Данная работа представляет собой расчетно-графическую работу №5 по дисциплине «Теоретические основы электротехники 2.1». В документе рассматривается методика расчета установившегося режима в нелинейных электрических цепях с индуктивным элементом на ферромагнитном сердечнике. Работа включает определение параметров эквивалентного генератора, построение вебер-амперных и вольтамперных характеристик, расчет гармоник тока и анализ полученных результатов.
Титульный лист
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Инженерная школа энергетики
Отделение Электроэнергетики и электротехники
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
ООП: Электрические станции
Профиль: Электрические станции
Расчётно-графическая работа №5
«Расчет установившегося режима в нелинейных электрических цепях»
Вариант – 117
по дисциплине: Теоретические основы электротехники 2.1
Исполнитель:
студент группы 5А16
Белокопытов Владислав Витальевич
Подпись: ________
Дата: .02.25
Проверил:
Доцент ОЭЭ, к.т.н.
Колчанова Вероника Андреевна
Подпись: ________
Дата: .02.26
Томск – 2026
Задание
Для заданной схемы с источником гармонической ЭДС или тока и нелинейным индуктивным элементом (НИЭ), изготовленным в виде последовательно соединенных катушек на общем ферромагнитном сердечнике, без учета рассеяния магнитных потоков и потерь энергии в сердечнике и катушках при заданной основной кривой намагничивания ферромагнитного материала сердечника выполнить следующее:
- Относительно зажимов a и b НИЭ определить комплексное сопротивление эквивалентного генератора, а также комплексы действующих значений ЭДС и тока этого генератора.
- Для двух мгновенных значений тока iL НИЭ, равных и , из расчета магнитной цепи определить величины потокосцепления , Вб.
- По результатам п. 2 построить веберамперную характеристику НИЭ, которую заменить зависимостью , и рассчитать коэффициенты k1 и k3.
- При приближенной гармонической зависимости для напряжения НИЭ , для его четырех действующих значений UL (0 < UL < Eг) по зависимости iL(Ψ) п. 3 рассчитать соответствующие действующие значения гармоник тока НИЭ I1 и I3, его действующее значение IL и коэффициент гармоник kг, причем брать такие UL, чтобы 0 < IL < Jг.
- По результатам п. 4 построить вольтамперную характеристику для действующих значений НИЭ UL(IL), на основании которой, при L(IL) = 90°, для одноконтурной схемы с , и НИЭ найти комплексы действующих значений эквивалентных синусоид напряжения и тока НИЭ, построить векторную диаграмму.
- По току из п. 5 и определить потребляемую активную мощность Р, а по напряжению из п. 5 и зависимости из п. 3 для тока НИЭ, определить I1, I3 и β, а также уточнить его действующее значение IL и коэффициент гармоник kг.
- Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы по работе.
Условие
Для заданной схемы дано: E, В; J, А.
| E, В | J, А | φ, ° | R, Ом | C, мкФ |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 1 | –30 | 10 | 318.47 |
Нелинейный индуктивный элемент (НИЭ): материал – сталь 1512:
| w1, Вит. | w2, Вит. | w3, Вит. | S1, см2 | S2, см2 | S3, см2 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1000 | 500 | 0 | 2 | 1 | 1 |
| l1, см | l2, см | l3, см | δ1, мм | δ2, мм | δ3, мм |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 10 | 20 | 1 | 0 | 0 |
[IMAGE_2] Рисунок 1.1. Нелинейный индуктивный элемент
[IMAGE_3] Рисунок 1.2. Заданная схема