Артикул: 1168424

Раздел:Технические дисциплины (111921 шт.) >
  Теоретические основы электротехники (ТОЭ) (25716 шт.) >
  Цепи несинусоидального тока (735 шт.)

Название или условие:
Лабораторная работа 11
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ С НЕСИНУСОИДАЛЬНЫМИ ТОКАМИ
Цель работы.
Экспериментальная проверка метода разложения периодической несинусоидальной функции в тригонометрический ряд Фурье; исследование работы линейной цепи при воздействии несинусоидального периодического напряжения.

Описание:
Компьютерное моделирование
При выполнении виртуального эксперимента все типы исследуемых сигналов формируются двумя способами.
Способ 1 – с помощью функционального генератора, при необходимости дополненного источником постоянного напряжения (рис. 2), или с помощью выпрямителей.
Способ 2 – с помощью моделирующей цепи, схема которой приведена на рис. 3. Моделирование производится на основе первых четырёх членов разложения в двойной ряд Фурье (номера гармоник могут не совпадать с номерами членов разложения в ряд Фурье) Ua, Ub, Uc, Ud, при необходимости добавляется постоянная составляющая U0. По способу 1 получается сигнал, по форме близкий к идеальному.
По способу 2 получается модель такого сигнала с некоторой степенью приближения к идеальному сигналу. Количественной оценкой этого приближения служат амплитудные спектры и коэффициенты гармоник сигнала и его модели, полученные с помощью инструментальных средств программы EWB.
1. Запустить программу EWB.
Собрать цепь согласно схеме рис. 2. Положение переключателя S1 устанавливается по умолчанию клавишей [Пробел]. Форма сигнала соответствует п. б) табл. 1.
2. В командной строке выбрать параметры моделирования Analysis\Fourier, в открывшемся диалоговом окне выбрать точку анализа (Output node → 6), частоту основной гармоники (Fundamental frequency → kHz), число гармоник (Number of harmonics → 9) и нажать кнопку Simulate
В открывшемся окне в режиме Fourier появятся амплитудный спектр треугольного сигнала и суммарный коэффициент нелинейных искажений. Измерить амплитуды гармоник с первой по седьмую и коэффициент нелинейных искажений, данные занести в строку б) табл. 2.
3. Собрать цепь согласно схеме рис. 3. В этой цепи U0 = U2 = U4 =
= U6 = 0 В, Uа соответствует первой (основной) гармонике U1, Ub – третьей гармонике U3 , Uc – пятой гармонике U5 , Ud – седьмой гармонике U7 . Амплитуды гармоник при моделировании выбрать следующим образом.
Амплитуду первой гармоники принять за 100% и взять значение напряжения Uа = 100 В (в программе EWB 5.12 это соответствует действующему значению напряжения источника Uа). Амплитуды остальных гармоник задать относительно первой согласно разложению в ряд Фурье из табл. 1 п. б).
4. Для выполнения заданий, соответствующих п. в) и г) табл. 1 – 3, использовать схемы цепей рис. 2 и 3 с изменениями параметров источников согласно разложению табл. 1 п. в) и г).
5. Собрать цепь согласно схеме рис. 4.
6. Повторить действия п. 2, выбрав в диалоговом окне точку анализа Output node→2, данные занести в строку д) табл. 2.
7. Собрать цепь согласно схеме рис. 2. Переключатель S1 установить в положение, соответствующее включённому в цепь источнику постоянного напряжения U0. Параметры U0, Ua – Ud установить согласно пункту д) табл. 1.
8. Повторить действия п. 6.
Провести сравнительный анализ коэффициентов нелинейных искажений в исходных сигналах и их моделях. Выяснить причину расхождений, сделать выводы.

Подробное решение в WORD+файл MathCad+ 2 файла EWB

Поисковые тэги: Разложение в ряд Фурье, Electronics WorkBench

Изображение предварительного просмотра:

<b>Лабораторная работа 11 <br />ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ С НЕСИНУСОИДАЛЬНЫМИ ТОКАМИ <br />Цель работы.</b> Экспериментальная проверка метода разложения периодической несинусоидальной функции в тригонометрический ряд Фурье; исследование работы линейной цепи при воздействии несинусоидального периодического напряжения.

Процесс покупки очень прост и состоит всего из пары действий:
1. После нажатия кнопки «Купить» вы перейдете на сайт платежной системы, где можете выбрать наиболее удобный для вас способ оплаты (банковские карты, электронные деньги, с баланса мобильного телефона, через банкоматы, терминалы, в салонах сотовой связи и множество других способов)
2. После успешной оплаты нажмите ссылку «Вернуться в магазин» и вы снова окажетесь на странице описания задачи, где вместо зеленой кнопки «Купить» будет синяя кнопка «Скачать»
3. Если вы оплатили, но по каким-то причинам не смогли скачать заказ (например, случайно закрылось окно), то просто сообщите нам на почту или в чате артикул задачи, способ и время оплаты и мы отправим вам файл.
Условия доставки:
Получение файла осуществляется самостоятельно по ссылке, которая генерируется после оплаты. В случае технических сбоев или ошибок можно обратиться к администраторам в чате или на электронную почту и файл будет вам отправлен.
Условия отказа от заказа:
Отказаться возможно в случае несоответсвия полученного файла его описанию на странице заказа.
Возврат денежных средств осуществляется администраторами сайта по заявке в чате или на электронной почте в течении суток.

Похожие задания:

Задание по разделу «Цепи несинусоидального тока»
Определить действующее значение напряжения на выходе схемы. Варианты схем указаны в таблице 1. Варианты числовых данных указаны в таблице 2. Варианты форм сигналов представлены на рисунках 1 и 2. Расчет произвести до 3-й гармоники разложения в ряд Фурье.
Вариант 3

Записать уравнения по 2-му закону Кирхгофа и определить показание вольтметра, одноименные зажимы катушек поставить произвольно, направления токов принять по часовой стрелке.
Задача №3. Расчет линейной электрической цепи при несинусоидальный напряжениях и токах.
В электрической цепи, изображенной на рисунке 3.3 действует истчоник с периодической несинусоидальной ЭДС. Графики функций и их разложение в ряд Фурье приведены на рисунке 3.4. Период функций составляет Т = 0.02 с. Амплитуда ЭДС и параметры элементов цепи приведены в таблице 3.3.
Требуется:
1. Записать уравнение мгновенного значения несинусоидальной ЭДС, заданной графиком на рисунке 3.4 и определить её действующее значение.
2. Рассчитать составляющие несинусоидального тока в неразветвленном участке цепи, записать уравнение мгновенного значения для этого тока и определить его действующее значение.
3. Определить активную, реактивную и полную мощности источника.
Вариант 1

Задача №2
"Расчет цепей несинусоидального тока"

В линейной электрической цепи, схема и параметры которой приведены ниже, действует источник несинусоидального напряжения. Форма ЭДС задана.
Требуется:
1) Представить ЭДС источника, заданную графически, рядом Фурье.
2) Для дальнейших расчетов ограничить число членов ряда постоянной составляющей и тремя – пятью гармониками.
3) На одном графике построить кривую исходной несинусоидальной ЭДС и кривую, полученную в результате сложения гармонических составляющих ограниченного ряда.
4) Для каждой гармоники, включая постоянную составляющую, рассчитать токи ветвей. При расчете каждой гармоники проверить правильность расчётов балансом мощности.
5) Записать мгновенные значения токов ветвей в виде ряда Фурье.
6) Определить действующие значения токов ветвей, активную, реактивную, полную мощности цепи, а также мощность искажения и коэффициент мощности.
Вариант 12

Задача №2
"Расчет цепей несинусоидального тока"

В линейной электрической цепи, схема и параметры которой приведены ниже, действует источник несинусоидального напряжения. Форма ЭДС задана.
Требуется:
1) Представить ЭДС источника, заданную графически, рядом Фурье.
2) Для дальнейших расчетов ограничить число членов ряда постоянной составляющей и тремя – пятью гармониками.
3) На одном графике построить кривую исходной несинусоидальной ЭДС и кривую, полученную в результате сложения гармонических составляющих ограниченного ряда.
4) Для каждой гармоники, включая постоянную составляющую, рассчитать токи ветвей. При расчете каждой гармоники проверить правильность расчётов балансом мощности.
5) Записать мгновенные значения токов ветвей в виде ряда Фурье.
6) Определить действующие значения токов ветвей, активную, реактивную, полную мощности цепи, а также мощность искажения и коэффициент мощности.
Вариант 16

Практическое задание №3
РАСЧЕТ электрической цепи с источником периодической несинусоидальной ЭДС

1 Рассчитать для электрической цепи с источником периодической несинусоидальной ЭДС токи (ie, iR, iL и iC) через источник ЭДС е, резистор R, катушку индуктивности L и конденсатор С (для трех слагающих ряда Фурье) и записать их в виде уравнения (ряда).
2 Построить диаграммы амплитудно- и фазо-частотного спектров токов и ЭДС.
3 Найти действующие значения токов (Ie, IR, IL и IC) и ЭДС Е.
4 Определить полную S, активную P и реактивную Q мощности источника ЭДС, а также мощность искажения Т, учитывая, что P2+Q2 =S2 -T2.

Анализ электрической цепи с несинусоидальным источником 5.1.
Задание №5

В линейной электрической цепи, схема и параметры которой приведены в табл. 5.1 и 5.2, соответственно, действует источник несинусоидального напряжения, графическая форма которого задана на рис. 5.1- 5.28.
Требуется:
1. Представить ЭДС источника, заданную графически согласно рис. 5.1-5.28, рядом Фурье, ограничив число членов ряда четырьмя составляющими, включая постоянную составляющую, если она есть.
2. После ограничения принятым количеством гармоник определить приближенное действующее значение ЭДС по формуле E=√(∑k=1NEk2 ).
3. Определить токи в ветвях электрической цепи для каждой гармоники приложенного напряжения и постоянной составляющей. При расчете каждой гармоники выполнить построение векторных диаграмм токов соответствующих гармоник и проверить правильность расчётов балансом активной и реактивной мощностей.
4. Используя метод наложения, в виде ряда Фурье записать мгновенные значения токов ветвей схемы. Определить действующие значения несинусоидальных токов в цепи.
5. Определить значения мощности искажения и коэффициента мощности в заданной электрической цепи.
Вариант 21

Практическое задание №3
РАСЧЕТ электрической цепи с источником периодической несинусоидальной ЭДС

1 Рассчитать для электрической цепи с источником периодической несинусоидальной ЭДС токи (ie, iR, iL и iC) через источник ЭДС е, резистор R, катушку индуктивности L и конденсатор С (для трех слагающих ряда Фурье) и записать их в виде уравнения (ряда).
2 Построить диаграммы амплитудно- и фазо-частотного спектров токов и ЭДС.
3 Найти действующие значения токов (Ie, IR, IL и IC) и ЭДС Е.
4 Определить полную S, активную P и реактивную Q мощности источника ЭДС, а также мощность искажения Т, учитывая, что P2+Q2 =S2 -T2.

Задача №2
"Расчет цепей несинусоидального тока"

В линейной электрической цепи, схема и параметры которой приведены ниже, действует источник несинусоидального напряжения. Форма ЭДС задана.
Требуется:
1) Представить ЭДС источника, заданную графически, рядом Фурье.
2) Для дальнейших расчетов ограничить число членов ряда постоянной составляющей и тремя – пятью гармониками.
3) На одном графике построить кривую исходной несинусоидальной ЭДС и кривую, полученную в результате сложения гармонических составляющих ограниченного ряда.
4) Для каждой гармоники, включая постоянную составляющую, рассчитать токи ветвей. При расчете каждой гармоники проверить правильность расчётов балансом мощности.
5) Записать мгновенные значения токов ветвей в виде ряда Фурье.
6) Определить действующие значения токов ветвей, активную, реактивную, полную мощности цепи, а также мощность искажения и коэффициент мощности.
Вариант 11

Анализ электрической цепи с несинусоидальным источником
В линейной электрической цепи, схема и параметры которой приведены в табл. 5.1 и 5.2, соответственно, действует источник несинусоидального напряжения, графическая форма которого задана на рис. 5.1- 5.28.
1. Представить ЭДС источника, заданную графически согласно рис. 5.1-5.28, рядом Фурье, ограничив число членов ряда четырьмя составляющими, включая постоянную составляющую, если она есть.
2. После ограничения принятым количеством гармоник определить приближенное действующее значение ЭДС по формуле E≈√(∑k=1NEk2 ))
3. Определить токи в ветвях электрической цепи для каждой гармо ники приложенного напряжения и постоянной составляющей. При расчете каждой гармоники выполнить построение векторных диаграмм токов со ответствующих гармоник и проверить правильность расчётов балансом ак тивной и реактивной мощностей.
4. Используя метод наложения, в виде ряда Фурье записать мгновенные значения токов ветвей схемы. Определить действующие значения несинусоидальных токов в цепи.
5. Определить значения мощности искажения и коэффициента мощности в заданной электрической цепи