Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Расчет линейной электрической цепи при гармоническом воздействии

Тип Реферат
Предмет Физика
Просмотров
566
Размер файла
59 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Расчет линейной электрической цепи при гармоническом воздействии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический университет

Кафедра радиотехники

Курсовая работа

по курсу: «Общая электротехника и электроника»

«Расчет линейной электрической цепи при гармоническом воздействии.»

Работу выполнил

студент группы ИС-091 Бакаев С.В. подпись

Руководитель доцент Бадаев А.С. подпись

Воронеж 2010

Содержание

1.Техническре задание на курсовую со схемами

2.Выбор варианта схемы

3.Расчёт простой электрической цепи

4.Составление системы уравнений для расчёта токов и напряжений

5.Расчёт токов и напряжений в сложной электрической цепи методом Крамера

6.Расчёт токов и напряжений в сложной электрической цепи методом обращения матрицы

7.Определение достоверности значения токов на основе закона Кирхгофа

8.Определение выражения для комплексного коэффициента передачи

9.Построение графиков АЧХ и ФЧХ с определением их характеристик

1.Техническое задание на курсовую работу со схемами

1. Каждому студенту в соответствии порядковым номером по журналу выбрать вариант схемы по рисунку 1. Различные конфигурации схемы образуются в зависимости от положения ключей « К1 – К5 », которые устанавливаются по номеру варианта, представленному в двоичном коде. Номера позиций единиц и нулей в номере варианта следуют слева направо.

2. Определить величины элементов схемы рисунка 1 и частоту генераторов с помощью следующих формул:

R = 100 · [ 4 + 0,2 ·N ] [Ом]; ( 1 )

С = 100 ·[ 5 + 0,2 ·N ] [Пф]; ( 2 )

Ėn = 2 [ 7 + (-1)n+N· 0,2 ·N ] ·[В]; ( 3 )

fn = 10 [ 7 + (-1)N· 0,2 ·N ] [ кГц] , ( 4 )

где N-номер студента по журналу, а n – номер элемента в схеме.

Рисунок 1 - Схема электрической цепи для выбора своего варианта

3. В схеме, полученной в п. 3.1., исключить (замкнуть) все источники кроме Ė1 и рассчитать, используя простые преобразования цепей, ток в цепи источника Ė1. По результатам расчета построить векторную диаграмму для цепи, в которой все элементы цепи, кроме резистора R, подключенного к источнику ,объединены в эквивалентное сопротивление , как это показано на рисунке 2.


Рисунок 2 – Схема эквивалентной цепи

Осуществить моделирование цепи с помощью программы EWB – 5.12 и определить значение тока в цепи источника Ė1, а также напряжения на сопротивлении и R.

4. Используя схему п. 3.1 рассчитать токи и напряжения на её элементах, используя формулы Крамера, а также обращение матриц. Осуществить сравнение результатов.

5. Для схемы из п. 3.3 найти выражение для комплексного коэффициента передачи электрической цепи.

6. Используя формулу для комплексного коэффициента передачи цепи определить выражение для АЧХ и ФЧХ цепи.

7. Построить, используя выражения из п. 3.6, графики для АЧХ и ФЧХ цепи.

8. Определить граничные частоты полосы пропускания и коэффициент прямоугольности цепи, используя результаты п. 3.7.

9. Дать характеристику исследуемой цепи по п. 3.3 с точки зрения фильтрации электрических колебаний.

2.Выбор варианта схемы

Для выбора схемы необходимо представить свой номер по журналу студенческой группы в двоичной форме. Вариант №1 в двоичной форме равен 00001.


Положение ключей в схеме:

К1К2К3К4К5
00001

Берём данную нам схему для выбора варианта:

Рисунок 2 - Схема электрической цепи для выбора своего варианта

Далее устанавливаем переключатели К1-К5 в положение, соответствующее номеру варианта в двоичной форме. После этого получаем следующую схему:

RRE4 C


E1 E2 E3 E5

CRR

C

Рисунок3 - Схема цепи для варианта №1


Величины элементов схемы определим по формулам:

R = 100 · [ 4 + 0,2 ·N ] [Ом]

С = 100 ·[ 5 + 0,2 ·N ] [Пф]

Ėn = 2 [ 7 + (-1)n+N· 0,2 ·N ] ·[В]

fn = 10 [ 7 + (-1)N· 0,2 ·N ] [ кГц]

R=100*[4+0,2*1]=420[Ом]

C=100*[5+0,2*1]=520[Пф]

E1=E3=E5=2*[7+0,2*1]*ej(25+0,2*1)=14,4*ej*25,2=13,0295+j*6,1312 [В]

