

Операторный метод позволяет с помощью эквивалентной схемы замещения решать систему алгебраических уравнений, где все величины и параметры схемы представлены в операторной форме. Следует уметь находить оригинал по его операторному изображению с помощью таблиц или теоремы разложения.

По результатам расчетов построить графики переходных токов и напряжений.

    Зачет с оценкой по курсовой работе служит для того, чтобы проверить и оценить уровень как теоретических, так и практических знаний, навыков, полученных при выполнении курсовой работы. При выставлении оценки учитывается правильность произведенных расчетов, состояние пояснительной записки, аккуратность выполнения, соблюдение ГОСТ и ЕСКД при оформлении курсовой работы, а так же умение студента дать объяснение расчетов, составления уравнений и знание основных законов и определений. Перед защитой студентам предлагается перечень вопросов, на которые следует дать ответ при защите курсовой работы. Оценка знаний осуществляется по пятибальной системе.

 

Контрольные вопросы для защиты

 

1. Какой режим цепи называется установившимся?

2. Какие процессы в электрической цепи называются переходными?

3. Назвать причину возникновения переходного процесса.

4. Что называется начальными условиями?

5. Что называется независимыми условиями и как их определить?

6. Что называется зависимыми начальными условиями и как их определить?

7. Какие элементы являются накопителями энергии?

8. В цепях, с какими элементами может возникнуть переходный процесс?

9. Сформулировать законы коммутации.

10. Какими уравнениями описываются переходные процессы в электрически цепях? И от чего зависит порядок этих уравнений?

11. Записать решение дифференциального уравнения при классическом методе расчета переходных процессов.

12. Чем определяется вид свободной составляющей в уравнении, представляющем собой решение дифференциального уравнения второго порядка?

13. Записать свободную составляющую при апериодическом переходном процессе.

14. Записать свободную составляющую при предельно-апериодическом переходном процессе.

15. Записать свободную составляющую при колебательном переходном процессе.

16. Записать в дифференциальной форме ток конденсатора.

17. Записать в дифференциальной форме ток на катушке индуктивности.

18. Каковы смысл и достоинства операторного метода расчета переходных процессов?

19. Записать в операторной форме индуктивное сопротивление.

20. Записать в операторной форме емкостное сопротивление.

21. Записать в операторной форме резистивное сопротивление.

22. Как обозначаются ток, напряжение и ЭДС в операторной форме?

23. Записать в операторной форме напряжение на катушке.

24. Записать в операторной форме напряжение на конденсаторе.

25. Записать закон Ома в операторной форме.

26. Записать первый закон Кирхгофа в операторной форме.

27. Записать второй закон Кирхгофа в операторной форме.

28. Какие методы, аналогичные методам расчета цепей постоянного и переменного синусоидального тока, используются при расчете переходных процессов операторным методом?

29. Какими способами осуществляется переход от функции изображения (операторная форма) к функции оригинала?

30. Записать теорему разложения и объяснить порядок пользования ею.

 

Цель работы: исследование переходных процессов в цепях второго порядка, структура которых вследствие коммутации периодически изменяется; определение влияния значений элементов цепи на характер переходных процессов.

 

Элементы и приборы: источник постоянного напряжения с регулируемой ЭДС

Е2  = 0 - 24 В. С внутренним сопротивлением Rвт = 2 Ом; электронный ключ с частотой коммуникации f = 50 Гц; резистор R2 = 50 Ом; блок переменного сопротивления

R4 =1 – 999 Ом; резисторы R2 = 50 Ом, R3 = 100 Ом, R 6 = 300 Ом, катушка индуктивности L1 = 0,68 Гн с активным сопротивлением Rк1 = 60,2 Ом; конденсатор C15 = 1 мкФ; двухканальный осциллограф.

 
б) в)


                   Рис. 1 а)

 

 

                              Рис. 2

 

Экспериментальная часть

1. Исследовать переходные процессы в цепи, структура которой изменяется в зависимости от положения электронного ключа (ЭК). Для этого:

а) собрать цепь по схеме рис. 1, а, установив E2 = 10 В

б) подключить осциллограф по схеме рис. 1, б и зарисовать с экрана осциллографа кривые напряжения UR и UL. (шток фазового сдвига выдвинут);

 

в) подключить осциллограф по схеме рис. 1, в и зарисовать с экрана кривые напряжения UR и UС.

2. Собрать цепь по схеме рис. 2 (R4=100 Ом, входное напряжение источника E2 =10 В).

3. Подключить один из каналов осциллографа параллельно конденсатору C15 , затем к резистору R2 и зарисовать с экрана кривые изменения напряжений UR , UC для двух положений электронного ключа.

4. Для схемы рис. 2 рассчитать такое значение R4 , при котором при размыкании и замыкании электронного ключа переходные процессы имеют колебательный характер.

 

размыкающийся ключ:

 - не зависит от R4 ;

 

замыкающийся ключ:

Ом; Ом     R4 > 400 Ом.

 

5. Установить полученное значение R4 . Повторить п.3.

 

 

 

 

 

 

Расчетная часть

 

1. Объяснить вид переходных процессов в цепи рис. 1. Рассчитать постоянные времени переходных процессов в цепи при замыкании и размыкании ключа.

 

при замыкании ключа:

с-1

мс

 

переходный процесс первого порядка

 

 

при размыкании ключа:

 

мс

 

переходный процесс второго порядка, колебательного характера

 

2. Объяснить вид переходных процессов в цепи рис.2 – тока в катушке индуктивности и напряжения на конденсаторе для двух положений ключа. Рассчитать постоянные времени переходных процессов при замыкании и размыкании электронного ключа.

 

при размыкании ключа:

мс

последовательное соединение R,L,C

переходный процесс второго порядка, колебательного характера

 

 

при замыкании ключа:

с-1 ;  с-1

мс

 

переходный процесс второго порядка, апериодического характера

 

 

3. Для схемы рис.2, при замкнутом ключе, нарисовать операторную схему. Составить систему уравнений в операторной форме.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 89; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