Шевцов В.В. - Курсовая ТЭЦ

Формат документа: docx
Размер документа: 0.7 Мб




Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.



  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА"
Кафедра "Современное естествознание"
Курсовая работа
по дисциплине "Теория электрических цепей"
Студент: Шевцов В.В.
Группа: БТК-201 Факультет: ИТС
Преподаватель: Козловский В.Н.
Работа защищена _______________
Тольятти 2014 г.
Содержание
Введение3
1 Задание Р.1. Анализ и расчет линейных электрических цепей постоянного тока………..4
1.1 Задача Р.1, а. 4
1.2 Задача Р.1, б. …………………………………………………………………5
2 Задание Р.2. Анализ и расчет линейных электрических однофазных цепей
переменного тока………………………………………………………………7
2. Задача Р.2, а. ……………………………………………………………….....7
2.2 Задача Р.2, б ……………………………………………………………….....9
Заключение……………………………………………………………………….11
Список литературы………………………………………………………………12
Введение
Учебным планом предусмотрено выполнение курсовой работы по дисциплине “ТЭЦ”.
Цель выполнения курсовой работы состоит в развитии и закреплении знаний, полученных на лекциях и практических занятиях в первом семестре изучения дисциплины. В курсовую работу включены задачи по расчету линейных цепей постоянного и однофазного переменного тока. Как уже отмечалось ранее, решение о выполнении курсовой работы принимает ведущий преподаватель. Выбор варианта для выполнения курсовой работы осуществляется студентом по указанию ведущего преподавателя либо, в случае отсутствия таковых указаний, по порядковому номеру студента в учебной группе.
Задание Р.1. Анализ и расчет линейных электрических цепей постоянного тока
152404445 Задача Р.1, а.
В схеме имеются два источника тока I1 и I2 и два источника напряжения E1 и E2. Известны сопротивления резисторов R1- R6. Найти токи в ветвях схемы.
Вариант I1,
А I2,
А E1,
В E2,
В R1, Ом R2, Ом R3, Ом R4, Ом R5, Ом R6, Ом
7 2 2 8 9 7 11 2 9 8 3
Решение
Покажем в схеме направление токов в элементах.
1424973787
Для узлов 1-8 запишем первый закон Кирхгоффа
1 узел I11+I5+I1=0
2 узел - I5 + I6 –J1=0
3 узел I3 + I7 - I6 =0
4 узел -I4 - I7 - I11 =0
5 узел -I1 + I8 +J2=0
6 узел - I8 + I9 +J1=0
7 узел -I3 + I10 – I9 =0
8 узел -J2 - I10 +I4 =0
Обозначим направление обхода контура на схеме. Запишем второй закон Кирхгоффа для 1-3 контуров.
1 контур I11R6 – I4R3 - I10R4 - I1R5=0
2 контур I7R2 – I4R3 - I10R4 - I1R5=E2
3 контур I11R6 – I4R3 - I10R4 - I3R1=E1
Подставим в уравнения значение сопротивления резисторов R1- R6
1 контур 3 I11 – 2 I4 – 9 I10 – 8 I1=0
2 контур 11 I7 – 2 I4 - 9 I10 – 8 I1=9
3 контур 3 I11 – 2 I4 – 9 I10 – 7 I3=8
-374015-234315
152401270Задача Р.1, б.
В электрической цепи известны ЭДС источников питания и сопротивления резисторов. Определить токи в ветвях цепи. Составить баланс мощностей.
Вариант Е1, В Е2, В Е3, В Е4, В R1, Ом R2, Ом R3, Ом R4, Ом
7 15 30 6 22 22 4 1 23
Решение
Покажем в схеме направление токов в элементах.
Для узлов 1-4 запишем первый закон Кирхгоффа
1 узел I1+I2+I5=0
2 узел - I5 + I3 +I4=0
3 узел -I1 - I2 + I6 =0
4 узел -I4 - I3 - I6 =0
Обозначим направление обхода контура на схеме. Запишем второй закон Кирхгоффа для 1-3 контуров.
1 контур I3R3 – I2R2= E4 -E3 +E2
2 контур I4R4 – I1R1 = E4 + E1
3 контур -I4R4 + I2R2 = -E4 - E2
Подставим в уравнения значение сопротивления резисторов R1- R6
1 контур I3 – 4 I2= 46
2 контур 23 I4 – 22 I1 = 37
3 контур -23 I4 + 4 I2 = - 52
-95256422390
left11747500
Составим баланс мощностей по формуле:
21,1288 + 334,012176 + 89,226916 + 10,386432 = 27,414 + 56,676 + 361,4 + 14,784
454,8 = 460,3
Задание Р.2. Анализ и расчет линейных электрических однофазных цепей
переменного тока
Задача Р.2, а.
В цепь синусоидального тока с частотой f включены индуктивная катушка L, резистор R и конденсатор С. Известны f, U, L и R. Рассчитать емкость конденсатора С, при которой будет наблюдаться резонанс токов. Определить показание амперметра. Построить векторную диаграмму.
Вариант f, Гц U, В L, Гн R, Ом
7 250 60 0,33 75
Решение
Обозначим токи на схеме
608965121285A
00A
64389016129000
В этой схеме общим параметром для двух ветвей является напряжение U. Первая ветвь - индуктивная катушка - обладает активным сопротивлением R и индуктивностью L. Результирующее сопротивление Z1 и ток I1 определяются по формуле:
, где 

Поскольку сопротивление этой ветви комплексное, то ток в ветви отстает по фазе от напряжения на угол .Покажем это на векторной диаграмме (рис. 1).

Рис 1
Спроецируем вектор тока I1 на оси координат. Горизонтальная составляющая тока будет представлять собой активную составляющую I1R, а вертикальная - I1L. Количественные значения этих составляющих будут равны:
 где 

Во вторую ветвь включен конденсатор. Его сопротивление

Этот ток опережает по фазе напряжение на 90°.
Для определения тока I в неразветвленной части цепи воспользуемся формулой:

Его значение можно получить и графическим путем, сложив векторы I1 и I2 (рис. 2)
Угол сдвига между током и напряжением обозначим буквой .
Здесь возможны различные режимы в работе цепи. При = +90° преобладающим будет емкостный ток, при = -90° - индуктивный.Возможен режим, когда = 0, т.е. ток в неразветвленной части цепи I будет иметь активный характер. Произойдет это в случае, когда I1L = I2, т.е. при равенстве реактивных составляющих тока в ветвях.

Рис 2
На векторной диаграмме это будет выглядеть так (рис. 3):

Рис. 3
Подставим числовые значения:
XL= XC= f L = 250*0.33 = 82.5
Z1=R2+(f L)2 = √12431.25 ≈ 111.5
XC= f C
C = XC / f = 82.5/250 = 0.33 Ф
I1 = U/ Z1 = 60/111.5 = 0.5 А
I2 = U/ XC = 60/82.5 = 0.7 A
I1R = I1cos cos (arctg RX) = 0.5cos 41° = 0.5*0.75 = 0.38 A
 R/XL= 75/82.5 = 0.9 = 41°
I1L = I1sin sin 41° = 0.5*0.66 = 0.33 A
I = √ I1R2+ (I1L- I2)2 = 0,382+(0,33-0,7)2 = 0,1444+0,1369 = 0,2813 = 0,53 A
Задача Р.2, б.
В цепи переменного тока частотой 50 Гц известны XC, XL, R1, R2. Рассчитать напряжение U, ток I2 через резистор R2 и ток в неразветвленной части цепи I. Начертить векторную диаграмму.
Вариант ХС, Ом ХL, Ом R1, Ом R2, Ом I1, А
7 14 10 14 8 9
Решение:
Пусть внешнее ЭДС (E = U) описывается следующим уравнением (гармонических колебаний):
Ut = U0 sin wtГде U0 – амплитуда, w = 2πf – круговая частота, t – время.
Тогда U в ветви 1 и P в ветви 2 нашей цепи так же будут протекать электромагнитные колебатеьные процессы с той же частотой f, но с соответственными сдвигами по углу колебаний и , описываемые следующими уравнениями:
I1t = I10sin (wt),
где I10 = U0 / R2+X2 = U0 / Z1
arctg XRI2t = I20sin (wt),
где I20 = U0 / R2+X2 = U0 / Z2
arctg(- XR)
It = I0sin (wt),
где I0 = √ I102 + I202 + 2 I10 I20cos (
arctg(- I sin + I sinI cos + I cos)
Из условия U = U1 = U2 имеем:
(11) U1 = U2 => I1Z1=I2Z2 => I2 = I1*Z1/Z2
(12) U = U1 = I1Z1 = I1R2+X2Соотношение (1)-(12) позволяют найти все искомые величины (U, I2, I) и построить необходимую векторную диаграмму.
Ход решения: по уравнениям 3, 4, 6, 7 найдем Z1, Z2, 
По уравнениям 9-12 найдем U, I2, I
По уравнениям 1,2,5,8 строим векторную диаграмму для U, I2, I1, I
Решение
(4) = arctg (14/14) = 45°
(7)= arctg (10/8) = 51°
(3) Z1= 14+ 14 ≈ 19.8
(6) Z2= 10+ 8 ≈ 12.8
(11), (13) I2 = I1*Z1/Z2 => I20 = I10*Z1/Z2 => I2 = αI1 , I20 = = αI10,
где α = Z1/Z2 = 19,8/12,8 ≈ 1,55
(11), (10) arctg( sin + α sin cos + α cos) = arctg( sin 45° + 1,55 sin51° cos 45° + 1,55 cos51°) ≈ arctg( 0,7 + 0,77*1,55 0,7 + 0,63*1,55) ≈ ≈ arctg 1.129 ≈ 48°
(11),(14) I2 = αI1 ≈ 1.55*9 = 13.5 A
(12) U = I1Z1 = 9*19.8 = 178.2 В
(11),(13),(9) I0 = √ I12 + I22 + 2 I1I2cos (I2 = αI1 => I1*√ 1+ α2 + 2 α cos (
= 9*√ 1+ 2.4 + 2 * 1.55 cos (A
Строим векторную диаграмму используя α
99695110490U
00U
42227511049000
1159510106045I1
00I1
1918335894080I2
00I2

42227513208000
154241597790I
00I

4826001130300042227511303000
42735594615
00
909320-1270
00
115951043815
00
42735514224000
-1358909525000
Заключение
В курсовой работе для решения задач использовались 2 программы: «Mathlab» и «Circuit Magic». C помощью этих программ я определил токи в ветвях цепей, составил векторную диаграмму, научился снимать показания амперметра, рассчитывать баланс мощностей, напряжение, ток через резистор и ток в неразветвленной части цепи.
Список литературы
http://model.exponenta.ru/electro/0022.htmhttp://electricalschool.info/spravochnik/electroteh/698-raschet-jelektricheskikh-cepejj.htmlhttp://www.support17.com/component/content/619.html?task=viewРасчет электрических цепей в MATLAB. Учебный курс Новгородцев Александр Борисович, 2004 
Методы расчета линейных электрических цепей, Ю.М. Осипов, П.А.Борисов, 2012 
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C7%E0%EA%EE%ED%FB_%CA%E8%F0%F5%E3%EE%F4%E0http://stoom.ru/content/view/32/83
X