E2=E4=2*[7-0,2*1]*ej(-(25+0,2*1))=13,6*ej(-25,2)=12,3056-j*5,7906 [В]

f1=f2=f3=f4=f5=10*[7-0,2*1]=68 [кГц]

3.Расчёт простой электрической цепи

Необходимо определить ток в цепи источника E1, когда все остальные источники закорочены:

RRC


E1

CRR

C

Рисунок4 – Схема простой электрической цепи


Для этого воспользуемся формулами для последовательного и параллельного соединения элементов и вычислим эквивалентное комплексное сопротивление zэ. Значение тока в цепи определим по формуле: İ=Ė/z0=Ie и выразим во временной форме, т. е.: i(t)=Imcos(ωt+φ)

Получили следующие значения:

xc = =4501 [Ом]

zc= -jxc= -j*4501 [Ом]

z1= R+zc=420-j*4501 [Ом]

z2=z1*(R+zc)/(z1+R+zc)=210-j*2251 [Ом]

z3=z2+R=630-j*2251 [Ом]

z4=z3* zc/z3+zc=324,877-j*1512 [Ом]

zэ=z4+R=744,877-j*1512 [Ом]

İ=E1/zэ= 1.531*10-4+j*8.542*10-3 [A]

|İ|= 8,543*10-3 [A]

Im=|İ|*21/2 = 0,012 [A]

i(t)= 0,012*cos(427040t+88,97) [A]

UR=I*R=3,57*ej*88,97 [B]

UZэ=I*Zэ=14,3*e j*25,2 [B]

Построим векторную диаграмму:


4.Составление системы уравнений для расчёта токов и напряжений

RRE4 C


E1 E2 E3 E5

CR R

C

Рисунок 6 – схема сложной электрической цепи

Составим граф электрической схемы, чтобы выбрать независимые контуры и зададим контурные токи:



I1 I2 I3

Рисунок 7 – Граф электрической цепи

Для данных контуров составим систему уравнений по второму закону Кирхгофа с учётом совместного влияния одного контура на другой. Направления обхода во всех контурах выбираются одинаковыми.


I1*(R+1/(j2πfC))-I2*1/(j2πfC)=E1-E2

I2*(2R+2/(j2πfC))-I1*1/(jπfC)-I3*(R+1/(j2πfC))=E2-E3

I3*(2R+2/(j2πfC))-I2*(R+1/(j2πfC))=E3+E4-E5

5.Расчёт токов и напряжений в сложной электрической цепи методом Крамера

Для расчёта электрической схемы составим систему уравнений по методу контурных токов:


I1*(R+1/(j2πfC))-I2*1/(j2πfC)=E1-E2

I2*(2R+2/(j2πfC))-I1*1/(j2πfC)-I3*(R+1/(j2πfC))=E2-E3

I3*(2R+2/(j2πfC))-I2*(R+1/(j2πfC))=E3+E4-E5

По системе уравнений составим матрицу сопротивлений Z, т. е. впишем соответствующие коэффициенты при токах I1, I2, I3:


R+1/(j2πfC) -1/(j2πfC) 0

-1/(j2πfC) 2R+2/(j2πfC) -R-1/(j2πfC)

0 -R-1/(j2πfC) 2R+2/(j2πfC)

Токи в контурах определим по формуле Крамера: İn=Dn/D (n=1,2,3….), где D – главный определитель матрицы сопротивлений Z, а Dn – определитель, полученный из D при замене элементов его k-го столбца соответствующими правыми частями уравнений. Правая часть уравнений – матрица-столбец, составленная из свободных членов:


E1-E2 0,724+j11,992

E= E2-E3 = -0,724-j11,992

E3+E4-E5 12.3056-j5,7906

Главный определитель матрицы равен:

R+1/(j2πfC) -1/(j2πfC) 0

D= -1/(j2πfC) 2R+2/(j2πfC) -R-1/(j2πfC) =

-5,934*1010+j*8,404*1010 [A]

0 -R-1/(j2πfC) 2R+2/(j2πfC)

Найдём определители D1,D2,D3:

E1-E2 -1/(j2πfC) 0

D1= E2-E3 2R+2/(j2πfC) -R-1/(j2πfC) = -1.844*108-j*1.466*108 [A]

E4 -R-1/(j2πfC) 2R+2/(j2πfC)

R+1/(j2πfC) E1-E2 0

D2= -1/(j2πfC) E2-E3 -R-1/(j2πfC) = -3.144*108+j*6.83*107 [A]

0 E4 2R+2/(j2πfC)


R+1/(j2πfC) -1/(j2πfC) E1-E2

D3= -1/(j2πfC) 2R+2/(j2πfC) E2-E3 = -3.114*108+j*2.148*107 [A]

0 -R-1/(j2πfC) E4

Контурные токи будут равны:

