Зарегистрировано «___»_____20___г.

________ __________________________

Подпись (расшифровка подписи)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ Государственное АВТОНОМНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования

Белгородский государственный национальный исследовательский университет

(НИУ «БелГУ»)

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ

АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

8303.210700.099. ПЗКР

Курсовая работа по дисциплине «Теория электрических цепей»

студента дневного отделения 2 курса группы 83001208

Гончарова Павла Александровича

Научный руководитель:

ассистент кафедры ИТСиТ

И.А. Старовойт

БЕЛГОРОД, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА

ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ 5

1.1 Описание классического метода расчета

параметров переходных процессов в электрических цепях 7

2 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

С ДВУМЯ РЕАКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ 11

2.1 Определение основных параметров

электрической цепи в начале переходного режима

и в принужденном режиме 11

2.2 Определение характеристик переходных процессов

классическим методом 16

2.3 Графики зависимости токов и напряжений от времени 20

2.4 Расчет экстремумов и точек перегиба на графике 24

2.5 Определение обобщенных характеристик цепи 26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 29

ПРИЛОЖЕНИЕ А 30

ВВЕДЕНИЕ

Процессы, при которых параметры в цепи могут изменяться как мгновенно, так и не скачкообразно, играют важную роль в радиотехнике и электронике. Инженеры полученные знания для вычисления характеристик цепи для ее корректной работы. Данная курсовая работа посвящена изучению переходных процессов.

Целью работы является возрастание производительности работы электрооборудования, вследствие чего снижение финансовых расходов на эксплуатацию и уход за оборудованием.

Исходя из этого задачи, которые ставит курсовая работа, выглядят следующим образом:

1. Провести анализ литературных источников;

2. Описать классический метод расчёта переходных процессов в линейных электрических цепях;

3. Определить начальные и конечные условия для всех токов и напряжений в цепи;

4. Построить качественные графики;

5. Рассчитать характеристики переходных процессов классическим методом;

6. Построить точные графики переходного процесса;

7. Рассчитать и построить обобщённые характеристики цепи.

В данной курсовой работе больше всего внимания уделено классическому методу анализа расчета переходных процессов.

Актуальностью работы является исследование переходных процессов, которое покажет какие параметры электрической цепи могут изменяться мгновенно, что может повлиять за собой нарушение работы электрооборудования.

Объектом курсовой работы является определение характеристик переходных процессов.

Предметом курсовой работы является анализ переходных процессов в электрических цепях.

Курсовая работа состоит из содержания, введения, основной части, заключения, списка использованных источников.

1 Анализ существующих методов рассчета переходных процессов в электрических цепях

Переходные процессы возникают в электрических цепях при различных воздействиях, приводящих к изменению их режима работы, т.е. при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например ключей, переключателей для включения или отключения источника или приёмника энергии, при обрывах цепи, при коротких замыканиях отдельных участков цепи и т.д. Физической причиной возникновения переходных процессов в цепях является наличие в них катушек индуктивности и конденсаторов, т.е. индуктивных и емкостных элементов в соответствующих схемах замещения. Объясняется это тем, что энергия магнитного и электрического полей этих элементов не может измениться скачком при коммутации в цепи.

Во время переходных процессов величины токов в отдельных ветвях и напряжения на отдельных элементах могут превышать значения, соответствующие установившемуся режиму, в несколько раз. После окончания переходного процесса устанавливается новый режим, который определяется только внешними источниками энергии. При отключении внешних источников энергии переходный процесс может возникать за счет электромагнитной энергии, накопленной до начала переходного режима в индуктивных и емкостных элементах цепи. При расчете начало отсчета времени переходного процесса совмещают с моментом коммутации, причем через - обозначают момент времени, непосредственно предшествующий коммутации, а через - момент времени, следующий непосредственно за коммутацией. При рассмотрении переходных процессов исключается электрическая дуга, которая возникает при включении и выключении цепи. Чтобы исключить влияние электрической дуги считается, что ключ замыкается или размыкается мгновенно, и в момент времени коммутация уже произошла.

Скачкообразный переход от одного установившегося режима к другому потребовал бы скачкообразного изменения запасенной энергии, что является возможным, только если мощность источников энергии является бесконечно большой. В связи с тем, что любой реальный источник энергии может отдавать только конечную мощность, общая энергия, запасенная в цепи, может изменяться только плавно. В связи с этим используются следующие два закона коммутации:

1. Первый закон коммутации - ток через индуктивный элемент непосредственно до коммутации равен току через этот же индуктивный элемент непосредственно после коммутации.

2. Второй закон коммутации - напряжение на конденсаторе непосредственно до коммутации равно напряжению на конденсаторе непосредственно после коммутации.

Эти законы можно записать в математическом виде, выглядят они следующим образом:

1. 

2. 

Законы коммутации могут не выполняться в цепях, имеющих узлы с ветвями, содержащими только емкости и источники тока, или контуры с ветвями, которые содержат только индуктивности и источники напряжения. Коммутация в таких цепях называется некорректной.

Основными методами в линейных цепях, которые используется для анализа переходных процессов, являются:

1. классический метод, заключающийся в непосредственном интегрировании дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное состояние цепи

2. операторный метод, заключающийся в решении системы алгебраических уравнений относительно изображений искомых переменных с последующим переходом от найденных изображений к оригиналам

3. частотный метод, основанный на преобразовании Фурье и находящий широкое применение при решении задач синтеза

4. метод расчета с помощью интеграла Дюамеля, используемый при сложной форме кривой возмущающего воздействия

5. метод переменных состояний, представляющий собой упорядоченный способ определения электромагнитного состояния цепи на основе решения системы дифференциальных уравнений первого прядка, записанных в форме Коши

Наиболее распространенными я являются классический и оперативный методы. Первый обладает физической наглядностью и удобен для расчёта простых цепей, а второй упрощает расчёт сложных цепей.

В данной курсовой работе для расчетов параметров электрической цепи был использован классический метод расчета.