Главная страница
Навигация по странице:

  • Фатхиев А.Р.

    		•

    ТОЭ методы расчета электрических цепей. Методы расчета электрических цепей, содержащих четырехполюсники. Курсовая работа методы расчета электрических цепей, содержащих четырехполюсники и управляемые элементы


    Скачать 0.73 Mb.
    НазваниеКурсовая работа методы расчета электрических цепей, содержащих четырехполюсники и управляемые элементы
    АнкорТОЭ методы расчета электрических цепей
    Дата11.05.2022
    Размер0.73 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаМетоды расчета электрических цепей, содержащих четырехполюсники .doc
    ТипКурсовая
    #521750


    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

    УНИВЕРСИТЕТ

    КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

    КУРСОВАЯ РАБОТА



    Методы расчета электрических цепей, содержащих четырехполюсники и управляемые элементы



    Выполнил:

    студент группы

    Проверил:

    Фатхиев А.Р.


    УФА – 2006
    ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
    В работе исследуется установившийся и переходный режимы в электрической цепи, изображенной на рисунке 1.


    Рис. 1


    1. Построить схему пассивного четырехполюсника П.

    2. Записать выражения для А-параметров пассивного четырехполюсника в функции частоты. Рассчитать эти параметры на заданной частоте. Проверить принцип взаимности.

    3. Рассчитать А- параметров усилителя, используя линейную схему замещения с зависимыми источниками.

    4. Рассчитать А- параметров каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников.

    5. Определить входное сопротивление усилителя, нагруженного на резистор Rн.

    6. Найти коэффициент передачи по напряжению Kп пассивного четырехполюсника, нагруженного на сопротивление RвхА.

    7. Найти коэффициент передачи по напряжению KА усилителя, нагруженного на сопротивление Rн.

    8. Найти коэффициент передачи по напряжению K каскадного соединения четырехполюсников.

    9. Рассчитать комплексную частотную характеристику по напряжению для пассивного четырехполюсника, нагруженного на сопротивление RвхА.

    10. Рассчитать комплексную частотную характеристику по напряжению каскадного соединения пассивного и активного пассивного четырехполюсников.

    11. Построить частотные характеристики АЧХ и ФЧХ в одной системе координат.

    12. Составить схему для расчета переходного процесса, возникающего при подключении синусоидального источника ЭДС к RС цепи, нагруженной на сопротивление RвхА.

    1ZAD6-657483-4

    Y ; Z ; Z

    f=50Гц

    R =0KOм

    R =0,4 KOм

    С =0 МКФ

    R =1 KОм

    С =0,1МкФ

    R =1,5КOм

    С =0,2МкФ

    Rn=2,4 KOм

    U=50МВ

    L=20º

    Усилитель А

    1. Построить схему пассивного четырехполюсника .
    Исходная схема пассивного четырехполюсника, соответствующая приведенной распечатке, показана на рисунке 2.
    Рис.2


    1. Записать выражения для А-параметров пассивного четырехполюсника в функции частоты. Рассчитать эти параметры на заданной частоте. Проверить принцип взаимности.


    А-параметры пассивного четырехполюсника в функции частоты можно рассчитать, используя формулы А-параметров для П- образных четырехполюсников.




    B=Z

    C=Y +Y +Z Y Y

    D=1+Z Y
    w=2πf

    X =

    X = =0,318*10 Oм

    X = =0,159*10 Oм

    Z =0,4*10 Ом

    Y =2.5*10

    Z =10 - j 0,318*10 Ом

    Z =1,5*10 - j0,159*10 Ом

    Y =5.88*10 +6.23j*10

    =1+(10 - j 0,318*10 )(5.88*10 +6.23j*10 )=1+2-j0.124=3-j0.124

    =10 -j0,318*10 Ом

    =2.5*10 +5.88*10 +6.23j*10 +(10 - j 0,318*10 )(2.5*10 )(5.88*10 +6.23j*10 )=

    =2.5*10 +5.88*10 +6.23j*10 +(2.5-j79.5)( 5.88*10 +6.23j*10 )=

    =2.5*10 +5.88*10 +6.23j*10 +496.755*10 -j31.171*10 =

    =7473.43*10 -j249.4*10

    =1+(10 - j 0,318 *10 ) 2.5*10 =1+2.5-j79.5=3.5-j79.5
    Проверим принцип взаимности:

