Курсовая работа: Исследование частотных характеристик электрических цепей

второй вариант (варианты расписаны конце в методических указаний к курсовой работе (таблица 4.1)
Введение
Традиционно для обеспечения синусоидальности тока и напряжения в системах электроснабжения используются пассивные фильтры, выполненные на основе индуктивных и емкостных элементов. Принцип фильтрации пассивных фильтров основан на зависимости сопротивлений их элементов от частоты протекаемых в них токов и обычно на использовании явлений резонанса в последовательных и параллельных цепях, содержащих такие конденсаторы и реакторы. Пассивные фильтры различаются большим многообразием их схемотехнического исполнения и соответственно частотными характеристиками.
Частотные фильтры электрических сигналов предназначены для повышения помехоустойчивости различных электронных устройств и систем, в том числе и систем энергоснабжения и управления на их основе. Они также широко применяются в автоматике, радиотехнике, измерительной технике, технике связи, электронной вычислительной технике и т.д. Идеальные фильтры не ослабляют сигнал в полосе пропускания и полностью исключают прохождение сигнала в полосе задержания, обладая бесконечно большой крутизной амплитудно-частотной характеристики на частоте среза. Классифицируют фильтры по виду амплитудно-частотной характеристики ( в зависимости от полосы пропускания и полосы задержания), по структуре ( Г-,Т-, П-структуры ); применяемые элементы ( RC-фильтры, LC- фильтры, кварцевые фильтры, электромеханические фильтры и т.д.); особенности построения схемы параллельного и последовательного плеча (фильтры типа К и М); отсутствие или наличие в схеме фильтра источника энергии (пассивные и активные фильтры) и т.д. Использование фильтров позволяет устранить помехи и выполнить качественную обработку данных профилирования . Часто для этих целей применяют ФНЧ, анализу которых и посвящена данная работа.


Определения, обозначения и сокращения.
j – мнимая единица.
рад - радиан
g_с = а_с + j*b_с – характеристическая постоянная фильтра.
а_с – характеристический коэффициент затухания фильтра.
b_c – характеристический коэффициент фазы фильтра.
ω_с, ω₀ – граничная частота полосы пропускания, частота среза фильтра.
- текущая частота сигнала.
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика фильтра.
ФЧХ – Фазочастотная характеристика фильтра.
Z_c – характеристическое сопротивление нагрузки симметричного фильтра.
R₀ - номинальное характеристическое сопротивление нагрузки фильтра.
Z₁ – входное сопротивление нагрузки фильтра.
Z₂ – выходное сопротивление нагрузки фильтра.
R_н – номинальное сопротивление нагрузки фильтра.
Re [ ] – действительная часть комплексного числа .
Im [ ] – мнимая часть комплексного числа .
Abs [ ] – модуль комплексного числа .
Arg [ ] – аргумент комплексного числа .
Z₁ = Z₂ = Z_c - условие согласованного режима работы фильтра.










Содержание
Введение……………………………………………………………….….стр.2
Определения, обозначения и сокращения………………………………стр.3
Расчётное задание………………………………………………...……....стр.5
Основная часть……………………………………………………………стр.6
1.Общие сведения об электрических фильтрах………………….стр.6
2.Основные количественные характеристики фильтров……..…стр.7
3.Разработка схемы фильтра типа k…………..…………………..стр.9
4.Вывод обобщённых А – параметров фильтра………………….стр.10
5.Расчёт параметров схемы фильтра………………………………стр.12
6. Построение графиков коэффициентов затухания и фазы для
согласованного режима работы фильтра ………………………...стр.13
7.Исследование влияния параметров нагрузки на фильтрующие
свойства фильтра.…………………………………..………. стр.15
8.Сравнительный анализ работы фильтра типа k на согласованную
и несогласованную нагрузку………………………………. стр.19
9.Применение фильтров различных видов
в электроэнергетике……………………………………………. .стр.23
Список литературы…………………………………………………… .. стр.26












Расчётное задание
Для варианта № 2 спроектировать электрический фильтр, параметры которого: 1.Тип фильтра: НЧ – нижних частот.
2.Вид схемы замещения k-фильтра – Т- образная
3. Величина номинального сопротивления нагрузки R_н = 100 Ом.
4. Частота среза ω_с = 500 рад/c.
Необходимо:
1. Рассчитать величины индуктивности L и ёмкости C заданной схемы фильтра.
2. Вывести функцию и построить график зависимости характеристического сопротивления Zc фильтра от угловой частоты w (или линейной частоты f ).
3. Вывести функции коэффициента затухания a (в неперах или децибелах) и коэффициента фазы b (в радианах или градусах) по току и по напряжению для фильтра, работающего на согласованную нагрузку, построить его амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики.
4. Вывести функции коэффициента затухания a (в неперах или децибелах) и коэффициента фазы b (в радианах или градусах) по току и по напряжению для фильтра, работающего на номинальную нагрузку Rн, построить его амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики.