X
Методические указания
по выполнению курсовой работы
по курсу «Электромагнитная совместимость в электроэнергетике»
для студентов заочного отделения
Общие требования к выполнению работы и к оформлению отчета
1. Отчет по работе оформляется на листах формата А4, на одной стороне листа. На первом
(титульном листе) указывается название университета, кафедры, предмета, название (тема) КР,
номер варианта и год выполнения работы. Также указывается Ф.И.О. преподавателя, группа,
Ф.И.О. студента. Отчет может быть как рукописным, так и машинописным.
2. Отчет должен содержать:
- полный текст задания;
- описательную часть поставленной задачи;
- расчетную схему фильтра;
- все промежуточные результаты расчетов с указанием единиц измерения;
- графические результаты расчетов (АЧХ);
- выводы по работе.
3. Расчет производится в комплексных величинах, обязательно указывать единицы
измерений.
4. При использовании дополнительной литературы указать ссылки и привести список
литературы.
3
1. Анализ пассивных частотных фильтров
1.1 Задание
Для анализа задан тип, порядок и структура пассивного частотного фильтра с определенными
номиналами его элементов и сопротивлений генератора ZQ и нагрузки ZS.
Состав работы:
1. Объясните принцип работы частотных фильтров, области их применения.
2. Нарисуйте заданную схему фильтра и обозначьте на ней номиналы элементов.
3. Рассчитайте зависимость коэффициента передачи фильтра (в дБ) от частоты.
4. Постройте АЧХ фильтра в диапазоне частот 10 Гц..100 кГц. Масштаб по оси частот -
логарифмический.
5. По графику АЧХ фильтра определите и укажите частоту среза, произведите расчет
крутизны спада АЧХ в полосе подавления и определите по нему порядок фильтра.
6. Определите частоты, на которых исходный синусоидальный сигнал будет ослаблен
фильтром в 100 и 1000 раз.
7. Рассчитайте и постройте АЧХ при заданном изменении номиналов элементов фильтра -
при заданном увеличении или уменьшении емкости С или индуктивности L.
8. Сделайте вывод по результатам расчетов, опишите влияние изменения номиналов
элементов на характеристики фильтра.
4
1.2 Варианты заданий
Вар. Тип
фильтра
Порядок/
Структура
ZQ,
Ом
ZS,
Ом
L1,
мГн
C1,
нФ
L2,
мГн
C2,
нФ
Изменение
номиналов
1 ФНЧ 3 / Т 75 75 11,9 4244 11,9 - 0,1*L1
2 ФНЧ 3 / Т 100 100 7,96 1592 7,96 - 10*L1
3 ФНЧ 3 / П 750 750 - 70,7 79,6 70,7 0,1*C1
4 ФНЧ 3 / П 1000 1000 - 39,8 79,6 39,8 10*C1
5 ФНЧ 3 / Т 75 75 2,98 1061 2,98 - 0,2*L2
6 ФНЧ 3 / Т 100 100 5,3 1061 5,3 - 5*L2
7 ФНЧ 3 / П 750 750 - 106,1 119,4 106,1 0,2*C2
8 ФНЧ 3 / П 1000 1000 - 159,1 318,3 159,1 5*C2
9 ФНЧ 2 / Г 75 75 - 3000 16,9 - 0,25*C1
10 ФНЧ 2 / Г 750 750 84,4 150,1 - - 0,25*L1
11 ФВЧ 3 / Т 75 75 - 707,4 1,99 707,4 0,1*C1
12 ФВЧ 3 / Т 100 100 - 397,8 1,99 397,8 10*C1
13 ФВЧ 3 / П 750 750 23,9 21,2 23,9 - 0,1*L2
14 ФВЧ 3 / П 1000 1000 26,5 13,3 26,5 - 10*L2
15 ФВЧ 3 / Т 75 75 - 356,7 0,995 353,7 0,2*C2
16 ФВЧ 3 / Т 100 100 - 318,3 1,59 318,3 5*C2
17 ФВЧ 3 / П 750 750 29,8 26,5 29,8 - 0,2*L1
18 ФВЧ 3 / П 1000 1000 53,1 26,5 53,1 - 5*L1
19 ФВЧ 2 / Г 75 75 4,22 750,3 - - 5*C1