    AD-BC=1

    (3-j0.124)( 3.5-j79.5)-( 10 -j0,318*10 )(7473.43*10 -j249.4*10 )=

    10.5-j238.5-j0.434-9.858-7.473+j0.2494+j237.66+7.93=1.09-1j

    AD - BC≈1.

    3. Рассчитать А- параметров усилителя, используя линейную схему замещения с зависимыми источниками.
    Исходная схема усилителя показана на рис.
    рис.3(a)

    Схема замещения


    рис.3(б)


    h =10 Oм

    h

    h

    Cм

    R =4 Oм














    A= = = -13.23*10

    B= = =-18.23Oм

    C= = =-0.0143*10
    D= = =-0.0143

    1. Рассчитать А – параметры каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников.



    Каскадное соединение пассивного и активного четырехполюсников приведено на рис. 4.



    Рис.4

    - параметры каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников рассчитываются по формулам:

    ||А||=||А’||*||А’’||=

    = =

    =

    .Определить входное сопротивление усилителя, нагруженного на резистор Rн(2200 Ом).

    а) по схеме замещения

    , так как

    б) по А- параметрам усилителя


    = Oм

    1. Найти коэффициент передачи по напряжению Kп пассивного четырехполюсника, нагруженного на сопротивление RвхА.




    = =0.005353+j0.037



    = =

    = =399.618-j4.771

    7. Найти коэффициент передачи по напряжению KА усилителя, нагруженного на сопротивление Rн.


    = - = -112.12

    8. Найти коэффициент передачи по напряжению K каскадного соединения четырехполюсников.

    а) по А-параметрам каскадного соединения четырехполюсников с активной нагрузкой


    = =

    = = -0.595-j4.145

    б) по коэффициентам передачи КП и КА четырехполюсников



    (0.005353+j0.037)* (-112.12)= -0.6-j4.148

    9. Рассчитать комплексную частотную характеристику по напряжению для пассивного четырехполюсника, нагруженного на сопротивление RвхА


    =0.005353+j0.037=0.0372*

    Табл.

    f
    Mod(Kп(f))
    φп(f), град.

    1
    0.000758
    89.83

    10
    0.0074
    88.81

    50
    0.0372
    81.76

    100
    0.0716
    74.28

    150
    0.1012
    67.83

    200
    0.1262
    62.54

    400
    0.193
    49.62

    800
    0.272
    38.13

    1200
    0.318
    30.43

    1600
    0.346
    24.93





    Рис.5



    Рис.6

    10. Рассчитать комплексную частотную характеристику по напряжению каскадного соединения пассивного и активного пассивного четырехполюсников (табл. 2).



    (-112.12)*( 0.005353+j0.037000)=-0.60-j4.15=4.17*
    Табл. 2

    f
    Mod(K(f))
    φ(f), град.

    1
    0.085
    269.83

    10
    0.8296
    268.81

    50
    4.17
    261.77

    100
    8.03
    254.28

    150
    11.35
    247.83

    200
    14.15
    242.54

    400
    21.64
    229.62

    800
    30.49
    218.13

    1200
    35.65
    210.43

    1600
    38.79
    204.93




    Рис.7



    Рис.8


    1. Частотные характеристики АЧХ и ФЧХ построить в одной системе координат.

    По полученным в п. 10 данным, на рисунке 5 построена АЧХ пассивного четырехполюсника, а на рисунках 7 и 8 построены соответственно АЧХ и ФЧХ каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников. Исследуемая схема является фильтром высоких частот, поскольку она имеет максимальный коэффициент передачи на большей частоте. Максимальное значение коэффициента передачи цепи примерно составляет величину Кmax ≈ 45. Полоса прозрачностиK>Кmax/√2 ≈ 31,82, то есть fСР ≈ Гц. Отсюда, полоса пропускания фильтра Гц

    1. Расчет переходного процесса, возникающего при подключении синусоидального источника ЭДС



    к RС цепи, нагруженной на сопротивление RвхА. Переходный процесс рассчитан на частоте  = 314 с-1.

    Переходный процесс рассчитывается по схеме, представленной на рисунке 10. После коммутации получается двух контурная цепь второго порядка с нулевыми начальными условиями для напряжения на емкости. Поскольку коэффициент передачи не зависит от частоты усилитель представляется входным сопротивлением RвхА.



    Рисунок 9.

    Входное напряжение усилителя uA(t) определяется по зависимости:

    .

    Принужденную составляющую напряжения uAПР(t) рассчитываем с помощью коэффициента передачи в комплексной форме:



    Оригинал напряжения uAПР(t):

    В.

    Свободная составляющая напряжения uAСВ(t) определяется классическим способом. Для этого методом входного сопротивления определим корни характеристического уравнения по схеме (рисунок 10).



    Рисунок 10.

    Входное сопротивление схемы:



    Найдем корни характеристического уравнения :

    Zвх(p)=0








    Тогда

    где p1, p2 – корни характеристического уравнения, A1, A2 – постоянные интегрирования.

    A1, A2 находим из зависимых начальных условий

    Тогда



    Для определения зависимых начальных условий из схемы, приведенной на рисунке 12, в момент коммутации (t=0).



    Рисунок 11.

    Очевидно, что

    e(0)=0.05sin(wt+20)

    e(0)=0.05sin20=0.017 B



    B

    А



    i (0)=i (0)* =0.00001025* =0.000005677A

    U =1207.14*0.000005644=6.85*10 В

    Напишем законы Кирхгофа для рис.10



    Продифференцируем уравнения и найдем













    =-0.02405 А

    =-29,03762 В

    Найдем постоянные интегрирования А1 и А2 из уравнений:



    =-29037,62


    Тогда А1 =1.022 ; А2=4.007 .



    Напряжение на сопротивлении нагрузки RH определяем через коэффициент передачи усилителя КА:





    График , представленный на рисунке 12. На рисунке 12(а)- , а на рисунке 12(б) –



    13(а)


    13(б)
    Из графиков на рисунках 13, видно, что переходный процесс является апериодическим и за время t = 0,000185 c свободная составляющая практически полностью затухает.


    ЗАКЛЮЧЕНИЕ


    В рамках курсовой работы проведен анализ цепи с пассивным четырехполюсником и гармонический источник ЭДС. В работе определены параметры пассивного и активного четырехполюсников, их каскадного соединения. Исследована частотная характеристика, коэффициента передачи схемы. Проведен расчет переходного процесса при подключении цепи к источнику гармонического напряжения. В результате расчетов было установлено, что исследуемая схема является фильтром высоких частот. Полоса пропускания фильтра от Гц. На частоте 50 Гц усиливает входной сигнал в 4,17 раз, а сдвиг по фазе входного сигнала составляет 261,770. Переходный процесс в схеме является апериодическим.

    В рамках курсовой работы были приобретены практические навыки теоретического анализа электрической цепи с усилительным элементом. При этом были использованы методы анализа сложных цепей, содержащих многополюсные элементы, методы анализа цепей в частотных областях и методы расчета переходных процессов.

    Список используемой литературы:

    1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. - М.: Высшая школа, 1991.-622 с.

    2. Задание на курсовой расчет по курсам ТОЭ и Основы теории цепей. Кудин В.А., Кузовкин В.А. и др. – М.: Моск. энерг. ин-т, 1985. – 40 с.

    3. Зевеке З.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. – М.: Энергоатомиздат,1989.-528 с.

    4. Лосев А.К., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: Учеб. Для вузов.- Л.: Энергоиздат,1981.- 536 с.

    5. Грахов П.А. Лекции по ТОЭ.

    написать администратору сайта