I1=D1/D= -1.302*10-4+j*2.286*10-3 [A]

I2=D2/D= 2.305*10-3+j*2.114*10-3 [A]

I3=D3/D= 1.917*10-3+j*2.352*10-3 [A]

6.Расчёт токов и напряжений сложной электрической цепи методом обращения матрицы

Для расчёта токов методом контурных токов, необходимо составить систему уравнений. Воспользуемся системой уравнений, составленной в предыдущем пункте:

I1*(R+1/(j2πfC))-I2*1/(j2πfC)=E1-E2

I2*(2R+2/(j2πfC))-I1*1/(j2πfC)-I3*(R+1/(j2πfC))=E2-E3

I3*(2R+2/(j2πfC))-I2*(R+1/(j2πfC))=E3+E4-E5

Для нахождения токов I1, I2, I3 решим систему уравнений методом обращения матрицы. Īn=Zn-1n, где Zn-1 – обратная матрица сопротивлений схемы, которая равна:

2,477*10-4+j*5,42*10-4 1,971*10-4+j*3,429*10-4 9,857*10-5+j*1,715*10-4

1,971*10-4+j*3,429*10-4 1,651*10-4+j*3,613*10-4 8,257*10-5+j*1,807*10-4

9,857*10-5+j*1,715*10-4 8,257*10-5+j*1,807*10-4 5,156*10-5+j*2,005*10-4


E1-E2 0,724+j11,992

E= E2-E3 = -0,724-j11,992

E3+E4-E5 12,3056+j5,7906

2.477*10-4+j*5.42*10-4 1,971*10-4+j*3,429*10-4 9,857*10-5+j*1,715*10-4 0,724+j11,992

In= 1,971*10-4+j*3,429*10-4 1,651*10-4+j*3,613*10-4 8,257*10-5+j*1,807*10-4 * -0,724-j11,992 =

9,857*10-5+j*1,715*10-4 8,257*10-5+j*1,807*10-4 5,156*10-5+j*2,005*10-4 12,3056+j5,7906

1.302*10-4+j*2.286*10-3 I1= 1.302*10-4+j*2.286*10-3 [A]

= 2.305*10-3+j*2.114*10-3 => I2= 2.305*10-3+j*2.114*10-3 [A]

1.917*10-3+j*2.352*10-3 I3= 1.917*10-3+j*2.352*10-3 [A]

7.Определение достоверности значения токов на основе закона Кирхгофа

RRE4 C


E1 E2 E3 E5

CR R

C

Рисунок 8 - Схема сложной электрической цепи


Рассчитаем токи, проходящие через элементы цепи:

IR1=I1

IR2=I2

IC1=I2-I1

IR3=IC2=I3-I2

IC3=I3=IR4

IR1+IC1-IR2= I1+(I2-I1)-I2=1.302*10-4+j*2.286*10-3+ (2.305*10-3+j*2.114*10-3-1.302*10-4+j*2.286*10-3)-

-2.305*10-3+j*2.114*10-3=0

8.Определение выражения для комплексного коэффициента передачи

Комплексный коэффициент передачи найдём следующим образом:

K=Uвых/Uвх=Uвых/E1, при этом схеме считать R=1000Ом, а С=1 nФ=1*10-9 Ф.

Uвых – найдём, используя метод контурных токов:

RRC


E1

CRR

C

Рисунок 9 – Схема простой электрической цепи для расчёта комплексного коэффициента передачи.


I1*(R+1/(j2πfC))-I2*1/(j2πfC)=E1

I2*(2R+2/(j2πfC))-I1*1/(j2πfC)-I3*(R+1/(j2πfC))=0

I3*(2R+2/(j2πfC))-I2*(R+1/(j2πfC))=0

Выразим из (1) ток I1. Получим:

I1= (E1+I2Zc) / R+Zc

Полученное выражение подставим во (2) вместо I1 и выразим ток I2. Получим:

I2(2R+2Zc) – ((E1+I2Zc)Zc / R+Zc) – I3(R+Zc) = 0

I2(2R+2Zc) (R+Zc) – (E1Zc+I2Zc2) - I3(R+Zc)2 = 0

I2(2R+2Zc) (R+Zc) – E1Zc - I2Zc2 - I3(R+Zc)2 = 0

I2((2R+2Zc) (R+Zc) – Zc2) = E1Zc+I3(R+Zc)2

I2= (E1Zc+I3(R+Zc)2) / ((2R+2Zc)(R+Zc)-Zc2)

Отсюданаходим I3:

