Ім'я файлу: курсач 1 частина.docx
Розширення: docx
Розмір: 383кб.
Дата: 11.08.2023
скачати

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут

імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО»

Факультет ЕЛЕКТРОНІКИ

Кафедра ЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ ТА СИСТЕМ
звіт

про виконання курсової РОБОТИ

з ДИСЦИПЛІНИ «теорія поля»
тема роботи: «Розрахунок параметрів та електромагнітних процесів у довгих лініях»
варіант № 13

Залікова книжка № 0116


Виконав: студент гр. ДС-01 Подолян Михайло

(Прізвище, Ім’я)

Прийняв: викладач

Заграничний А. В. 01.04.2023 р.

(Прізвище, Ім’я) (Оцінка, Підпис) (Дата)
Київ

КПІ ім. Ігоря Сікорського

2023
ЗМІСТ

Завдання на курсову роботу3


Завдання 14

Завдання 25

Завдання 36

Завдання 47

Завдання 59

Висновок13

ЗАВДАННЯ

Для повітряної лінії довжиною відомі опори холостого ходу та короткого замикання (кут в показнику експоненти береться в градусах) при частоті .

Визначити:

  1. Первинні і вторинні параметри лінії, фазову швидкість і довжину хвилі;

  2. Значення індуктивностей (або ємностей), які необхідно під’єднати через кожні 10 м лінії для того, щоб лінія була лінією без спотворень. Для лінії без спотворень знайти її найбільшу довжину при допустимому затуханні 10 дБ;

  3. Коефіцієнт відбивання від кінця лінії, навантаженої опором , напруги прямої і зворотної хвиль в кінці і на початку лінії, якщо напруга на навантаженні ;

  4. Коефіцієнт біжучої хвилі, нехтуючи втратами і при вказаних у п.3 , , і побудувати графіки розподілу напруги і струму вздовж лінії, розрахувати пристрій, узгоджуючий лінію з навантаженням ;

  5. Зміни у часі струму та напруги на початку та кінці лінії, побудувати епюри їх розподілення вздовж лінії, якщо хвильовий опір , опір навантаження . До лінії підключений генератор з напругою і внутрішнім опором .



ХІД РОБОТИ

Дано:

;

;

;

;

.
Завдання 1

Визначити первинні і вторинні параметри лінії, фазову швидкість і довжину хвилі.

Напруга та струм за короткого замикання:

(1.1)

Хвильовий опір залежить від опору замикання та опору холостого ходу наступним чином:

. (1.2)

З системи (1.1) можна виразити опір короткого замикання:

. (1.3)

З формули (1.3) коефіцієнт розповсюдження становить:

. (1.4)

Оскільки

, (1.5)

то можна визначити коефіцієнт затухання та коефіцієнт фази :

;

.

Хвильовий опір:

. (1.6)

Поділимо і помножимо вирази (1.5) та (1.6), маємо:

. (1.7а)

. (1.7б)

З (1.7а,б) знаходимо первинні параметри:

;

;

;

.

Фазова швидкість:

. (1.8)

Довжина хвилі:

. (1.9)
Завдання 2

Визначити значення індуктивностей (або ємностей), які необхідно під’єднати через кожні 10 м лінії для того, щоб лінія була лінією без спотворень. Для лінії без спотворень знайти її найбільшу довжину при допустимому затуханні 10 дБ.

Для лінії без спотворень має виконуватись умова:

. (2.1)

Розраховуємо ємність, яку необхідно під’єднати через кожні 10 м лінії для того, щоб лінія була лінією без спотворень:

. (2.2а)

. (2.2б)

Для лінії без спотворень коефіцієнт затухання має постійне значення:

. (2.3)

Найбільша довжина лінії при допустимому затуханні 10 дБ:

. (2.4)
Завдання 3

Визначити коефіцієнт відбивання від кінця лінії, навантаженої опором , напруги прямої і зворотної хвиль в кінці і на початку лінії, якщо напруга на навантаженні .

Коефіцієнт відбивання від кінця лінії:

. (3.1)

Напруга та струм на початку через напругу та струм у кінці лінії:

(3.2)

Напруга і струм в кінці лінії:

;

.

