Расчёт переходных процессов в линейных электрических цепях: Методические указания к выполнению расчётно-графической работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

« СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ »

Кафедра электротехники

и электрооборудования

РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Методические  указания к выполнению расчётно-графической работы   для  студентов электротехнических специальностей по курсу       

 «Теоретические  основы электротехники»

Новокузнецк

2004

УДК  621.34 ( 075 )

     Р 24

Рецензент

Кандидат технических наук,

профессор кафедры автоматизированного

электропривода и  промышленной

электроники СибГИУ

П. Н. Кунинин

 Р 24. Расчёт переходных процессов в линейных электрических цепях: Метод. указ. / Сост.: В.С. Князев: СибГИУ. - Новокузнецк, 2004,           - 28с., ил.

 Приведены варианты индивидуальных заданий для выполнения расчётно-графической работы по расчёту переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами классическим и операторным методами. Излагается методика выполнения расчётно-графической работы, приведены примеры расчётов.

Предназначены для студентов электротехнических специальностей всех форм обучения.

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Теоретические основы электротехники» является     общетеоретической базовой дисциплиной, которая дает фундаментальные знания основных принципов действия и построения электротехнических и электронных устройств. Эти знания необходимы для специальных профилирующих дисциплин при подготовке специалистов электротехнического профиля. Знание этого курса для будущих инженеров-электриков особенно велико на современном этапе развития технических средств электрификации, управления и автоматизации производственных процессов.

В курсе «Теоретические основы электротехники» знания электромагнитных явлений, рассмотренных в курсе физики, расширяются и развиваются в направлении разработки методов анализа, расчета и экспериментального исследования явлений и процессов, протекающих в электрических и магнитных цепях, электрических и магнитных полях электротехнических и электронных  устройств.

Для углубления и закрепления знаний учебными планами предусмотрено по основным разделам курса выполнение студентами индивидуальных расчётно-графических работ. Предлагаемая работа посвящена    методике расчёта переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами классическим и операторным методами.

ЗАДАЧА 1

РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, СОДЕРЖАЩЕЙ  ИСТОЧНИКИ ПОСТОЯННОЙ ЭДС.

Содержание задачи

На рисунке 1 изображена базовая схема электрической цепи. В этой схеме имеется три источника постоянной ЭДС и  по ней  определяется   индивидуальный вариант схемы цепи для расчёта переходных процессов.

    Рисунок 1 – Схема электрической цепи с  источниками постоянной ЭДС

  В таблице 1 приведены варианты значений базовых параметров элементов цепи, одинаковые для всех студентов группы. Номер варианта для группы выбирается по указанию преподавателя. 

В  таблице  2 указаны  номера  индивидуальных  вариантов  цепи. Номер варианта цепи соответствует номеру студента в журнале группы. По этому номеру устанавливаются присутствующие в схеме пассивные       элементы цепи и источник ЭДС, переводные коэффициенты параметров элементов и последовательность срабатывания ключей.

Требуется:

1. По указанному варианту для группы из таблицы 1 выписать значения базовых параметров электрической цепи. По данным таблицы 2    необходимо  определить,  какие  элементы  из имеющихся на базовой   схеме рисунка 1 присутствуют в индивидуальном варианте схемы. Нарисовать схему цепи, в которой происходят коммутации, исключив отсутствующие в индивидуальном варианте элементы цепи и ключи не указанные в таблице варианта. Параметры элементов цепи индивидуального задания  определяются с помощью базовых параметров элементов и указанных в таблице 2 переводных коэффициентов по формулам:

   R₁ = k_R Ч R₁₀ ;                  L₁ = k_L Ч L₁₀ ;             C₁ = k_C Ч C₁₀ ;

               R₂ = k_R Ч R₂₀ ;                  L₂ = k_L Ч L₂₀ ;             C₂ = k_C Ч C₂₀ ;

               R₃ = k_R Ч R₃₀ ;                  L₃ = k_L Ч L₃₀ ;             C₃ = k_C Ч C₃₀ ; 

2. Указать положительные направления токов ветвей.

3. Принять, что в заданной цепи при t = 0 происходит срабатывание первого ключа, и определить классическим методом расчёта переходных процессов закон изменения искомой величины (указанной в таблице 2). Режим работы цепи до первой коммутации  –  установившийся.

4. Принять, что после первой коммутации происходит срабатывание второго ключа при . Если переходный процесс при первой коммутации – апериодический, то вторая  коммутация происходит через время  после первой коммутации (где - наибольший по модулю из корней характеристического уравнения для первой коммутации). При колебательном характере переходного процесса (корни: ) вторая  коммутация происходит через время  .

5. Определить классическим методом расчёта переходных процессов закон изменения искомой величины после второй коммутации    (режим работы цепи до коммутации  не установившийся – требуется учесть значения тока в ветви с индуктивностью и напряжение  ёмкости к моменту    второй коммутации).