20 ФВЧ 2 / Г 750 750 - 150 84,4 - 5*C1
21 ФНЧ 3 / Т 75 75 15,9 5659 15,9 - 0,1*L1
22 ФНЧ 3 / Т 100 100 31,8 6366 31,8 - 10*L1
23 ФНЧ 3 / П 750 750 - 282,9 318,3 282,9 0,1*C1
24 ФНЧ 3 / П 1000 1000 - 159,1 318,3 159,1 10*C1
25 ФВЧ 3 / Т 75 75 - 1061 2,98 1061 0,1*L2
26 ФВЧ 3 / Т 100 100 - 530,5 2,65 530,5 10*L2
27 ФВЧ 3 / П 750 750 17,1 15,16 17,1 - 0,1*C1
28 ФВЧ 3 / П 1000 1000 26,5 13,3 26,5 - 10*C1
29 ФНЧ 2 / Г 75 75 1,69 300,1 - - 0,1*L1
30 ФНЧ 2 / Г 750 750 - 37,5 21,1 - 10*L2
5
1.3 Указания к выполнению работы
1.3.1 Составление схемы фильтра
В соответствии с заданием (заданы структура, порядок и тип фильтра) следует составить
принципиальную схему фильтра и отметить на ней номиналы ее элементов. Общее правило при
составлении схемы фильтра: в ФНЧ индуктивности включены последовательно с сигналом,
емкости - на землю, в ФВЧ - наоборот. В качестве сопротивлений генератора и нагрузки
используются чисто активные сопротивления. Порядок следования элементов в фильтре определен
в задании наличием или отсутствием значений номиналов его элементов.
Для анализа и выполнения расчетов удобно представление фильтра в виде
четырехполюсника F:
1.3.2 Расчет фильтра
Если представить фильтр в виде четырехполюсника, то его коэффициент пропускания,
выраженный в дБ, определяется по выражению:
11 12 21 22
1
20lg A
Z Z
Z
A
Z Z
Z Z
A
Z Z
A
Z Z
Z
a
Q S
Q
Q S
Q S
Q S Q S
S
e
& & & &
+
+
+
+
+
+
+
= - , *(1.1)
где ZQ - сопротивление источника (генератора) сигнала, ZS - сопротивление нагрузки.
* под логарифмом - модуль комплексного числа.
Параметры четырехполюсников, соответствующие структура и порядок используемых в
работе фильтров приведены в таблице:
6
По таблице и соответствующей схеме фильтра следует определить формулы для
коэффициентов четырехполюсника А11, А12, А21, А22 и подставить их в формулу (1.1).
В качестве комплексных сопротивлений элементов фильтра Z0, Z1 и Z2 принимаются
реактивные сопротивления соответствующих схеме элементов - индуктивностей и емкостей:
X j L L = w , j C
XC w
1 = , w=2пf,
где f - частота, Гц.
По полученному выражению следует произвести расчет коэффициента пропускания в
заданном диапазоне частот. Рекомендуемые для расчета значения частот: 10, 100, 200, 500 Гц, 1, 2,
5, 10, 20, 50, 100 кГц.
По рассчитанным значениям коэффициента пропускания строится АЧХ фильтра (масштаб по
оси частот - логарифмический), например АЧХ ФНЧ:
На полученном графике АЧХ отмечается частота среза, определяемая при отклонении АЧХ
на -3 дБ от максимального значения коэффициента пропускания фильтра. Крутизна спада АЧХ
определяется на линейном участке АЧХ в полосе подавления в децибелах (дБ) при двойном
изменении частоты (одна октава). Следует соотнести полученную крутизну спада АЧХ с порядком
фильтра.
Затем аналогично следует провести расчет АЧХ фильтра при изменении номиналов
элементов фильтра - изменении заданной емкости или индуктивности. Полученную при этом АЧХ
следует построить на том же графике, где построена исходная АЧХ и описать различия этих АЧХ.
Сделать выводы по работе.