Кафедра «Теоретическая электротехника и электромеханика»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО

ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ

Кафедра «Теоретическая электротехника и электромеханика»

КУРСОВАЯ РАБОТА                         по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Анализ и оптимизация процессов в электрических цепях

 

 

Выполнила

Студентка группы                                               Сечина А.О.

 

 

Руководитель                                                      Сахно Л.И.

Профессор

Доктор технических наук

 

«___»_______________ 2019г.

 

Санкт-Петербург

2019

Оглавление

Введение. 3

Задание. 4

Задание 1. Расчет установившихся синусоидальных режимов. 6

- методом контурных токов (МКТ), 6

- методом узловых напряжений (МУН). 6

Часть 1. Метод контурных токов. 6

Баланс мощностей. 9

Часть 2. Метод узловых напряжений. 11

 Нахождение напряжения между двумя точками А и В. 14

Часть 3.Изображение токов на плоскости. 14

Задание 2. Переходные процессы в однородных линиях. 15

Часть 1. Определение распределения напряжения и тока вдоль линий в момент, когда их волны пройдут половину второй линии. 17

Расчет переходных процессов на стыке линий. 17

Часть 2.Переходный процесс в нагрузке. 20

Расчет значений токов и напряжений в конце второй линии. 20

Проверка. 22

Эпюры распределение токов и напряжений вдоль линии. 25

Графики зависимости напряжений и токов от времени на входе четырехполюсника. 27

Графики зависимости напряжений и токов от времени на выходе четырехполюсника. 27

Выводы. 28

Список литературы. 29

 

 

 

 

 

Введение.

Главной целью курсового проекта является закрепление полученных теоретических знаний по теоретическим основам электротехники.

Мы теоретически рассмотрим и применим различные методы расчета электрических цепей: метод контурных токов, метод узловых напряжений, проверим расчеты условием выполнения баланса мощностей. Найдем напряжение между выделенными узлами по законам Кирхгофа по двум различным ветвям.

В следующей задаче мы проведем расчет переходного процесса в системе линий, используя различные методы расчета. Цель анализа переходных процессов в электрических цепях – определение временных законов изменения токов или напряжений на заданных участках цепи в переходном режиме. Для перехода от одного установившегося режима к другому требуется некоторый переходный период, в течение которого изменяются величины токов и напряжений в электрической цепи. 

 

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

 

Задание
на выполнение курсовой работы

 

студенту группы 3231302/80002             Сечиной Анне Олеговне

               (номер группы)                              (фамилия, имя, отчество)

1. Тема «Анализ и оптимизация процессов в электрических цепях».

2. Срок сдачи « » декабря 2019 г.

Исходные данные.

3.1. Схема замещения электротехнического устройства (рис. 1).

3.2. Параметры элементов цепи (табл. 1).

3.3. Система линий (рис. 2);

3.4. Источник электромагнитной энергии И1 (рис. 3);

3.5. Схема подстанции П1 (рис. 4);

3.6. Схема нагрузки П2 (рис. 5);

4. Структура и содержание пояснительной записки.

4.1. Титульный лист.

4.2. Содержание.

4.3. Задание на выполнение курсовой работы (3 стр.).

4.4. Ведение.

4.5. Анализ установившихся процессов в электротехническом устройстве.

Рассчитать комплексные значения всех токов и напряжений в установившемся синусоидальном режиме работы устройства, используя МКТ или МУН. Определить активную, реактивную и полную мощности. Проверить баланс. Определить напряжение между точками A и B (1 контур). Записать мгновенные и действующие токи и напряжения для всех ветвей электрической цепи.

 

4.6. Расчет переходного процесса в системе линий.

Определить распределение напряжения и тока вдоль каждой линии как функции времени и координаты. При расчете учитываются только 1-е отражение от конца линий. Для расчета переходного процесса и представления результатов распределения напряжений и токов вдоль линий учесть, что волны, отраженные от нагрузки П2 прошли s км.

4.7. Заключение.

4.8. Список использованных источников.

4.9. Приложения.

Задание 1. Расчет установившихся синусоидальных режимов.

Задача: С помощью значений активных и реактивных сопротивлений (в омах), проставленных около L- и C- элементов, которые соответствуют некоторой частоте  синусоидального тока, а также указанных комплексных значений э.д.с. (в вольтах) задать направления токов ветвей и определить их следующими методами:

- методом контурных токов (МКТ),

- методом узловых напряжений (МУН).

Баланс мощностей.

Проверим баланс активной мощности и баланса реактивной мощности цепи.

Найдем полную мощность источников как сумму мощностей на ист. ЭДС:

Активная и реактивная мощности равны: Р_E = 21.6 Вт, Q_E = 7.2 ВАр

Также найдем реактивные мощности, потребляемые элементами в 1,2,3 ветвях и активные мощности в 1,4,5 ветвях:

Баланс мощностей соблюдается:

Наше решение является верным.

 

Задание 2. Переходные процессы в однородных линиях.

Переходным называется процесс, который возникает при переходе от одного установившегося режима к другому.

Цепями с распределенными параметрами (линиями) называются идеализированные электрические цепи, процессы в которых описываются дифференциальными уравнениями в частных производных. Токи и напряжения в одномерной цепи с распределенными параметрами являются функциями двух переменных - времени t и координаты x.

В качестве цепи с распределенными параметрами ниже рассматриваются однородные двухпроводные линии, т. е. такие линии, индуктивность, емкость, активное сопротивление и проводимость которых равномерно распределены вдоль всей длины линии. Эти электрические параметры, отнесенные к единице длины линии, называются первичными параметрами линии. Первичные параметры линии зависят от её конструкции и частоты.

Задача:

Две воздушные однородные линии без потерь длиной 120 км и 60 км,

соединённые согласно схеме (рис. 1) включается со стороны зажимов 1-1 под действием постоянного напряжения . Емкость конденсаторов С равна На стыке двух линий включён четырёхполюсник, а на оконечных зажимах второй линии – двухполюсник. Обе линии характеризуются одинаковым волновым сопротивлением . Скорость распространения волн в линия одинакова и равна . Требуется найти напряжения и токи в линиях и построить графики распределения этих величин вдоль линий в моменты времени когда:

a) преломленная на стыке волна пройдёт половину второй линии;

Рис. 1

б) отразившаяся от конечных зажимов второй линии волна пройдёт половину её длины.

 

Решим задачу для случая, когда на стыке линий включена продольная емкость С =  и резистор R=400 Ом, параллельный ей, а на оконечных зажимах второй линии включена С-нагрузка при С =  (рис.2). Линии включаются под напряжение Uо=220 кВ. Решение представим отдельными этапами, разбив его на две части в соответствии с требованиями условия задачи.

Рис. 2

Проверка.

Значение напряжения  , найденное операторным методом, совпало со значением , найденным через коэффициент отражения , поэтому можно сказать, что найденное значение  является верным.

 

 

Итак, мы имеем:

Значения напряжений и токов для падающих волн на входе четырехполюсника:

Значения напряжений и токов для отраженных волн от четырехполюсника:

Значения напряжений и токов для падающих волн, формирующихся на выходе четырехполюсника:

Значения напряжений и токов для отраженных волн на зажимах нагрузки:

    кВ

 

 

Выводы.

В процессе выполнения курсового проекта был проведен анализ установившихся процессов в электрических цепях разных видов.

 В первой задаче был произведен расчет токов и напряжений по методу контурных токов(МКТ) и методу узловых напряжений(МУН). Сделали проверку основываясь на условии баланса активной, реактивной и полной мощностей.

Во второй задаче был проведен расчет переходного процесса в системе линий. Использовались следующие методы расчета: метод расчёта переходного процесса без составления дифференциального уравнения, операторный метод и проверка через коэффициент отражения. По этим значениям были построены графики зависимости от времени и координаты напряжений и токов.

Список литературы.

1. К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин Теоретические Основы Электротехники. Учебник для вузов. Том 1 – СПб., 2003, 458 с.

2. М.А. Шакиров Практикум по ТОЭ. Ч.I. – СПб., 2006, 252 с.

3. М.А. Шакиров Практикум по ТОЭ. Ч.II. – СПб., 2017, 230 с.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО

ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ

Кафедра «Теоретическая электротехника и электромеханика»

КУРСОВАЯ РАБОТА                         по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Анализ и оптимизация процессов в электрических цепях

 

 

Выполнила

Студентка группы                                               Сечина А.О.

 

 

Руководитель                                                      Сахно Л.И.

Профессор

Доктор технических наук

 

«___»_______________ 2019г.

 

Санкт-Петербург

2019

Оглавление

Введение. 3

Задание. 4

Задание 1. Расчет установившихся синусоидальных режимов. 6

- методом контурных токов (МКТ), 6

- методом узловых напряжений (МУН). 6

Часть 1. Метод контурных токов. 6

Баланс мощностей. 9

Часть 2. Метод узловых напряжений. 11

 Нахождение напряжения между двумя точками А и В. 14

Часть 3.Изображение токов на плоскости. 14

Задание 2. Переходные процессы в однородных линиях. 15

Часть 1. Определение распределения напряжения и тока вдоль линий в момент, когда их волны пройдут половину второй линии. 17

Расчет переходных процессов на стыке линий. 17

Часть 2.Переходный процесс в нагрузке. 20

Расчет значений токов и напряжений в конце второй линии. 20

Проверка. 22

Эпюры распределение токов и напряжений вдоль линии. 25

Графики зависимости напряжений и токов от времени на входе четырехполюсника. 27

Графики зависимости напряжений и токов от времени на выходе четырехполюсника. 27

Выводы. 28

Список литературы. 29

 

 

 

 

 

Введение.

Главной целью курсового проекта является закрепление полученных теоретических знаний по теоретическим основам электротехники.

Мы теоретически рассмотрим и применим различные методы расчета электрических цепей: метод контурных токов, метод узловых напряжений, проверим расчеты условием выполнения баланса мощностей. Найдем напряжение между выделенными узлами по законам Кирхгофа по двум различным ветвям.

В следующей задаче мы проведем расчет переходного процесса в системе линий, используя различные методы расчета. Цель анализа переходных процессов в электрических цепях – определение временных законов изменения токов или напряжений на заданных участках цепи в переходном режиме. Для перехода от одного установившегося режима к другому требуется некоторый переходный период, в течение которого изменяются величины токов и напряжений в электрической цепи. 

 

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

 

Задание
на выполнение курсовой работы

 

студенту группы 3231302/80002             Сечиной Анне Олеговне

               (номер группы)                              (фамилия, имя, отчество)

1. Тема «Анализ и оптимизация процессов в электрических цепях».

2. Срок сдачи « » декабря 2019 г.

Исходные данные.

3.1. Схема замещения электротехнического устройства (рис. 1).

3.2. Параметры элементов цепи (табл. 1).

3.3. Система линий (рис. 2);

3.4. Источник электромагнитной энергии И1 (рис. 3);

3.5. Схема подстанции П1 (рис. 4);

3.6. Схема нагрузки П2 (рис. 5);

4. Структура и содержание пояснительной записки.

4.1. Титульный лист.

4.2. Содержание.

4.3. Задание на выполнение курсовой работы (3 стр.).

4.4. Ведение.

4.5. Анализ установившихся процессов в электротехническом устройстве.

Рассчитать комплексные значения всех токов и напряжений в установившемся синусоидальном режиме работы устройства, используя МКТ или МУН. Определить активную, реактивную и полную мощности. Проверить баланс. Определить напряжение между точками A и B (1 контур). Записать мгновенные и действующие токи и напряжения для всех ветвей электрической цепи.

 

4.6. Расчет переходного процесса в системе линий.

Определить распределение напряжения и тока вдоль каждой линии как функции времени и координаты. При расчете учитываются только 1-е отражение от конца линий. Для расчета переходного процесса и представления результатов распределения напряжений и токов вдоль линий учесть, что волны, отраженные от нагрузки П2 прошли s км.

4.7. Заключение.

4.8. Список использованных источников.

4.9. Приложения.