му. МУ к КР по ТЭЦ-издано (1). Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине Теория электрических цепей

• Название: Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине Теория электрических цепей
• Дата: 04.02.2022
• Размер: 1.88 Mb.
• Имя файла: МУ к КР по ТЭЦ-издано (1).doc
• Тип: Методические указания; #351447
• страница: 1 из 4

С ЕВЕРО-КАЗАХСТАНСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М. Козыбаева

Крашевская Т.И.

Петров П.А.


Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория электрических цепей»

г. Петропавловск 2015 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Северо-Казахстанский государственный университет

им. М. Козыбаева

Крашевская Т.И.

Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория электрических цепей»

г. Петропавловск 2015 г.

Рецензент:

Профессор кафедры ЭиР, д.т.н Кошеков К.Т.

Разработчик:

Крашевская Т.И., старший преподаватель кафедры ЭиР;


Методические указания по выполнению курсовой работы разработаны на кафедре «Энергетика и радиоэлектроника» и предназначены для студентов, обучающихся по специальности 5В071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации».

Методические указания составлены на основании рабочего учебного плана, рабочей учебной программы и УМКД «Теория электрических цепей».

В указаниях рассмотрены вопросы исследования частотных и временных характеристик линейного пассивного четырёхполюсника, а также определение его основных параметров.

Система менеджмента качества СКГУ им. М. Козыбаева

сертифицирована на соответствие требованиям ИСО 9001:2008

Содержание
Введение……………………………………………………………………...41 Структура курсовой работы …………………………………………..5 2 Порядок выполнения курсовой работы………….............................…6 2.1 Расчёт комплексного коэффициента передачи по напряжению четырёхполюсника…………………………………………………….…….6 2.2 Определение переходной характеристики четырёхполюсника классическим методом ………………………………………………….....13

2.3 Определение переходной характеристики четырёхполюсника операторным методом ……………………………………………………..24

2.4 Определение импульсной характеристики четырёхполюсника операторным методом ……………………………………………………..28

2.5 Определение параметров холостого хода, короткого замыкания и - параметров четырехполюсника………………………..33

2.6Определение характеристических параметров четырёхполюсника ………………………………………………………...41

3 Задание на курсовую работу…………………………………………….46

4 Правила оформления курсовой работы……………………………......55

5 Критерии оценивания……………………………………………………57

Заключение………………………………………………………………….58Список литературы…………………………………………………….......59

Приложение А (Образец титульного листа курсовой работы)

Приложение Б (Форма задания к курсовой работе)
Введение
Данные указания предназначены для самостоятельной работы студентов очной и заочной форм обучения специальности 5В071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации».

В методических указаниях даны рекомендации по выполнению курсовой работы, которые можно использовать и при выполнении дипломной работы. Содержание и план выполнения курсовой работы указан в задании на курсовую работу, которое выдается преподавателем на отдельном бланке вместе с исходными данными на курсовую работу.

Однако не следует относиться к данному учебному пособию, как к единственному источнику, которым необходимо руководствоваться при выполнении курсовой работы. Следует обратить внимание на список литературы, приведённой в методических указаниях.

Для успешной защиты курсовой работы необходимо знать основы следующих дисциплин: «Математика 1,2», «Физика».

1 Структура курсовой работы
Структура курсовой работы должна иметь вид:

• 
  Титульный лист (образец в приложении);
  
• 
  Задание к курсовой работе (образец в приложении);
  
• 
  Содержание;
  
• 
  Введение;
  
• 
  Основная часть;
  
• 
  Заключение;
  
• 
  Список использованной литературы.
  

2 Порядок выполнения курсовой работы

2.1 Расчет комплексного коэффициента передачи по напряжению
Часть электрической цепи, рассматриваемая по отношению к любым двум парам, ее выводов, называется четырехполюсником (рисунок 2.1.1).


Рисунок 2.1.1. Четырехполюсник
Выводы четырехполюсника, к которым присоединяется источник электрической энергии, называются входными, а выводы, к которым присоединяется нагрузка, - выходными.

Комплексные частотные характеристики цепи делятся на входные и передаточные. Передаточная функция представляет собой отклик цепи на гармоническое воздействие с частотой ( ) и единичной амплитудой. Но физический смысл этой функции варьируется в зависимости от физического смысла воздействия x(t) и отклика y(t) (рисунок 2.1.1).

К передаточным характеристикам цепи относятся: комплексный коэффициент передачи по напряжению
_(2.1.1)
и комплексный коэффициент передачи по току
_(2.1.2)
представляют собой безразмерные величины, зависящие от частоты.

Зависимости модулей комплексных коэффициентов передачи по напряжению и току от частоты представляют собой амплитудно-частотные характеристики (АЧХ), а зависимости их аргументов от частоты - фазо-частотные характеристики (ФЧХ) четырехполюсника. Эти характеристики имеют важное значение для работы устройств автоматики и радиотехники. В данной курсовой работе рассматривается расчет только коэффициента передачи по напряжению четырёхполюсника.

Расчёт комплексного коэффициента передачи по напряжению рассмотрим для четырёхполюсника, эквивалентная схема которого приведена на рисунке 2.2. Параметры четырёхполюсника: =170 Ом, =270 Ом, L=2 мГ, С=40 мкФ.


Рисунок 2.1.2. Эквивалентная схема четырёхполюсника
Построим комплексную схему замещения заданной электрической цепи, представленную на рисунке 2.1.3.


Рисунок 2.1.3. Комплексная схема замещения цепи
К
(2.1.3)
омплексный коэффициент передачи по напряжению четырёхполюсника определяется выражением:
(2.1.3)

где - комплексное входное напряжение четырехполюсника;

- комплексное выходное напряжение.

Комплексное выходное напряжение найдем из выражения:
(2.1.4)

где - комплексный второй ток;

- комплексное сопротивление катушки.

Определяем комплексные токи для данного четырехполюсника:
(2.1.5)

где - комплексное входное напряжение;

- комплексное входное сопротивление всей цепи четырехполюсника.

Токи в параллельных ветвях определяются следующим выражением:
(2.1.6)
где - комплексный первый ток;

- комплексное сопротивление резистора ;

- комплексное сопротивление резистора ;

- комплексное сопротивление катушки L.
(2.1.7)

где - комплексный первый ток;

- комплексное сопротивление резистора ;

- комплексное сопротивление резистора ;

- комплексное сопротивление катушки L.

Определяем комплексное входное сопротивление цепи:
(2.1.8)
где - комплексное сопротивление резистора ;

- комплексное сопротивление резистора ;

- комплексное сопротивление катушки L.

После элементарных преобразований комплексное входное сопротивление цепи принимает вид:
(2.1.9)
где , , , и - индивидуальные численные значения выбранные для своего варианта и соответственно равные 170 Ом, 270 Ом, 40 мкФ, 2мГн, а j – комплексная постоянная численно равная .

Полученное выражение для комплексного входного сопротивления четырехполюсника (2.9) подставляем в выражение для первого тока (2.6), тогда получим:
(2.1.10)
Полученное выражение для первого тока (2.10) подставляем в выражение для второго тока (2.7) и получаем следующее выражение:



(2.1.11)
Определяем комплексное выходное напряжение заданной цепи, подставляя выражение второго тока (2.11) в выражение (2.4):
(2.1.12)
Подставляем полученную дробь (2.12) в выражение для получения комплексного коэффициента передачи по напряжению (2.1):
(2.1.13)
После сокращения выражение для комплексного коэффициента передачи принимает вид:

(2.1.14)

Комплексный коэффициент передачи по напряжению в показательной форме имеет вид:
(2.1.15)
где - модуль коэффициента передачи по напряжению, соответственно являющийся функцией АЧХ;

- аргумент коэффициента передачи по напряжению, соответственно являющийся функцией ФЧХ.
В результате аналитические выражения для АЧХ и ФЧХ представляют собой соответственно:
(2.1.16)
(2.1.17)

Анализ аналитических выражений и графиков частотных характеристик цепей позволяет сделать выводы об их избирательных свойствах, коэффициентах передачи, о возможности резонансных явлений.

Графики АЧХ и ФЧХ построены в системе Mathcad 2001 Professional и приведены на рисунке 2.1.4.


Рисунок 2.1.4. Графики АЧХ и ФЧХ комплексного коэффициента передачи по напряжению
2.2 Определение переходной характеристики четырехполюсника классическим методом

2.2.1 Общая схема применения классического метода
Переходной характеристикой линейной цепи, не содержащей независимых источников энергии, называется отношение реакции этой цепи на воздействие неединичного скачка напряжения или тока к высоте этого скачка при нулевых начальных условиях:
(2.2.1)

Для определения переходных характеристик линейной цепи в общем случае необходимо рассмотреть переходные процессы, имеющие место в данной цепи при воздействии на неё единичного скачка напряжения. Это может быть выполнено с помощью классического или операторного метода анализа переходных процессов.

Определим основные этапы классического метода расчёта переходной характеристики четырёхполюсника, считая реакцией цепи напряжение на его выходных зажимах.

1) Производится анализ цепи до коммутации, из которого определяются конечные значения функций, то есть токи и напряжения в цепи в момент времени, непосредственно предшествующий коммутации (t=0_).

2) Определяются независимые начальные условия. Независимые начальные условия представляют собой токи индуктивностей и напряжения ёмкостей в момент времени (t=0). Независимые начальные условия определяются с помощью законов коммутации.

3) Составляется система дифференциальных уравнений Кирхгофа, описывающая процесс в цепи после коммутации. Искомый ток (или напряжение) представляют в виде суммы установившегося и свободного режимов цепи.

4) Находится частное решение системы неоднородных дифференциальных уравнений, то есть определяются токи и напряжения, соответствующие установившемуся режиму. Установившийся режим цепи, обусловлен действием источников энергии, поэтому установившиеся токи (или напряжения) в случае постоянного или синусоидального напряжения могут быть найдены обычными методами расчёта установившегося процесса в цепи после коммутации.

5) Находится общее решение системы однородных дифференциальных уравнений, то есть определяется свободный ток (или напряжение).

На этом этапе:

а) составляют характеристическое уравнение цепи и находят его корни;

б) определяют общий вид свободной составляющей тока или напряжения. Выражение свободного тока определяется видом корней характеристического уравнения. При различных вещественных корнях выражение свободного тока имеет вид:

(2.2.2)
где А₁ и А₂ – постоянные интегрирования;

р₁ и р₂ – корни характеристического уравнения.

В случае пары комплексно-сопряжённых корней свободный ток записывается в виде:
_{ } (2.2.3)
где А и  - постоянные интегрирования;

_{ } - частота свободных колебаний в цепи;

 - коэффициент затухания

(числовые значения  и _{ } определяются корнями характеристического уравнения в цепи _{ }.

в) определяются зависимые начальные условия, то есть значения токов и их производных в начальный момент времени (t=0);

г) находятся постоянные интегрирования. Для цепи второго порядка постоянные интегрирования определяются из условия (2.2.4) для случая различных вещественных корней, из условия (2.2.5) – для случая пары комплексно-сопряжённых корней:
(2.2.4)
(2.2.5)
6)