Курсовая работа: Электрические цепи

Содержание

Список используемых обозначений. 3

Введение. 4

1.Анализ и расчет электрической цепи постоянного тока. 6

2.Анализ и расчет однофазной цепи переменного тока. 12

3. Расчет трехфазного приемника электрической энергии. 21

Заключение. 32

Список литературы.. 34

Список используемых обозначений

В курсовом проекте используются следующие обозначения:

R-активное сопротивление, Ом;

L - индуктивность, Гн;

C - ёмкость, Ф;

XL, XC -реактивное сопротивление (ёмкостное и индуктивное), Ом;

I - ток, А;

U -напряжение, В;

E - электродвижущая сила, В;

P - активная мощность, Вт;

Q - реактивная мощность, Вар;

S - полная мощность, ВА;

φ - потенциал, В.

Введение

Электрические цепи действительно играют ключевую роль в современном мире, обеспечивая функционирование различных устройств и систем, от простейших бытовых приборов, таких как лампы и электроплиты, до сложных высокотехнологичных систем автоматизации и управления в промышленности. Без электрических цепей были бы невозможны такие достижения, как компьютерные технологии, связь, системы отопления и охлаждения, а также системы энергоснабжения, которые формируют основу современной инфраструктуры.

Исследование и анализ электрических цепей представляют собой важные аспекты инженерии и физики. Они являются основой проектирования и оптимизации электросистем, что в свою очередь способствует повышению эффективности, надежности и безопасности электрических установок. В условиях быстро меняющихся технологий и потребностей рынка необходимость в оптимальных, надежных и доступных решениях требует от инженеров глубокого понимания принципов работы электрических цепей, как постоянного, так и переменного тока.

В данной работе рассматриваются основные методы расчетов линейных цепей постоянного и переменного тока. Использование аналитических методов, таких как:

Закон Ома: который описывает линейную зависимость между током, напряжением и сопротивлением в электрических цепях.

Законы Кирхгофа: включая закон токов (KCL) и закон напряжений (KVL), которые разрешают задачи, касающиеся распределения токов и напряжений по электрическим цепям.

Методы контурных токов и узловых потенциалов: позволяющие упрощать и решать сложные системы уравнений, которые возникают в цепях с несколькими элементами.

Эти методы служат основой для анализа и понимания поведения электрических цепей, что позволяет получать точные результаты, необходимые для проектирования и оптимизации.

Кроме того, в работе рассматривается анализ переходных процессов второго порядка. Переходные процессы являются важными для понимания смены режима работы цепи после переключения, их динамики и установления устойчивого состояния. Эти процессы могут включать в себя такие явления, как зарядка и разрядка конденсаторов, изменение магнитных полей в катушках индуктивностей и другие динамические эффекты, которые требуют применения специальных математических инструментов для их описания.

Важной частью исследования является также использование компьютерного моделирования, выполненного в среде Proteus. Это позволяет не только подтвердить результаты аналитических расчетов, но и визуализировать различные аспекты работы электрических цепей. Моделирование предоставляет возможность тестировать различные сценарии и условия работы, что приводит к более глубокому пониманию процессов, происходящих в цепи, а также к улучшению проектных решений.

Компьютерное моделирование является мощным инструментом, позволяющим визуализировать токи и напряжения, оценивать потери и эффективность системы, а также результаты, не прибегая к физическим экспериментам, которые могут быть затратными или небезопасными. Таким образом, результаты, полученные в ходе математического анализа и компьютерного моделирования, могут быть сопоставлены, что позволяет повысить общую достоверность полученных выводов.

Тема данной курсовой работы: «Расчёт и анализ электрических цепей».

Курсовой проект включает в себя 3 раздела:

1) Анализ и расчет электрической цепи постоянного тока.

2) Анализ и расчет однофазной цепи переменного тока.

3) Расчет трехфазного приемника электрической цепи.

1. Расчет линейных цепей постоянного тока.

В этой главе рассмотрим процесс расчета линейных цепей постоянного тока. Используем два метода для вычисления неизвестных токов в цепи: метод непосредственного применения законов Кирхгофа и метод контурных токов. Также вычислим напряжение на резистивных элементах, определим напряжение источника тока и рассчитаем баланс мощностей. В завершение, проведем компьютерное моделирование цепи в среде Proteus.

Дано:

J₃=1.2A

E₂=24 В

E₆=18 В

R₁=5 Ом

R₂=7 Ом

R₄=1 Ом

R₅=8 Ом

R₆=4 Ом

Найти:

1. Рассчитать значения всех неизвестных токов, используя:

- метод непосредственного применения законов Кирхгофа;

- метод контурных токов;

2. Рассчитать напряжения на всех резистивных элементах цепи;

2. Рассчитать напряжение источника тока;

3. Рассчитать баланс мощностей цепи;

4. Провести компьютерное моделирование цепи в среде Electronic Workbench, Multisim или Proteus.

Решение: