Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Электртехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

 

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

5В071600 – Аспап жасау мамандығы студенттеріне арналған

№ 1 – 3 есептеу-сызбалы жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар

 

 

 

Алматы  2012

Құрастырушылар: А.С. Баймаганов, С.Ю. Креслина, А.И. Нурова № 1 – 3 есептік-сызбалы жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар (5В071600 – Аспап жасау мамандығы студенттеріне арналған) – Алматы: АЭжБУ, 2012. – 16 бет.

  

Есептік-сызбалы жұмыстарды орындау әдістемелігінде нұсқаулар және тапсырмалар, сұлбалар және электр тізбектерінің мәндері келтірілген. ЕГЖ-ға арналған әдістемелік нұсқаулар және тапсырмалар Электротехниканың жұмыс бағдарламасына сәйкес келеді.

 Без. 52 , кесте. 9 , әдебиет- 9 атау.

 

Пікір беруші: тех.ғыл. канд., профессор Ибраев А.Т.

  

 «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ 2012 жылғы жоспары бойынша басылады.

  

           Ó  «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2012 ж

 

1 Тапсырманы орындау үшін әдістемелік нұсқау            

 

         «Электротехника» пәнінің негізгі сабақ түрінің бірі ол есептеу-графикалық тапсырмаларын орындау болып табылады.

         Студенттің орындау жұмысының нұсқауының нөмірі сынақ кітапшасының соңғы екі санымен және студенттің тегінің басқы әріпімен анықталады.

ЕГЖ тапсырамаларын орындауға келесі талаптар қойылады:

-         Негізгі шығарылу жолдары нақты және түсінікті болуы керек.

-         Суреттерді, сызбаларды, сұлбаларды сонымен қатар есептің берілген шарттарын мәтіннің дәл ортасына келтіру маңызды емес. Олар бөлек парақта, ұқыпты және масштабта оқуда ыңғайлы болу керек.

-         Калькуляторды пайдалана отырып шығарылған есептелу нәтижесі нақты болу қажет.

-         Тапсырмада студенттің қолы қойылып, орындалған уақыты белгіленуі керек.

-         Сынақтан өтпеген тапсырма қайтадан қарастырылып пікір берушінің алдыңғы берген ескертпесі мен бірге қайта өткізілуі тиіс. Пікір берілген мәтінде қатені түзетуге болмайды. Егер жұмыс дұрыс орындалмаған жағдайда, немесе оның бір ғана бөлігі ғана орындалса, онда қайта қарастылыған түзетілген мәтінді дәптерге жазып, түзетілген қатені көрсетуі керек.

ЕГЖ қорғалады егер, есептелуде қате болмаса және қойылған талаптар толығымен орындалған жағдайда.

Бақылау тапсырмасына берілген жұмыста, студент өзінің оқыған пәнін қаншалықты дәрежеде меңгергенін тексеруге көмектеседі, сонымен қатар өз ойларын қысқа әрі толық жеткізуге бейімделеді.   Осы мақсаттағы жетістікреге жету үшін келесі ережелерді қолданған дұрыс:

- Тапсырманы шешу барысында, қандай физикалық заңдар немесе есептеу кезінде қандай есептік әдістерді қолдануға болады, осы заңдар мен әдістерге байланысты математикалық жазуларды келтіру керек.

- Есептеуге қандай әріптік символдарды пайдалануға болатындығын әбден ойлану керек. Әр берілген әріптік символды сөзбен немесе сұлбадағы сәйкес келетін белгілеулермен түсіндіру керек.

Есепті шығару кезінде алынған тоқ бағыттарын және түйіннің аталуын, кедергіні т.б өзгертуге болмайды. Шарт бойынша берілген белгіленулерді өзгертуге болмайды. Есепті әртүрлі әдіспен шығару кезінде берілген шаманы бір ғана әріптік символмен белгілеу керек.

Есептеуде анықталатын әр шаманы алдымен жалпы түрде шығарып, содан кейін алынған соңғы теңдіктің орнына сан мәндерін қойып, соңғы жауабын  өлшем бірлігімен бірге жазу керек.  Жүйелі теңдеулерді шешу кезінде, анықталатын шаманы  қысқарту әдістерін пайдалана отырып шешкен  жөн (мысалы, анықтауыштың белгісін жалпы көбейткішке келтіру арқылы немесе орнына қою әдісімен). 

- Есептеудің аралық және соңғы қорытындылары жалпы мәтінде нақты көрсетілуі тиіс.

- Есептің шешімі, барлық келтірілген алгебралық түрлендірулермен арифметикалық есептеулермен жүктемеленбеуі тиіс.

- Электрлік сұлбадағы элементтер үшін, электротехникадағы оқулықтарда қолданылған белгілеулерді пайдалануға болады.

 - Есепті шешуде әр бөлімге түсініктеме беру қажет.

- Қисықтарды тұрғызуда, оның масштабын таңдап алғанда координата өсінің 1 см-не  1·10 n немесе 2·10 n физикалық шаманың өлшем бірлігі сәйкес келетіндей таңдап алу керек, мұндағы n – бүтін сан. Өстің өзгеруін орындауда нөлден бастап бірқалыпты бір немесе әр екі сантиметр сайын  өзгертеді. Қисық тұрғызуда, координатадағы нүкетелердің сандық мәндерін келтірмейді. Барлық сызбалар толығымен және бөлек қисықтар, сонымен бірге олардың әрқайсының аттары болуы тиіс.

 

2 №1 тапсырма. Тұрақты тоқтың сызықты электр тізбектерін есептеу

 

Мақсаты:  тұрақты тоқтың сызықты электр тізбектерін әртүрлі (КТӘ, ТПӘ, ЭГӘ, т.б.) әдістермен есептеп үйрену.

 

2.1 тапсырма. Сұлбаның бөлгіштік кернеу кірісіне U_кір кернеуі, U_шығ кернеу, Р₂ қуат берілген. Тізбектегі тоқты I, R₁ және R₂ кедергілер мәнін, ПӘК-ті η анықтау қажет.

          2.2 тапсырма.  Тұрақты тоқтың сызықты электр тізбегіндегі электр сұлбалар (1.1-1.10 суретті қара) үшін келесіні орындау керек:

- Элементтердің бойындағы тоқтар мен кернеуді есептеу.

- Сиымдылықта және орауышта жиналған энергияны есептеу.

- Бір сағат ішінде белгіленген кедергідегі R₃ энергиясын есептеу.

2.3 тапсырма. Тұрақты тоқтағы электр тізбегіндегі электр сұлбалар (1.11-1.20 суретті қара) үшін келесіні орындау керек:

Теңдеулер жүйесін және тізбектегі әр тармақтың тоғының теңдеуін құру:

-         Кирхгоф заңдарымен.

-         Контурлық тоқтар әдісімен.

-         Түйіндік потенциалдар әдісімен.

   Электр тізбегінің барлық тармағындағы тоқтарды  2.3 кестеде берілген әдіспен анықтау.

    Қуаттар тепе-теңдігін тексеру.

    Эквивалентті генератор әдісімен тармақтағы R_x кедергісінің тоғын есептеу.

     R_x кедергісінің пайдаланған максималды қуатын және сол қуаттың мәнін есептеу.

         Нұсқа 2.1-2.3 кестелерінен, сынақ кітапшаның номерімен және тегінің бірінші әріпімен анықталады.