Виконуємо розрахунки системи (3.2):



Напруга прямої та зворотної хвилі:

. (3.3)

. (3.4)

На початку лінії , а в кінці лінії . Виконуємо розрахунки виразів (3.3) та (3.4):

;

;

;

.
Завдання 4

Визначити коефіцієнт біжучої хвилі, нехтуючи втратами і при вказаних у п.3 , , і побудувати графіки розподілу напруги і струму вздовж лінії, розрахувати пристрій, узгоджуючий лінію з навантаженням ;

Хвильовий опір для лінії без втрат:

. (4.1)

Коефіцієнт фази:

. (4.2)

Коефіцієнт відбивання:

. (4.3)

Коефіцієнт біжучої хвилі:

. (4.4)

Для побудови графіків розподілу напруги і струму вздовж лінії використовуємо формули:

(4.5)



Оскільки розраховані значення – комплексні, то для побудови графіків використовуємо їх модулі.



Рис.1 Графік розподілу напруги вздовж лінії


Рис.2 Графік розподілу струму вздовж лінії

Довжина хвилі для лінії без втрат визначається за формулою:

. (4.6)

Узгоджувальний трансформатор – пристрій, що узгоджує лінію з навантаженням , він представляє собою довгу лінію, яка дорівнює чверті довжини хвилі.

Хвильовий опір трансформатора:

. (4.7)

Довжина лінії визначається наступним чином:

. (4.8)
Завдання 5

Визначити зміни у часі струму та напруги на початку та кінці лінії, побудувати епюри їх розподілення вздовж лінії, якщо хвильовий опір , опір навантаження . До лінії підключений генератор з напругою і внутрішнім опором .

Визначаємо коефіцієнт відбивання на початку і в кінці лінії:

. (5.1а)

. (5.1б)

Прямі та зворотні напруги визначаються за формулами:

, (5.2а)

, (5.2б)

де .

Знайдемо першу напругу прямої та зворотної хвиль:

. (5.3а)

. (5.3б)

Прямі та зворотні струми визначаються за формулами:

. (5.4а)

. (5.4б)

Табл.1 Значення прямих та зворотних напруг і струмів








1
50,4
41,236
0,3877
0,3172

2
-24,7416
-20,2386
-0,1903
-0,1557

3
12,1432
9,9331
0,0934
0,0764

4
-5,9599
-4,8752
-0,0458
-0,0375

5
2,9251
2,3927
0,0225
0,0184

6
-1,4356
-1,1744
-0,0110
-0,0090

7
0,7046
0,5764
0,0054
0,0044

8
-0,3458
-0,2829
-0,0027
-0,0022

9
0,1697
0,1388
0,0013
0,0011

10
-0,0833
-0,0681
-0,0006
-0,0005


Напруги на початку і в кінці лінії визначаються за формулами:

. (5.5а)

. (5.5б)

Знайдемо першу напругу на початку і в кінці лінії:

. (5.6а)

. (5.6б)

Струми на початку і в кінці лінії:

. (5.7а)

. (5.7б)

Знайдемо перший струм на початку і в кінці лінії:

. (5.8а)

. (5.8б)


Табл.2 Значення напруг та струмів на початку і в кінці лінії








0
50,4
0
0,3877
0

1
50,4
91,636
0,3877
0,7049

2
66,8944
46,6558
0,5146
0,3589

3
58,7989
68,7321
0,4523
0,5287

4
62,7722
57,8970
0,4829
0,4454

5
60,8221
63,2149
0,4679
0,4863

6
61,7792
60,6049
0,4752
0,4662

7
61,3095
61,8859
0,4716
0,4760

8
61,5400
61,2571
0,4734
0,4712

9
61,4269
61,5657
0,4725
0,4736

10
61,4824
61,4143
0,4729
0,4724


За даними табл.2 будуємо епюри:



Рис.3 Епюр розподілу напруги на початку лінії



Рис.4 Епюр розподілу напруги в кінці лінії


Рис.5 Епюр розподілу струму на початку лінії



Рис.6 Епюр розподілу струму в кінці лінії
Висновок

В ході виконання курсової роботи я обчислив параметри, що описані в завданні та побудував графічні залежності.

У завданні 1 розрахував первинні та вторинні параметри лінії, фазову швидкість і довжину хвилі.

У завданні 2 визначив ємність, необхідну для компенсації втрат на ділянках лінії довжиною в 10 метрів.

У завданні 3 були розраховані параметри відбивання та напруги прямої та зворотної хвилі.

У завданні 4 був проведений аналіз розподілу напруги та струму вздовж лінії, і були розраховані параметри пристрою, який узгоджує її. У цьому випадку, таким пристроєм є чвертьхвильовий трансформатор, який може трансформувати значення опору навантаження з малих на великі та навпаки.

У завданні 5 досліджено зміни у часі струму та напруги на початку та кінці лінії. Графіки (епюри), отримані в результаті дослідження, дозволяють визначити, коли рівень напруги/струму у лінії стабілізується після підключення навантаження.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас