Примеры решения задач по ТОЭ Методы расчета электрических цепей постоянного тока Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме Использование программы Mathcad Расчет переходного процесса Трехфазный асинхронный электродвигатель http://www.zavodcepei.ru/ цепи пластинчатые транспортерные.

Практическое занятие по электротехнике Примеры решения задач

Лабораторная работа 2

АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ с использованием программы FASTMEAN

1. Цель работы

С помощью программы FASTMEAN смоделировать переходные процессы в последовательном колебательном контуре и исследовать влияние параметров контура на режимы колебаний.

2. Задание на самостоятельную подготовку к работе

2.1. Изучите теоретические вопросы, связанные с анализом переходных колебаний в последовательном колебательном контуре.

2.2. Каковы особенности анализа колебаний в последовательном колебательном контуре при воздействии прямоугольного импульса?

2.3. В соответствии со своим номером варианта выпишите из табл. 2.1 значения параметров RLC-контура (рис. 2.1) и рассчитайте значение Скр, при котором возникает критический режим, используя соотношение Rкр= 2. Полученное значение Скр запишите в табл. 2.3.

Рис. 2.1

2.4. Рассчитайте и запищите в табл. 2.2 и 2.3 следующие величины:

а) добротность контура при разных значениях емкости С1, С2, С3, Скр:

  

б) значения периода свободных колебаний Tс при С=С2 и С=С3:

Tс =  =

в) корни характеристического уравнения р1 и р1, величины декремента затухания Δ и логарифмического декремента затухания αTс при С=С2 и С=С3, используя формулы:

Р1,2=-α±jωс, α=; ; ;

; αTс=lnΔ.

2.5. Рассчитайте и запишите в табл. 2.3 корни характеристического уравнения р1 и р2

при С=С1 и С= Скр:

Р1,2=

2.6. Покажите на комплексной плоскости расположение корней характеристического уравнения при различных значениях емкости С1, Скр, С2, С3 с указанием соответствующей величины добротности Q.

3. Задание для работы в компьютерном классе

3.1 Загрузите программу FASTMEAN.

3.2. Постройте на экране дисплея схему последовательного RLC-контура, показанного на рис. 2.1 (приложение, пп.1, 2). Ко входу контура подсоедините источник напряжения. Смоделируйте источник прямоугольных импульсов с tи = 200 мкс.

Задайте следующие параметры источника напряжения:

«Тип источника – меандр

«Частота (f)» – 1 кГц

«Коэффициент заполнения (К)» – 20%

«Макс.напряжение (Umax)» – 1 В

«Мин.напряжение (Umin)» – 0 В

«Длительность фронта (tfr)» – 1 нс

«Задержка включение (delay)» – 0 пер

3.3. Задайте значения параметров пассивных элементов RLC-контура, пользуясь табл. 2.1. В качестве параметра емкости С выберите значение С1. Рассчитайте временные характеристики ,  и , для этого выберите в меню «Анализ» → «Переходный процесс». Выведите на дисплей график входного напряжения, а также графики напряжений на элементах R, L и С. Конечное время в меню «Переходный процесс» возьмите равным 400 мкс, число точек 1000.

3.4. Повторите моделирование для емкости Скр.

3.5. Повторите моделирование при С=С2. На дисплей выведите графики входного напряжения и . По полученному графику  с помощью линейки определите величину периода свободных колебаний Tс и значения амплитуд напряжений ucсв(t) и ucсв(t+Tc). Рассчитайте величину декремента затухания Δ и занесите Δ и Tс в табл. 2.2. Обратите внимание на то, что при определении ucсв(t) и ucсв(t+Tc) в интервале времени 0 ≤ t ≤ tи значения этих величин, рассчитанные на ПК, составляет сумму собственной и вынужденной составляющих: uc(t) = ucсв(t)+ ucвын(t).

3.6. Повторите п. 3.5 при С=С3.

3.7. Постройте и зарисуйте временные зависимости входного напряжения и при С=С3.

3.8. Постройте и зарисуйте временные зависимости входного напряжения и   при С=С3.

4. Указания к защите

4.1. Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- схему исследуемой цепи;

- расчетные формулы и таблицы с результатами предварительного расчета и анализа на ПК;

- графики рассчитанных на ПК временных зависимостей ,  и  с указанием соответствующего режима и величины добротности контура Q;

- заполненные табл. 2.2 и 2.3;

- на комплексной плоскости показать расположение корней характеристического уравнения, рассчитанных согласно пп. 2.4, 2.5;

- выводы о влиянии величины емкости на добротность контура, период собственных колебаний, декремент затухания и длительность переходного процесса;

- графики напряжений.

4.2. Подготовиться к ответам на вопросы и решению типовых задач.

Контрольные вопросы

1. Какие колебания возникают в последовательном колебательном контуре при ступенчатом воздействии, при отключении воздействия, при воздействии прямоугольного импульса?

2. Какие режимы собственных колебаний возможны в последовательном колебательном контуре, и чем они определяются?

3. Какие корни характеристического уравнения соответствуют каждому из этих режимов?

4. Какой физический смысл имеют вещественная и мнимая составляющие комплексно-сопряженных корней характеристического уравнения?

5. Какими соотношениями связаны параметры RLC-контура для каждого режима?

6. Как рассчитать значения Скр, Lкр, Rкр?

7. Как должны измениться потери в контуре (значение емкости С, индуктивности L), чтобы критический режим перешел в апериодический? колебательный?

8. Может ли частота свободных колебаний ωсв в контуре RLС быть выше (равна, ниже) резонансной частоты ωо этого же контура?

9. Что понимают под начальными условиями для RLС-контура?

10. Как величина добротности контура влияет на режим собственных колебаний?

11. Как величина добротности влияет на период собственных (свободных) колебаний, декремент затухания и длительность переходного процесса?

Лабораторная работа 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ОДИН РЕАКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И РЕЗИСТОР Цель работы Экспериментальное исследование переходных процессов в RC-цепи при воздействии прямоугольного импульса напряжения.

Лабораторная работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ РЕЗОНАНСНОМ КОНТУРЕ Экспериментально исследовать переходные процессы в последовательном колебательном контуре RLC при воздействии прямоугольного импульса.

Лабораторная работа 4

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СПЕКТРА КОЛЕБАНИЙ ПАССИВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПЬЮ Изучение спектрального метода анализа электрических цепей.

Лабораторная работа 5

АНАЛИЗ ЧАСТОТНЫХ И ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАССИВНОГО И АКТИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ с использованием программы FASTMEAN

Лабораторная работа № 6

Снятие рабочих характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Тема 1.9. Электрические машины постоянного тока

Студент должен знать:

·  устройство, назначение, принцип действия машин постоянного тока, ее обратимость.

Уметь:

· определять характеристики  генератора и двигателя постоянного тока.

Устройство, назначение, принцип действия электрической машины постоянного тока: магнитная цепь, коллектор, обмотка якоря.

 Генераторы постоянного тока: генератор с независимым возбуждением, генератор с постоянным возбуждением, генератор с последовательным возбуждением, генератор смешанного возбуждения.

Электродвигатели постоянного тока: общие сведения; двигатели параллельного возбуждения; двигатели последовательного и смешанного возбуждения; пуск в ход, регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

Методические указания

Электрическими машинами называются устройства, предназначенные для преобразования механической энергии в электрическую или электрической в механическую. В первом случае они называются генераторами, во втором – двигателями.

Электрические машины постоянного тока находят применение на электрическом транспорте, шахтных подъемниках и пр.

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на то, что одна и та же машина может работать и в качестве генератора и в качестве двигателя в зависимости от подведенной энергии. Это является отличительной особенностью электрических машин постоянного тока от прочих.

Вопросы для самоконтроля:

Перечислить основные конструктивные узлы машины постоянного тока, их назначение.

Какие условия должны быть соблюдены для самовозбуждения генератора постоянного тока?

Почему в момент пуска двигатель потребляет значительный ток? Какова роль противо-эдс?

 Как регулируется частота вращения электродвигателей?

Почему у двигателя параллельным возбуждением скоростная характеристика называется жесткой?


Элементы электрических цепей постоянного тока