 

2.1 кесте

Түскен жылы	Сынақ кітапшаның соңғы саны
жұп	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
тақ	0	9	8	7	6	5	4	3	2	1
2.2 сурет ү/н сұлба №	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	1.10
2.3 сурет ү/н сұлба №	1.20	1.19	1.18	1.17	1.16	1.15	1.14	1.13	1.12	1.11
Е1, В	70	60	50	65	80	55	75	85	95	100
Е2, В	85	75	90	55	95	50	80	70	60	65
Е3, В	70	80	75	60	45	80	40	50	85	50
Е4, В	65	90	80	85	50	40	65	100	55	80
Rx, Ом	R1	R2	R3	R4	R1	R2	R3	R4	R1	R2

 

2.2 кесте

Түскен жылы	Сынақ кітапшаның соңғы санының алдыңғы саны
жұп	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
тақ	0	9	8	7	6	5	4	3	2	1
R1, Ом	50	45	75	70	50	70	95	45	90	85
R2, Ом	70	75	80	55	85	55	65	60	90	50
R3, Ом	80	65	90	65	75	95	45	85	50	65
R4, Ом	60	80	50	45	100	60	75	55	85	45
Uкір, В	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
L, мГн	70	60	50	65	80	55	75	85	95	100

 

2.3 кесте

Түскен жылы	Тегінің бірінші әріпі
жұп	БЛЦ	КХ	ВМЧ	ГНШ	ДОЯ	ЕПР	ЖСЗ	ТЭИ	УЮФ	АЩ
тақ	КХ	ВМЧ	ГНШ	БЛЦ	ЕПР	ДОЯ	ТЭИ	ЖСЗ	АЩ	УЮФ
E5, B	45	55	85	90	75	95	50	45	75	80
J, A	0,1	0,3	0,2	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,6
Uшығ, В	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р2, Вт	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55
С, мкФ	0,01	0,03	0,02	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,06
Әдіс	КТ	ТП	КТ	ТП	КТ	ТП	КТ	ТП	КТ	ТП

                                                     

                                2.1 сурет - Кернеу бөлгіштігінің сұлбасы     

 

                                 

                                                              1.1 сурет                                         1.2 сурет

                           

                        1.3 сурет                                           1.4 сурет

 

  

                      1.5 сурет                                       1.6 сурет

 

 

                    1.7 сурет                                        1.8 сурет

 

 

   

                      1.9 сурет                                   1.10 сурет

 

            2.2 сурет - Тапсырма нұсқасына байланысты электр сұлбалары

 

                                               

                               1.11 сурет                                             1.12 сурет

 

                                                  

                        1.13 сурет                                                       1.14 сурет

 

 

                                             

  1.15 сурет                                              1.16 сурет

 

 

 

                                    

                              1.17 сурет                                                                   1.18 сурет        

 

 

                                  

                 1.19 сурет                                                              1.20 сурет

 

               2.3 сурет - Тапсырма нұсқасына байланысты электр сұлбалары

 

3 №2 тапсырма.  Бірфазалы синусоидалы тоқтың сызықты электр тізбектерін есептеу

 

Мақсаты:  бірфазалы синусоидалы тоқтың сызықты электр тізбектерін әртүрлі (КТӘ, ТПӘ, ЭГӘ, т.б.) әдістермен есептеп үйрену.

         3.1 тапсырма. Жинақы балансты көпір сұлбасы берілген (3.1 суретті қара). Берілмеген кедергіні (Z) анықтау.

         3.2 тапсырма. Бірфазалы синусоидалы тоқтың сызықты электр тізбектері (2.1-2.10 суретті қара) үшін келесіні орындау қажет:

-         Теңдеулер жүйесін және тізбектегі әр тармақтың тоғының теңдеуін құру:

- Кирхгоф заңдарын дифференциалдық және кешенді түрде.

- Контурлық тоқтар әдісімен.

- Түйіндік потенциалдар әдісімен.

-         Электр тізбегінің барлық тармағындағы тоқтарды  3.2 кестеде берілген әдіспен анықтау.

-         Қуаттар тепе-теңдігін тексеру.

-         Тоқтың векторлық диаграммасын және топографиялық диаграмаларын байланыстырып салу.

Нұсқа  3.1-3.3 кестелерінен, сынақ кітапшаның номерімен және тегінің бірінші әріпімен анықталады.

  

3.1 кесте

Түскен жылы	Сынақ кітапшаның соңғы саны
жұп	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
тақ	0	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Сұлба №	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8	2.9	2.10
Е1, В	90	55	95	70	80	50	60	75	85	100
Ψe1, град.	-45	30	60	30	0	-45	-30	90	60	45
Е2, В	80	70	85	65	60	90	50	55	65	40
Ψe2, град.	45	-45	60	30	-60	45	-30	60	90	-З0
Е3, В	65	70	80	50	45	40	60	55	88	75
Ψe3, град.	30	-60	45	-30	60	-45	90	-90	30	-60
Е4, В	50	80	70	75	90	85	100	80	55	60
Ψe4, град.	0	90	45	-45	-60	-30	45	30	45	-90
Z1, Ом	___	R1+ jXL1	R1-jXc1	R1+ jXL1	R1-jXc1	___	R1-jXc1	R1+ jXL1	___	R1+ jXL1
Z2, Ом	R2+ jXL2	R2 –jXc2	R2+ jXL2	___	R2+ jXL2	R2 –jXc2	R2+ jXL2	___	R2+ jXL2	R2 –jXc2
Z3, Ом	R3 –jXc3	___	R3 –jXc3	R3+ jXL3	___	R3 –jXc3	R3 –jXc3	R3+ jXL3	R3 -jXc3	R3+ jXL3
Z4, Ом	R4+ jXL4	R4 -jXc4	___	R4+ jXL4	R4 -jXc4	R4+ jXL4	___	R4+ jXL4	R4 -jXc4	___

 

3.2 кесте

Түскен жылы	Сынақ кітапшаның соңғы санының алдыңғы саны
жұп	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
тақ	0	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Е5, В	50	70	90	60	100	55	75	85	90	80
Ψe5, град.	-60	30	-45	45	-30	45	90	60	-90	60
R1, Ом	50	40	70	80	60	85	90	95	80	75
R2, Ом	60	55	60	90	75	80	45	50	65	40
R3, Ом	85	75	85	60	50	45	60	80	65	60
R4,Ом	80	60	75	45	55	40	35	65	90	100

  

3.3 кесте

Түскен жылы	Тегінің бірінші әріпі
жұп	БЛЦ	КХ	ВМЧ	ГНШ	ДОЯ	ЕПР	ЖСЗ	ТЭИ	УЮФ	АЩ
тақ	КХ	ВМЧ	ГНШ	БЛЦ	ЕПР	ДОЯ	ТЭИ	ЖСЗ	АЩ	УЮФ
Әдіс	ТП	КТ	ТП	КТ	ТП	КТ	ТП	КТ	ТП	КТ
J, A	0, 4	0, 2	0, 5	0, 3	0, 6	0, 7	0, 8	0, 4	0, 2	0, 5
ΨJ, град.	90	45	-60	60	30	-30	45	-45	-90	40
XL1, Ом	50	80	70	90	20	90	60	50	90	60
XC1, Ом	90	20	30	50	65	65	100	90	40	95
XL2, Ом	90	20	40	75	30	80	68	25	36	70
XC2, Ом	44	70	80	10	80	20	30	75	88	20
XL3, Ом	86	50	35	75	40	95	80	96	50	76
XC3, Ом	34	90	75	25	90	35	40	44	92	26
XL4, Ом	90	80	40	56	88	64	75	54	46	85
XC4, Ом	40	45	78	80	48	80	45	84	82	45

 

                                             3.1 сурет - Көпірлік сұлба      

                                                            2.1 сурет                                                     2.2 сурет

                      

                    2.3 сурет                                             2.4 сурет  

 

 

                   

2.5 сурет                                                                     2.6 сурет

 

                         

              2.7 сурет                                             2.8 сурет

             

                  2.9 сурет                                               2.10 сурет

 

3.2 сурет - тапсырма нұсқасына байланысты электр сұлбалары

 

4 №3 тапсырма. Төртұштықтарды есептеу

 

Мақсаты: әртүрлі әдістермен электр тізбектерін төртұштықтармен есептеу.

 

Екі төртұштықтардың сұлбалары және кедергілері және олардың байланысу түрлері берілген. Анықтау қажет:

- Берілген екі төртұштықтың байланысын анықтау.

- Төртұштықтардың қортынды мәндрін.

- Z_c, γ.

- Келісілген жүктемедегі төртұштықтың: I_кір, I_шығ, U_шығ, Р₁,Р₂, η, Q₁, Q₂.

 

4.1 кесте

Түскен жылы	Сынақ кітапшасының соңғы саны
жұп	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
тақ	0	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Сұлба №  1-төртұшт.	3.1	3.2	3.3	3.4	3.5	3.6	3.7	3.8	3.1	3.2
L, мГн	70	60	50	65	80	55	75	85	95	100
f, кГц	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5

  

4.2 кесте

Түскен жылы	Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны
жұп	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
тақ	0	9	8	7	6	5	4	3	2	1
R, кОм	1	5	10	15	20	3	7	12	18	4
Байланыс түрі	тізбе ктей	па рал	аралас	кас кад	Тізбе ктей	па рал	аралас	кас кад	Тізбе ктей	кас кад
Uкір, В	3	10	16	20	25	32	38	43	46	50

 

4.3 кесте

Түскен жылы	Тегінің бірінші әріпі
жұп	БЛЦ	КХ	ВМЧ	ГНШ	ДОЯ	ЕПР	ЖСЗ	ТЭИ	УЮФ	АЩ
тақ	КХ	ВМЧ	ГНШ	БЛЦ	ЕПР	ДОЯ	ТЭИ	ЖСЗ	АЩ	УЮФ
Сұлба № 2-төртұшт.	3.9	3.10	3.11	3.12	3.13	3.14	3.15	3.16	3.12	3.15
С, мкФ	0,01	0,03	0,02	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,06

 

  3.1 сурет                                                  3.2 сурет 

 

      3.3 сурет                                        3.4 сурет 

 

3.5 сурет                                                    3.6 сурет 

 

3.7 сурет                                                3.8 сурет 

 

                 3.9 сурет                                                3.10 сурет 

 

               3.11 сурет                                               3.12 сурет 

 

  3.13  сурет                                              3.14 сурет 

 

3.15 сурет                                                3.16 сурет 

 

4.1 сурет - Төртұштықтардың электр сұлбалары

 

5 Әдістемелік нұсқа

 

Кірістегі (қоректенгіш) кернеудің мәнін азайту үшін резистордағы бөлгіш кернеуді пайдаланады. Ондағы шығыс U_шығ  керенуі кірістегі U_кір кернеуіне (қоректенгіш) және резистордағы кедергі мәніне тәуелді. Кернеу бөлгіштігі – резисторлардың жиі пайдаланатын байланысы. Ом заңын қолдана отырып, және жүктемедегі аздаған тоқтың кернеу бөлгіштігін мына түрде өрнектуге болады:

                          .

Жалпылама көпір үшін айнымалы тоқтың байланыс тәуелділігі орындалады, егер әр тармақтағы кешенді кедергілер мынаған тең болса           

                                    

              

         Төртұштықтың байланыс түрлері:

 

1) Төртұштықтың каскадты байланысы.

Төртұштықтың каскадты байланысы дегеніміз – келесі төртұштықтың шығысы келесінің кірісімен байланысын айтамыз.

                       5.1 сурет

 

5.1 суретте екі төртұштықтың каскадты байланыс көрсетілген, өздерінің  А-параметрлі матрицаларда берілген:

       .                                                           (5.1)

Екі төртұштықтың 5.1 матрицасын біле отырып оның беріліс теңдеуін А-параметрлері үшін матрицалары мына түрде жазуға болады:

       ,                                                                                 (5.2)

       ,                                                                               (5.3)

5.1 суреттегі сұлбада көрсетілгендей:

,

сол себепті 5.3 өрнекті мына түрде жазуға болады:

.                               (5.4)

 

5.4 өрнекте көрсетілгендей, төртұштықтардың каскадты байланысы А-параметрлерінің қорытынды матрицалары төртұштықтардың біртекті байланыс матрицаларының туындысына тең, яғни:

.

 

2) Төртұштықтың тізбектей байланысы.

Екі төртұштықтың тізбектей байланысының матрицасы Z-параметрлі түрде берілген, 5.2 суретте көрсетілген:

                   5.2 сурет

5.2 суретте көрсетілгендей, және .

 

Төртұштықтар үшін беріліс теңдеуі Z ′ және Z ″ матрицалық мынандай түрге ие болады:

,                                                                                (5.5)

.                                                                               (5.6)

5.5 және 5.6 матрицалық теңдеулерін қосқанда, мынаны аламыз:

.                       (5.7)

5.7 өрнекте көрсетілгендей, төртұштықтардың тізбектей байланысы Z-параметрлерінің қорытынды матрицалары төртұштықтардың біртекті байланыс матрицаларының қосындысына тең, яғни:

 

3) Төртұштықтың параллель байланысы.

Төртұштықтың параллель байланысының матрицасы Y-параметрлі түрде берілген, 5.3 суретте көрсетілген:

         5.3 сурет

 

Сұлбадан көрініп тұрғандай:

;        ;

;        .

Беріліс теңдеуінің матрицалары Y-параметрлі түрде әр төртұштықтың матрицаларының теңдеулерінің қосындыларына тең екені көрсетілген, яғни Y-параметрлі төртұштықтың қортынды матрицаның біртекті қосындысына тең, яғни:

.

 

 4) Төртұштықтың аралас байланысы.

Екі төртұштықтың аралас байланысының сұлбасы, матрицасы Н-параметрлі түрде берілген, 5.4 суретте көрсетілген:

                 5.4 сурет

 

Беріліс теңдеуін жаза отырып Н-параметрлері түрде әр төртұштық үшін матрицалық және біртектілі қосынды матрицасы алынған.  Төртұштықтардың аралас байланысы Н-параметрлерінің жалпы матрицалары төртұштықтардың біртекті байланыс матрицаларының қосындысынан алынады, яғни:

.                                                        

  

Әдебиеттер тізімі

 

1. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн.3.

2. . Электрические измерения и основы электроники. /Под ред. проф. Герасимова В. Г. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 432 с.

3. Сборник задач по электротехнике и основам электроники: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. вузов. Под ред. Герасимова В. Г. – М.: ВШ, 1987.

4. Касаткин А.С. Электротехника – М., 1969,1973,1983.

5. Электротехника./Под ред. Пантюшина. – М., 1976.

6. Мұхити И.М. Электротехника – А., 2005.

7. Бессонов Л.А. ТОЭ. Электрические цепи. – М., 2002.

8. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. /Под ред. Петленко Б. И. – М.: Академия, 2003. – 230 с.

9. Данилов И.А., Иванов П.И. Общая электротехника с основами электроники: Учеб. пособие – М.: ВШ, 2000. – 752 с.

 

 

Мазмұны

 

1 Тапсырманы орындау үшін әдістемелік нұсқау                                                 3

2 №1 тапсырма. Тұрақты тоқтың сызықты электр тізбектерін есептеу              5

3 №2 тапсырма.  Бірфазалы синусоидалы тоқтың сызықты электр

тізбектерін  есептеу                                                                                                 10

4 №3 тапсырма.  Төртұштықтарды есептеу                                                          13

5 Әдістемелік нұсқаулар                                                                                         16

6 Әдебиеттер тізімі                                                                                                  20

 

2012 ж. жиын.жосп. реті 45