Курсовая работа: Расчет источника гармонических колебаний (ИГК)

Курсовая работа: Расчет источника гармонических колебаний (ИГК)

Скачать бесплатную работу можно по короткой ссылке. Ознакомится с содержимым можно ниже.

1.Расчет источника гармонических колебаний (ИГК)……………………6
1.1. Определить все токи, показания вольтметра и амперметра электромагнитной системы…………………….7
1.2 Составить и рассчитать баланс мощностей…………………………8
1.3 Записать мгновенные значения тока и напряжения первичной обмотки трансформатора ТР и построить их волновую диаграмму………………………8
1.4 Представить исходную схему ИГК относительно первичной обмотки трансформатора эквивалентным источником (напряжения или тока). Определить его параметры и значение тока в первичной обмотке трансформатора. Сравнить значение тока со значением, полученным в п. 1.1………………………9
1.5 Определить значения Mnq, Mnp, Lq, Lp ТР из условия, что индуктивность первичной обмотки Ln известна, U1=5В, U2=10В, а коэффициент магнитной связи обмоток k следует выбрать самостоятельно из указанного диапазона: 0,5 < k < 0,95 (n, p, q – номера индуктивностей ТР)………………………10 2. Расчет и анализ четырехполюсника……………………………12 2.1 Рассчитать токи и напряжения методом входного сопротивления (или входной проводимости), построить векторную диаграмму токов и напряжений…………………………12 2.2 Записать мгновенные значения u1 = u3= uвх, iвх и uвых определить сдвиг по фазе между выходным и входным напряжениями, а так же отношение их действующих значений…………………………14 2.3 Определить, какое реактивное сопротивление нужно подключить к выходным зажимам четырехполюсника, чтобы uвх и iвх совпадали по фазе. Если при заданных значениях элементов схемы не удается получить требуемый результат (это должно быть теоретически обосновано), то для его достижения следует подключить реактивное сопротивление к входным зажимам параллельно четырехполюснику. В обоих случаях при этом необходимо определить входное сопротивление (проводимость), входной ток и добротность колебательного контура. Сравнить эти результаты с полученными в п.2.1…………………………14 2.4 Определить передаточные функции четырехполюсника………………15 2.5 Определить и построить амплитудно- и фазочастотные характеристики. Используя частотные характеристики, определить uвых при заданном uвх. Сравнить результат с полученным в п.2.2…………………………15 2.6 Построить годограф – линию семейства точек комплексной передаточной функции при разных частотах в диапазоне частот от 0 до ∞ на комплексной плоскости…………………………17 3. Расчет установившихся значений напряжений и токов электрических цепях при несинусоидальном воздействии…………………………18 3.1 Рассчитать законы изменения тока и напряжения частотным методом, представив напряжение в виде ряда Фурье до пятой гармоники………………18 3.2 Построить графики,в одном масштабе времени один под другим, где, и – суммарные мгновенные значения. Сравнить графики, с соответствующими в пп. 3.1, 3.2, сделать выводы…………………19 3.3 Определить действующие значения несинусоидальных токов и напряжений (см. п. 3.1), а также активную мощность, потребляемую четырехполюсником, реактивную мощность, коэффициенты формы кривых……………………………20 33.4 Заменить несинусоидальные кривые, эквивалентными синусоидами…………………21 4. Расчет переходных процессов классическим методом……………………22 4.1 Определить и построить переходную и импульсную характеристики цепи для входного тока и выходного напряжения. Показать связь этих характеристик с передаточными функциями, АЧХ…………………22 4.2 Рассчитать и построить графики изменения тока и напряжения четырёхполюсника при подключении его к элементам с напряжением в виде ряда Фурье до пятой гармоники…………………….24 4.3 Рассчитать и построить графики напряжения на выходе и на емкостях, а также токи на входе и в индуктивностях в квазиустановившемся режиме на интервале методом припасовывания…………………….27 Выводы………………29 Список литературы………….………30 [/tab][[tab title="Введение"] Предметом курсовой работы является исследование схемы электрической цепи, структурная и функциональная схемы которой показаны на рис. 1.а и 1.б, соответственно. Схема источника гармонических колебаний состоит из источника ЭДС и тока одинаковой частоты и пассивных элементов разного характера, соединенных определенным образом (см. рис. 1.