I3(2R+2Zc) – (E1Zc+I3(R+Zc)2)(R+Zc) / ((2R+2Zc)(R+Zc) – Zc2) = 0

I3(4R3+12R2Zc+10RZc2+2Zc3) - E1ZcR - E1Zc2 – I3(R+Zc)3 = 0

I3(4R3+12R2Zc+10RZc2+2Zc3 - (R+Zc)3) = E1ZcR+E1Zc2

I3(4R3+12R2Zc+10RZc2+2Zc3 - R3 - 3R2Zc - 3 RZc2 - Zc3) = E1Zc(R+Zc)

I3(3R3+ 9R2Zc+7 RZc2+ Zc3) = E1Zc(R+Zc)

I3= E1Zc(R+Zc) / (3R3+9R2Zc+7RZc2+Zc3)

Uвых= E1Zc(R+Zc)R / (3R3+9R2Zc+7RZc2+Zc3)

K= Uвых/E1= Zc(R+Zc)R / (3R3+9R2Zc+7RZc2+Zc3)

K(f)= 1/(j2πfC) (R+1/(j2πfC))R / (3R3+9R21/(j2πfC)+7R1/(j2πfC)2+1/(j2πfC)3)

9.Построение графиков АЧХ и ФЧХ с определением их характеристик

Для построения графика АЧХ необходимо вычислить модуль комплексного коэффициента передачи.

j=

R=1000 Ом

C=10-9 Ф

f=0,100.. 4000000

K(f)= 1/(j2πfC) (R+1/(j2πfC))R / (3R3+9R21/(j2πfC)+7R1/(j2πfC)2+1/(j2πfC)3)

Для этого воспользуемся соответствующими операциями из программы MathCAD:

x=0,16*0,707

x1=0,16*0,1

Рисунок 10 – График АЧХ цепи


Цепь является полосовым фильтром.

П0,707 = 50000 – 45000 = 5000 Гц

П0,1 = 5800 Гц

Кп = П0,707 / П0,1 = 0,8

Рисунок 11 – График ФЧХ цепи

Список используемой литературы

1. Попов В.П. Основы теории цепей.-М.:Высшая школа,1985.-420с.

2. Дьяконов В. Mathcad 8/2000: специальный справочник СПб, Питер 2001.-529с.


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
144958
рейтинг
icon
3085
работ сдано
icon
1334
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
141766
рейтинг
icon
5869
работ сдано
icon
2651
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
94708
рейтинг
icon
2024
работ сдано
icon
1268
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
53 465 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Спасибо большое! Работа выполнена в соответствии со всеми методическими указаниями и раньш...
star star star star star
ИЖГТУ
Реферат выпонили в самый кротчайший срок, и без каких либо замечаний за что очень благодар...
star star star star star
ПГУПС
Все сделано хорошо, все мои замечания, были исправлены почти сразу. Работой исполнителя до...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Решение двух домашних заданий 1;2

Реферат, Логистика

Срок сдачи к 16 июня

только что

Выполнить работу по образцу исходные данные файл...

Диплом, электроснабжение

Срок сдачи к 21 июня

только что

Кратные интегралы , 1 задача

Решение задач, Математика

Срок сдачи к 15 июня

1 минуту назад

Решение трех лабораторных работ везде первый вариант

Лабораторная, Логистика

Срок сдачи к 16 июня

1 минуту назад

Тема 6. Внешняя среда организации Теоретическая часть

Контрольная, Менеджмент

Срок сдачи к 21 июня

2 минуты назад

Необходимо помочь с выполнением пары заданий (около 4-5шт) как на...

Онлайн-помощь, Резание материалов

Срок сдачи к 16 июня

2 минуты назад

Помощь

Онлайн-помощь, Математика

Срок сдачи к 17 июня

2 минуты назад
4 минуты назад

Написать диплом

Диплом, Экономическая Безопасность

Срок сдачи к 31 июля

4 минуты назад

Нужно внести лишь поправки в курсовую

Курсовая, Методика преподавания истории

Срок сдачи к 16 июня

5 минут назад

Создание приложения, на базе c# и mysql, для менеджмента ресторана

Курсовая, Информатика и программирование

Срок сдачи к 18 июня

6 минут назад

преддипломная практика

Отчет по практике, управление проектами

Срок сдачи к 20 июня

7 минут назад

выполнить 3 курсовые и 3 задания по ЭА

Курсовая, Экономический анализ

Срок сдачи к 18 июня

7 минут назад
7 минут назад

Два задания

Контрольная, прикладная механика

Срок сдачи к 17 июня

7 минут назад

Речь для защиты диплома

Диплом, право социального обеспечения

Срок сдачи к 17 июня

9 минут назад

Задание в эксель

Решение задач, Вероятностно-статистические методы принятия решений

Срок сдачи к 15 июня

10 минут назад

40.49.46.16 выполнить 2 задания

Контрольная, Экономико-математические методы

Срок сдачи к 17 июня

11 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно