Информационно-измерительная техника
.docx
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Кафедра «Системы электроснабжения»
Контрольная работа
по дисциплине: «Информационно- измерительная техника»
КТ14-ЭЭ(БТ)ЭС-420
Выполнил: Фарига П.Н.
Проверил: доцент Кабалык Ю.С.
Хабаровск
2017
Исходные данные
Вариант № 09-001
Шифр- КТ14-ЭЭ(БТ)ЭС-420
Основная характеристика измерительного преобразователя:
|
Uвх, В |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
110 |
|
Uвых, В |
0,373 |
0,567 |
1,021 |
0,903 |
1,13 |
2,155 |
3,198 |
3,47 |
3,035 |
4,617 |
5,318 |
Основная характеристика измерительного преобразователя:
|
Iвх, А |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
|
Iвых, мА |
0,411 |
0,927 |
1,795 |
1,932 |
2,689 |
3,564 |
3,868 |
4,995 |
5,516 |
4,033 |
Решение
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КРИВЫХ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА ЭЛЕКТРОВОЗА
Разложить кривую тока электровоза на гармонические составляющие, для чего найти амплитуды и фазы первой, третей, пятой и седьмой гармоник.
Амплитуда k-й гармоники находится по формуле:
где
и
- коэффициенты Фурье, определяемые по
формулам:
где
- количество точек за пол периода
;
- значение тока в i-ой
точке;
- частота первой гармоник
;
- шаг, с которым расположены абсциссы,
где T
- период исследуемой кривой, равный
20мс.
Фаза k-ой гармоники рассчитывается по формуле
С
графика тока заполним таблицу значений
тока и напряжения электровоза через
рассчитанный интервал
.
|
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
t, мс |
0 |
0,833 |
1,667 |
2,5 |
3,333 |
4,167 |
5 |
5,833 |
6,667 |
7,5 |
8,333 |
9,167 |
10 |
|
I, А |
10 |
5,1 |
0,7 |
-0,5 |
-1,2 |
-2,9 |
-4,15 |
-5 |
-5,5 |
-7 |
-10 |
-10,2 |
-9.89 |
|
U |
0 |
52,3 |
87,4 |
142,2 |
165,1 |
179,3 |
181.9 |
179,5 |
167,3 |
140,1 |
89,3 |
49,4 |
0 |
Рассчитаем
и сведем в таблицу для подсчета сумм
значения
|
№ гармоники |
Значения косинусов гармоник тока |
|
||||||||||||
|
k=1 |
1,61 |
0,74 |
0,08 |
-0,04 |
-0,05 |
-0,01 |
0,17 |
0,41 |
0,64 |
1,00 |
1,60 |
1,70 |
7,85 |
|
|
k=3 |
1,18 |
0,01 |
-0,08 |
0,08 |
0,15 |
0,02 |
-0,47 |
-0,83 |
-0,68 |
-0,06 |
1,11 |
1,70 |
2,12 |
|
|
k=5 |
0,45 |
-0,73 |
-0,08 |
-0,04 |
-0,20 |
-0,03 |
0,66 |
0,47 |
-0,59 |
-1,06 |
0,27 |
1,69 |
0,80 |
|
|
k=7 |
-0,41 |
-0,75 |
0,08 |
-0,05 |
0,19 |
0,04 |
-0,68 |
0,34 |
0,72 |
-0,93 |
-0,65 |
1,68 |
-0,42 |
|
|
k=9 |
-1,16 |
-0,03 |
0,09 |
0,08 |
-0,13 |
-0,05 |
0,54 |
-0,83 |
0,55 |
0,19 |
-1,37 |
1,67 |
-0,44 |
|
и
значения
.
|
|
Значения синусов гармоник тока |
|
||||||||||||
|
k=1 |
0,43 |
0,42 |
0,08 |
-0,07 |
-0,19 |
-0,48 |
-0,67 |
-0,73 |
-0,66 |
-0,60 |
-0,46 |
-0,04 |
-2,97 |
|
|
k=3 |
1,17 |
0,85 |
0,08 |
0,00 |
0,14 |
0,48 |
0,51 |
0,04 |
-0,62 |
-1,16 |
-1,25 |
-0,11 |
0,13 |
|
|
k=5 |
1,61 |
0,44 |
-0,08 |
0,07 |
-0,04 |
-0,48 |
-0,22 |
0,69 |
0,70 |
-0,49 |
-1,64 |
-0,18 |
0,36 |
|
|
k=7 |
1,62 |
-0,41 |
-0,09 |
-0,07 |
-0,06 |
0,48 |
-0,12 |
-0,76 |
0,57 |
0,71 |
-1,53 |
-0,26 |
0,08 |
|
|
k=9 |
1,20 |
-0,85 |
0,08 |
-0,01 |
0,15 |
-0,48 |
0,43 |
0,11 |
-0,74 |
1,15 |
-0,95 |
-0,33 |
-0,23 |
|
№
гармоники
Находим амплитуды и фазы гармоник.
По
формулам:
;
амплитуды и фазы гармоник тока получаются
|
А1= |
8,39 |
|
А3= |
2,12 |
|
А5= |
0,88 |
|
А7= |
0,42 |
|
А9= |
0,50 |
|
Угол |
в град |
|
fi 1= |
-69,25 |
|
fi 3= |
86,47 |
|
fi 5= |
65,77 |
|
fi 7= |
-79,48 |
|
fi 9= |
62,33 |
По полученным параметрам построим график со всеми гармониками и график суммы всех гармоник.
Рис.1 График всех гармоник.
Рис. 2 График суммы всех гармоник
Полученный график отдалённо напоминает исходный график кривой тока. Это объясняется тем, что при расчётах функция разбивается на малое число отрезков, а число гармоник ограниченно первыми пятью. При разбиении функции на большее число отрезков и с учётом большего числа гармоник, итоговый график по форме будет приближен к исходному.
Расчёт параметров кривой напряжения производится аналогично приведенному выше расчету параметров кривой напряжения.
Рассчитаем
и сведем в таблицу для подсчета сумм
значения
|
№ гармоники |
Значения косинусов гармоник напряжения |
|
||||||||||||
|
k=1 |
0,00 |
7,56 |
10,36 |
12,00 |
7,36 |
0,32 |
-7,48 |
-14,58 |
-19,39 |
-20,01 |
-14,30 |
-8,23 |
-46,39 |
|
|
k=3 |
0,00 |
0,09 |
-10,13 |
-23,69 |
-19,98 |
-0,97 |
20,61 |
29,89 |
20,65 |
1,26 |
-9,88 |
-8,22 |
-0,36 |
|
|
k=5 |
0,00 |
-7,47 |
-10,57 |
11,10 |
26,87 |
1,61 |
-28,73 |
-16,78 |
18,06 |
21,19 |
-2,41 |
-8,19 |
4,68 |
|
|
k=7 |
0,00 |
-7,66 |
9,90 |
12,87 |
-26,08 |
-2,26 |
29,86 |
-12,28 |
-21,82 |
18,59 |
5,80 |
-8,14 |
-1,20 |
|
|
k=9 |
0,00 |
-0,28 |
10,79 |
-23,65 |
17,82 |
2,90 |
-23,72 |
29,67 |
-16,64 |
-3,76 |
12,22 |
-8,08 |
-2,75 |
|
и
значения
.
|
|
Значения синусов гармоник напряжения |
|
||||||||||||
|
k=1 |
0,00 |
4,33 |
10,24 |
20,44 |
26,51 |
29,88 |
29,38 |
26,12 |
20,03 |
12,04 |
4,14 |
0,18 |
183,30 |
|
|
k=3 |
0,00 |
8,72 |
10,47 |
0,51 |
-18,93 |
-29,87 |
-22,23 |
-1,29 |
18,74 |
23,32 |
11,13 |
0,53 |
1,09 |
|
|
k=5 |
0,00 |
4,49 |
-10,02 |
-20,94 |
5,92 |
29,84 |
9,67 |
-24,77 |
-21,25 |
9,81 |
14,69 |
0,89 |
-1,66 |
|
|
k=7 |
0,00 |
-4,17 |
-10,68 |
19,90 |
8,78 |
-29,80 |
5,24 |
27,28 |
-17,36 |
-14,12 |
13,71 |
1,24 |
0,02 |
|
|
k=9 |
0,00 |
-8,71 |
9,79 |
1,53 |
-20,97 |
29,74 |
-18,87 |
-3,87 |
22,37 |
-23,04 |
8,49 |
1,59 |
-1,95 |
|
№
гармоники
Находим амплитуды и фазы гармоник напряжения.
По
формулам:
;
амплитуды и фазы гармоник напряжения получаются
|
А1= |
189,07 |
|
А3= |
1,15 |
|
А5= |
4,96 |
|
А7= |
1,20 |
|
А9= |
3,37 |
|
|
в град |
|
fi 1= |
-14,20 |
|
fi 3= |
-18,29 |
|
fi 5= |
-70,49 |
|
fi 7= |
-89,10 |
|
fi 9= |
54,71 |
Рис. 3 Все гармоники напряжения
Рис. 4 Сумма гармоник напряжения
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Измерительный преобразователь электрического напряжения
Исходные данные
|
Uвх, В |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
110 |
|
Uвых, В |
0,373 |
0,567 |
1,021 |
0,903 |
1,13 |
2,155 |
3,198 |
3,47 |
3,035 |
4,617 |
5,318 |
Таб. 2.1 Расчет параметров измерительного преобразователя напряжения
|
№ |
Параметр |
Численные значения параметров |
||||||||||
|
1 |
U вх, В |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
10 |
|
2 |
U вых, В |
0,373 |
0,567 |
1,021 |
0,903 |
1,13 |
2,155 |
3,198 |
3,47 |
3,035 |
4,617 |
0,373 |
|
3 |
Кд, дБ |
27,96 |
||||||||||
|
4 |
U вхд, В |
10,43 |
15,85 |
28,55 |
25,25 |
31,59 |
60,25 |
89,41 |
97,02 |
84,85 |
129,09 |
10,43 |
|
5 |
U выхд, В |
0,36 |
0,54 |
0,72 |
1,07 |
1,43 |
1,79 |
2,15 |
2,50 |
2,86 |
3,22 |
0,36 |
|
6 |
Δ вх, В |
-0,43 |
-0,85 |
-8,55 |
4,75 |
8,41 |
-10,25 |
-29,41 |
-27,02 |
-4,85 |
-39,09 |
-0,43 |
|
7 |
Δ вых, В |
0,02 |
0,03 |
0,31 |
-0,17 |
-0,30 |
0,37 |
1,05 |
0,97 |
0,17 |
1,40 |
0,02 |
|
8 |
δ вх, % |
-4,29 |
-5,68 |
-42,73 |
15,84 |
21,02 |
-20,50 |
-49,02 |
-38,60 |
-6,07 |
-43,43 |
-4,29 |
|
9 |
δ вых, % |
4,11 |
5,38 |
29,94 |
-18,83 |
-26,61 |
17,01 |
32,90 |
27,85 |
5,72 |
30,28 |
4,11 |
|
10 |
К, дб |
28,57 |
28,45 |
25,84 |
30,43 |
30,98 |
27,31 |
25,47 |
26,10 |
28,42 |
25,80 |
28,57 |
|
11 |
Δ К, дб |
0,61 |
0,49 |
-2,12 |
2,47 |
3,02 |
-0,65 |
-2,49 |
-1,86 |
0,46 |
-2,16 |
0,61 |