б). Роль первичной обмотки линейного трансформатора (ТР) выполняет индуктивность L1, входящая в состав источника. При этом последовательно с индуктивностью не включен источник тока и ток в этой ветви не равен нулю. Напряжение вторичной обмотки ТР подается на вход повторителя, собранного на операционном усилителе (ОУ) DA1. Ориентировочные параметры такого усилителя следующие МОм, Ом, МГц, где – коэффициент усиления по напряжению, а – верхняя рабочая частота. Для работы ОУ к нему необходимо подвести напряжение питания В. В приведенных ниже расчетах характеристики ОУ идеализированы. При этом считается, что входная проводимость и выходное сопротивление равны нулю, а коэффициент усиления имеет бесконечно большое значение. Выходное напряжение повторителя, мощность входного сигнала равна нулю, а мощность выходного может принимать любое значение в зависимости от нагрузки. Напряжение со вторичной обмотки ТР подается на инвертирующий вход компаратора – порогового элемента, преобразующего гармоническое (синусоидальное) колебание в разнополярные импульсы прямоугольной формы: В при, В при . Компаратор собран на ОУ DA2 с разомкнутой отрицательной обратной связью (ООС). В цепи без ООС коэффициент усиления ОУ оказывается чрезвычайно большим и синусоидальный сигнал преобразуется в прямоугольный. Следует обратить внимание, что напряжение и находятся в противофазе. Токи во вторичных обмотках ТР для идеальных ОУ равны нулю, поэтому нагрузка трансформатора никакого влияния на активный двухполюсник не оказывает. Переключатель Кл позволяет переключать заданную схему четырехполюсника либо к выходу повторителя, либо к выходу компаратора. Переключение из одного положения в другое происходит мгновенно. В исходном (начальном) состоянии переключатель Кл находится в положении 1. Изменение положения переключателя вызывает в схеме четырехполюсника изменение режима работы и возникновение переходного процесса. [/tab][tab title="Заключение"] В курсовой работе была исследована электрическая цепь, состоящая из активного двухполюсника – источника гармонических колебаний (ИГК), линейного трансформатора, компаратора, повторителя напряжения, переключателя и четырехполюсника. В первой части работы был проведен расчет ИГК по известным данным. Расчет проводился двумя методами: 1) методом контурных токов, благодаря которому удалось найти все токи в источнике гармонических колебаний, а также показания приборов; 2) методом эквивалентного источника тока, что позволило проверить расчет тока в первичной обмотке трансформатора. Метод контурных токов целесообразно применять для расчета всех значений токов и напряжений в схеме, а метод эквивалентного источника – для расчета тока или напряжения на одном элементе. Баланс мощностей показал правильность определения остальных токов и напряжений в схеме ИГК. Во второй части был приведен расчет четырехполюсника методом входного сопротивления. Были построены векторные диаграммы токов и напряжений четырехполюсника, наглядно иллюстрирующие проведенные расчеты и показывающие отсутствие противоречий в них. Были получены параметры четырехполюсника в виде матрицы А, с помощью которой были проверены значения входного тока и выходного напряжения цепи. Далее было определено реактивное сопротивление, которое нужно подключить к выходным контактам четырехполюсника для совпадения по фазе входного тока и напряжения. Цепь при этом стала находиться в режиме резонанса, что привело к росту входного тока и уменьшению входного сопротивления. Для определения передаточной функции четырехполюсника комплексное сопротивление конденсатора было представлено в виде функции от частоты. Находя модуль и аргумент передаточной функции, были построены АЧХ, ФЧХ и годограф передаточной функции. Переходная и импульсная характеристики были рассчитаны классическим методом, однако могли быть получены из передаточной функции четырехполюсника с помощью предварительной замены jω на s (перехода от преобразования Фурье к преобразованию Лапласа). Импульсная характеристика, в частности, представляет собой оригинал передаточной функции. Далее ключ КЛ был переведен в положение 2, и входное напряжение стало подаваться через компаратор, т.е иметь вид прямоугольных разнополярных импульсов. Расчет входного тока и выходного напряжения в течение первого периода входного сигнала с учетом запаса энергии на реактивных элементах был произведен классическим методом по законам Кирхгофа. Расчет схемы в квазиустановившемся режиме был проведен методом припасовывания. Применение классического метода более трудоёмко в аналитическом плане, зато позволяет получить более точные результаты. В целом, приоритет каждого из методов при решении задач зависит от вида схемы цепи и необходимой точности результата. Все методы дополняют друг друга при решении сложных задач и позволяют провести проверку результатов, полученных одним из них. Исследование электрической цепи различными методами позволило закрепить теоретический материал и применить изученный материал к расчету конкретной схемы. [/tab][/tabgroup]

Поиск в базе готовых дипломных работ.