Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра теоретических основ электротехники
ТЕОРИЯ ЧЕТЫРЕХОПОЛЮСНИКОВ
Методические указания и задания к расчетно-графическим работам
для студентов специальности
5В070200- Автоматизация и управление
Алматы 2013
СОСТАВИТЕЛИ: С.Ю. Креслина, А.Т Аршабекова. Теория четырехполюсников. Методические указания и задания к расчетно-графическим работам для студентов специальности 5В070200- Автоматизация и управление. – Алматы: АУЭС, 2013.- 12 с.
Методические указания и задания к расчетно-графическим работам по дисциплине «Теория четырехполюсников», содержат две расчетно-графические работы по темам: «Четырехполюсники. Трансформаторы», «Расчет линии с распределенными параметрами», требования к их выполнению и оформлению, задания, схемы и параметры электрических цепей, методические указания.
Расчетно-графические работы предназначены для студентов специальности 5В070200- Автоматизация и управление.
Ил. 11 , табл. 6 , библиогр.- 7 назв.
Рецензент: доцент Башкиров М.В.
Печатается по плану издания «НАО Алматинского университета энергетики и связи» на 2013 г.
Ó «НАО Алматинского университет энергетики и связи», 2013г.
1 Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ
1.1 Расчетно-графическая работа (РГР) должна включать следующие элементы:
а) титульный лист (приложение А);
б) задание;
в) содержание;
г) введение;
д) основную часть;
е) заключение (выводы);
ж) список литературы;
к) приложения.
1.2 Текст задания должен быть переписан полностью, со всеми рисунками и числовыми значениями для своего варианта.
1.3 Каждый этап расчетно-графической работы должен быть озаглавлен.
1.4 Расчетно-графическая работа может быть выполнена рукописным способом или с применением компьютерной печати (в программе Microsoft Word, шрифт высотой 14 пунктов с интервалом 1,0 – 1,5). Текст пишется на одной стороне листа белой бумаги формата А4. По всем четырем сторонам листа оставляются поля: левое не менее 30мм, правое – не менее 10мм, верхнее и нижнее - 20мм.
1.5 Все листы расчетно-графической работы должны иметь сквозную нумерацию, начиная с титульного листа, включая приложение. Номер листа пишется в правом верхнем углу без точки.
1.6 Расчеты должны сопровождаться пояснениями. Нельзя приводить только расчетные формулы и конечные результаты. Расчетно-графические работы, в которых вычисления и пояснения приводятся сокращенно, к защите не допускаются.
1.7 Рисунки должны быть пронумерованы.
1.8 На графиках указываются названия изображаемых величин, их единицы измерения. Масштабы необходимо подбирать так, чтобы было удобно пользоваться графиком или диаграммой.
1.9 У величин, имеющих определенные размерности, писать в окончательных результатах соответствующие единицы измерения. Все обозначения электрических величин должны соответствовать ГОСТу.
1.10 Введение должно содержать цель работы и методы анализа и расчета режимов электрической цепи. Слово «ВВЕДЕНИЕ» записывается прописными буквами в виде заголовка.
1.11 Заключение (выводы) должно содержать анализ и оценку результатов работы.
1.12 Расчетно-графическая работа должна быть сдана на проверку в срок, в соответствии с графиком учебного процесса. В случае нарушения срока сдачи РГР снижается итоговый балл за работу.
РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра теоретических основ электротехники
Расчетно-графическая работа № ____
по дисциплине «Теория четырехполюсников»
_________________________________________________________________
(полное наименование работы)
_________________________________________________________________
Работа выполнена
Студентом_____________________________
(фамилия и инициалы)
______________________________
(номер зачетной книжки)
Группа ______________________________
(шифр группы)
Отчет принят__________________________
(дата принятия отчета)
Преподаватель_________________________
(Ф.И.О.)
Алматы 201...
2 Расчетно-графическая работа №1. Четырехполюсники. Трансформаторы
Цель работы: освоение расчета параметров четырехполюсника и трансформатора.
Задача 2.1
Задана схема четырехполюсника (см. рисунки 2.1-2.10), значение сопротивлений (см. таблицы 2.1-2.3), выполнить следующее:
а) определить А-параметры четырехполюсника;
б) Проверить соотношение: Δ=А11А22 - А12А21=1;
в) определить характеристическое сопротивление (ZC) и постоянную передачи (ГС) относительно первичных и вторичных зажимов, используя режим холостого хода и короткого замыкания. Сравнить полученные результаты.
Задача 2.2
Задана схема замещения однофазного трансформатора с
ферромагнитным сердечником (см. рисунок 2.11), приведенная к первичной обмотке, с
коэффициентом трансформации k. Активное и реактивное сопротивление рассеяния
первичной обмотки равны соответственным приведенным сопротивлениям вторичной
обмотки (
,
).
Требуется:
1) Записать законы Кирхгофа для первичной и вторичной обмоток трансформатора.
2) По данным опытов холостого хода и короткого замыкания (U1ХХ, I1ХХ, P1ХХ, U1КЗ, I1КЗ, Р1КЗ) определить величины сопротивлений первичной и вторичной обмоток (R1, R2, X1, X2). Построить векторные диаграммы.
3)
К вторичным зажимам трансформатора
подключен приемник энергии, имеющий cos 
=0,92 (>0).
Известно напряжение на вторичных зажимах (U2), сила тока во вторичной цепи (I2). Найти напряжение на первичных зажимах (U1), силу тока в первичной обмотке (I1), кпд (η), коэффициент мощности (cos φ1), потери в стали (РСТ),
потери в меди (РОБ).
Указания:
При холостом ходе можно пренебречь падением напряжения в первичной обмотке (UR1,UX1). При коротком замыкании можно пренебречь намагничивающей составляющей первичного тока (I0).
Таблица 2.1
|
Год поступления |
Последняя цифра зачётной книжки
|
|||||||||
|
нечётный № рисунка |
0 2.1 |
1 2.2 |
2 2.3 |
3 2.4 |
4 2.5 |
5 2.6 |
6 2.7 |
7 2.8 |
8 2.9 |
9 2.10 |
|
чётный № рисунка |
9 2.4 |
8 2.5 |
7 2.6 |
6 2.9 |
5 2.8 |
4 2.7 |
3 2.10 |
2 2.2 |
1 2.1 |
0 2.3 |
|
R1, Ом |
10 |
18 |
17 |
16 |
15 |
14 |
11 |
20 |
22 |
25 |
|
R2, Ом |
18 |
15 |
10 |
23 |
22 |
19 |
21 |
25 |
28 |
30 |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2, кВ |
4 |
6 |
7 |
6 |
8 |
5 |
6 |
7 |
9 |
8 |
|
I2, А |
0,42 |
0,25 |
0,18 |
0,19 |
0,17 |
0,35 |
0,31 |
0,27 |
0,17 |
0,28 |
Таблица 2.2
|
Год поступления |
Предпоследняя цифра зачётной книжки |
|||||||||
|
нечётный |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
чётный |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
2 |
3 |
4 |
0 |
|
XL, Ом |
10 |
15 |
20 |
13 |
18 |
24 |
30 |
28 |
23 |
14 |
|
XC,Ом |
20 |
22 |
16 |
21 |
25 |
15 |
17 |
14 |
12 |
27 |
|
U1ХХ, В |
400 |
380 |
430 |
510 |
470 |
350 |
500 |
440 |
530 |
370 |
|
I1ХХ, А |
0,42 |
0,35 |
0,41 |
0,55 |
0,45 |
0,37 |
0,52 |
0,43 |
0,49 |
0,36 |
|
Р1ХХ, Вт |
20 |
21 |
22 |
35 |
26 |
16 |
33 |
24 |
32 |
17 |
Таблица 2.3
|
Год поступления |
Первая буква фамилии |
|||||||||
|
чётный |
БЛЦ |
КХ |
ВМЧ |
ГНШ |
ДОЯ |
ЕПР |
ЖСЗ |
ТЭИ |
УЮФ |
АЩ |
|
нечётный |
КХ |
ВМЧ |
ГНШ |
БЛЦ |
ЕПР |
ДОЯ |
ТЭИ |
ЖСЗ |
АЩ |
УЮФ |
|
U1КЗ, В |
32 |
30 |
34 |
41 |
38 |
28 |
40 |
35 |
42 |
30 |
|
I1КЗ, А |
4,8 |
6,2 |
5,1 |
8,2 |
7,6 |
5,5 |
7,5 |
6,8 |
8,4 |
5,7 |
|
Р1КЗ, Вт |
77 |
93 |
87 |
170 |
145 |
77 |
150 |
119 |
176 |
86 |
Рисунок 2.1 Рисунок 2.2
Рисунок 2.3 Рисунок 2.4
Рисунок 2.5 Рисунок 2.6
Рисунок 2.7 Рисунок 2.8
Рисунок 2.9 Рисунок 2.10
Рисунок 2.11
3 Расчетно-графическая работа №2. Расчет линии с распределенными параметрами
Цель работы: получение навыков расчета линии с распределенными параметрами в различных режимах.
К трехфазной линии электропередачи длиной l с частотой f = 50 Гц подключена нагрузка с активной мощностью Р2 и коэффициентом мощности cos φ. Линейное напряжение на зажимах нагрузки U2Л. Первичные параметры линии R0, L0, G0, C0.
Определить:
1) Вторичные параметры линии.
2) Входное сопротивление линии в нагрузочном режиме, в режиме холостого хода и короткого замыкания;
3) Напряжение и ток в начале линии, ток в конце линии.
4) Активную мощность в начале и конце линии, кпд линии.
5) В режиме согласованной нагрузки определить напряжение в начале линии, ток в начале и в конце линии.
Таблица 3.1
|
Год поступления |
Последняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
|
чётный |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
нечётный |
0 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
|
R0, Ом/км |
0.1 |
0.3 |
0.5 |
0.7 |
0.9 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
0.1 |
|
L0, мГн/км |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
0.8 |
1.2 |
1.7 |
2.1 |
2.3 |
2.7 |
|
cos φ |
0.8 |
0.81 |
0.82 |
0.83 |
0.84 |
0.85 |
0.86 |
0.87 |
0.88 |
0.9 |
Таблица 3.2
|
Год поступления |
Предпоследняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
|
|
|
|||||||||
|
чётный |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
нечётный |
0 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
|
G0, мкСм/км |
0.11 |
0.12 |
0.13 |
0.14 |
0.15 |
0.16 |
0.17 |
0.18 |
0.19 |
0.2 |
|
U2Л, кВ |
400 |
350 |
300 |
250 |
200 |
150 |
100 |
50 |
450 |
500 |
Таблица 3.3
|
Год поступления |
Первая буква фамилии |
|||||||||
|
чётный |
БЛЦ |
КХ |
ВМЧ |
ГНШ |
ДОЯ |
ЕПР |
ЖСЗ |
ТЭИ |
УЮФ |
АЩ |
|
нечётный |
КХ |
ВМЧ |
ГНШ |
БЛЦ |
ЕПР |
ДОЯ |
ТЭИ |
ЖСЗ |
АЩ |
УЮФ |
|
l, км |
100 |
95 |
90 |
85 |
80 |
75 |
70 |
65 |
60 |
55 |
|
С, нФ/км |
4 |
4.5 |
5 |
5.5 |
6 |
6.5 |
7 |
7.5 |
8 |
8.5 |
|
Р2, МВт |
100 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
4 Методические указания к выполнению расчетно-графических работ
Коэффициенты
четырехполюсника могут быть определены по известным напряжениям и токам из
режимов холостого хода и короткого замыкания из системы уравнений 
-параметров.
.
Коэффициенты пассивного четырехполюсника связаны соотношением:
.
Входное сопротивление представляет собой то сопротивление, которое является нагрузкой для генератора, подключенного к четырехполюснику.
, 
.
Вторичные параметры четырехполюсника через А-параметры:
.
характеристические сопротивления можно выразить через параметры холостого хода и короткого замыкания:
, 
,
характеристическая постоянная передачи через параметры холостого хода и короткого замыкания
,
,
.
Если линия подключена к источнику синусоидального напряжения с частотой f, то напряжение и ток установившегося режима изменяются по синусоидальному закону с той же частотой.
Вторичные (характеристические) параметры линии 
- коэффициент распространения
волны. Он характеризует изменение напряжения 
и тока
вдоль линии на протяжении 1 км. В алгебраической форме комплекс 
,
где 
- коэффициент затухания волны на 1 км, 
;
- коэффициент
изменения фазы на 1 км, 
.
волновое или характеристическое сопротивление линии.
Зная ток и напряжение в конце линии можно определить ток и напряжение в начале линии:
.
Режим работы линии зависит от характера и величины сопротивления нагрузки. Важным является случай, когда сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению линии. Этот режим называется режимом согласованной нагрузки или режимом передачи натуральной мощности. Он характеризуется отсутствием отраженных волн. Мощности в этом режиме:
,
.
КПД линии передачи 
.
Список литературы
1. Сборник задач по теоретическим основам электротехники/ Л.Д.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е. Заруди и др.-М.: Высшая школа, 2003.-52с.
2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.-М.: Гардарики,1999. – 638 с.
3. Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1990.- 544 с.
4. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1989. -528 с.
5. Денисенко В.И., Зуслина Е.Х ТОЭ. Учебное пособие.- Алматы: АИЭС, 2000. - 83 с.
6. Денисенко В.И., Креслина С.Ю. ТОЭ1. Конспект лекций (для бакалавриата 050702 – Автоматизация и управление). - Алматы: АИЭС, 2008. - 67 с.
7. Денисенко В.И., Креслина С.Ю., Светашев Г.М. ТОЭ2. Конспект лекций (для бакалавриата 050702 – Автоматизация и управление). - Алматы: АИЭС, 2009. - 62 с.
Содержание
|
1 Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ |
3 |
|
2 Расчетно-графическая работа №1 Четырехполюсники. Трансформаторы |
5 |
|
3 Расчетно-графическая работа №2 Расчет линии с распределенными параметрами |
8 |
|
4 Методические указания к выполнению РГР |
9 |
|
Список литературы |
12 |
Сводный план 2013 г., поз. 26