АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра теоретических основ электротехники

 

        Теория электрических цепей 1

            Расчет линейных электрических цепей

Методические указания и задания к выполнению

расчетно-графических работ № 3,4

для студентов всех форм обучения специальности  050703 –

Информационные системы

  

 

Алматы 2008

СОСТАВИТЕЛИ: З.И.Жолдыбаева, Е.Х.Зуслина.

         Теория электрических цепей 1. Расчет линейных электрических цепей. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических     работ № 3,4  для студентов всех форм обучения специальности 050703 –  Информационные системы. Алматы: АИЭС, 2008. –  14 с.

          Методические указания и задания к расчетно-графическим работам № 3,4 по дисциплине «Теория электрических цепей 1», содержат две расчетно- графические работы  по темам: «Расчет линейных электрических цепей несинусоидального тока», «Расчёт пассивных четырёхполюсников»; требования к их выполнению и оформлению, методические указания. Задания к расчетно-графическим работам соответствуют типовой программе по дисциплине ТЭЦ 1 для студентов специальности 050703.

          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;

          з) 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.

          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.

 2 Расчетно-графическая работа №3.  Расчёт линейных электрических цепей несинусоидального тока

 Электрическая цепь подключена к источнику несинусоидального периодического  напряжения u(t). Несинусоидальные периодические  напряжения u(t) представлены на рисунках 2.11 2.15. Электрические схемы приведены на рисунках 2.1  2.10.

Требуется выполнить следующее:

2.1  Oпределить мгновенные значения несинусоидальных токов в ветвях электрической цепи 

2.2  Oпределить действующее значение несинусоидального периодического напряжения источника U и действующие значения несинусоидальных периодических токов ,, .

2.3  Oпределить активную, реактивную и полную мощности цепи.

2.4 Построить график мгновенного значения одного из токов, указанного в таблице 2.1.

2.5  Построить амплитудно-частотный и фазочастотный спектры входного напряжения  и тока  на входе электрической цепи.

         Вариант выбирается по таблицам 2.1-2.3 в соответствии с номером  зачетной книжки и первой буквой фамилии.

 

         Т а б л и ц а  2.1

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

№ схемы

2.10

2.8

2.9

2.5

2.6

2.7

2.4

2.2

2.3

2.1

u(t)

2.11

2.13

2.15

2.11

2.13

2.14

2.12

2.15

2.12

2.14

Um, В

60

68

85

75

80

50

70

55

90

78

, рад.

-

-

-

-

-

-

-

-

График тока

i2

i1

i3

i1

i2

i3

i2

i1

i2

i1

          Т а б л и ц а  2.2

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

L1,мГн

3,0

4,0

6,0

4,5

5,5

3,0

3,5

5,2

3,6

5,0

L2, мГн

5,2

3,8

4,6

3,5

4,7

5,0

4,5

6,0

4,5

3,6

L3, мГн

4,0

6.0

5,5

5,0

3,5

4,5

2,5

3,5

5,8

4,8

, рад./с

4000

5000

6000

6500

5500

8000

7500

7000

4500

5800

Т а б л и ц а  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

R1,Ом

60

50

70

80

48

64

88

90

56

78

R2,Ом

56

74

80

68

92

78

86

54

70

84

R3,Ом

70

80

90

94

64

82

76

68

80

66

С1,мкФ

2,2

2,4

1,8

1,4

2,6

3,2

2,8

1,9

1,6

2,5

С2, мкФ

2,0

1,8

2,8

2,4

3,0

2,18

1,6

2,5

1,9

1,3

С3, мкФ

1,5

3,0

2,0

1,9

1,7

1,8

2,1

3,0

2,4

2,8

 

         

                        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 2.1         0

 

              

                          Рисунок 2.11        

 

                                Рисунок 2.12                                                      

               

                                   Рисунок 2.1         3

  

           

                                   Рисунок 2.1         4

 

           

                                  Рисунок 2.15        

                       

3  Расчетно-графическая работа № 4.  Расчёт пассивных четырёхполюсников

 Для пассивных Т- или П- образных четырехполюсников (рисунки 3.1-3.10) выполнить следующее:

3.1 Определить комплексные сопротивления заданного четырехполюсника Z1, Z2, Z3.

3.2 Определить А- параметры заданного четырехполюсника, используя:

а) режимы холостого хода и короткого замыкания;

б) законы Кирхгофа.

Проверить выполнение условия ∆А=1.

3.3 Определить характеристические сопротивления заданного четырехполюсника ZC1, ZC2 , используя:

а) параметры холостого хода и короткого замыкания;

б) А-параметры.

3.4 Определить характеристическую постоянную передачи  ГС , характеристическое ослабление АС , фазовую постоянную ВС, используя  А-параметры.

         Вариант выбирается по таблицам 3.1-3.3 в соответствии с номером  зачетной книжки и первой буквой фамилии.

 Т а б л и ц а  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

№ схемы

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

R1, Ом

35

55

70

64

48

80

85

90

96

78

R2, Ом

55

48

60

95

68

74

56

76

62

40

R3, Ом

60

72

88

75

56

48

62

84

64

80

Т а б л и ц а  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

XL1, Ом

45

55

65

74

38

92

86

58

74

72

XL2, Ом

94

72

86

64

42

68

56

74

60

84

XL3, Ом

85

60

45

80

50

56

78

92

82

68

         Т а б л и ц а  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

XC1, Ом

84

38

52

60

50

64

58

90

52

88

XC2, Ом

48

62

70

80

72

46

42

74

76

96

XC3, Ом

56

70

62

75

68

70

64

58

48

50

 

                      

                   Рисунок 3.1                                        Рисунок 3.2

 

                    

                   Рисунок 3.3                                         Рисунок 3.4

 

                         

                   Рисунок 3.5                                        Рисунок 3.6

 

                 

                     Рисунок 3.7                                       Рисунок 3.8

 

                    

                    Рисунок 3.9                                           Рисунок 3.10

         4 Методические указания к выполнению расчетно-графических работ № 3,4

 4.1 Расчёт линейных электрических цепей несинусоидального тока распадается на три этапа:

а) разложение несинусоидальных ЭДС на постоянную и синусоидальные составляющие  (в тригонометрический ряд Фурье) см. рисунки 2.1-2.10;

б) применение принципа наложения и расчет токов и напряжений в цепи для  каждой из составляющих в отдельности. При расчете цепи с постоянными составляющими ЭДС следует учитывать, что индуктивное сопротивление равно 0 и индуктивность в эквивалентной схеме заменяется короткозамкнутым участком, а  ёмкостное равнои ветвь с ёмкостью размыкается. При расчете цепи для каждой синусоидальной составляющей ЭДС можно пользоваться комплексным методом, но недопустимо сложение комплексных токов и напряжений различных синусоидальных составляющих. Необходимо учитывать, что индуктивное и емкостное сопротивления для различных частот неодинаковы, индуктивное сопротивление для k-й гармоники равно , а емкостное сопротивление для k-й гармоники равно ;

в) совместное рассмотрение решений, полученных для каждой из составляющих. Причём суммируются только мгновенные значения составляющих токов и напряжений.

 4.2 Расчёт пассивных четырёхполюсников

Основной задачей теории четырёхполюсников является установление соотношений между напряжениями  и токами  на входе и выходе четырёхполюсника. Уравнения, определяющие зависимость между , , называются уравнениями передачи четырёхполюсника. Существует шесть форм уравнений передачи: уравнения передачи в А-, В-, Y-, Z-, H-, F- параметрах.

Все формы уравнений передачи равноправны, выбор той или иной формы зависит от задачи, которая в данном случае решается.

Уравнение передачи в А- параметрах имеет вид

                            ,

         где,,,- называются А- параметрами.

         А- параметры могут быть определены путем решения уравнений, выражающих законы Кирхгофа или по значениям напряжений и токов в режимах холостого тока и короткого замыкания. Для пассивного четырёхполюсника выполняется условие ∆А==1.

         Характеристические сопротивления четырёхполюсника

можно выразить через А- параметры , 

  и параметры холостого хода (ZX1, ZX2) и короткого замыкания (ZК1, ZК2)  

,   .                                                             

         Параметрами холостого хода и короткого замыкания называются входные сопротивления четырёхполюсника со стороны первичных выводов 1-1/ и вторичных выводов 2-2/.

         Характеристическая постоянная передачи четырёхполюсника определяется в режиме согласованного включения и равна:

.

         Характеристическую постоянную передачи можно определить через

 А-параметры .                                             

       

Приложение  А

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

 

Кафедра теоретических основ электротехники

 

 

 

 

 

Дисциплина ТЭЦ 1

Расчетно-графическая работа №

 (полное наименование работы)

 

 

 

 

 

Работа выполнена _____________________

(дата выполнения работы)

Студентом____________________________

(фамилия и инициалы)

Зачетная книжка №_____________________

 

Группа_______________________________

(шифр группы)

 

Отчет принят__________________________

(дата принятия отчета)

 

Преподаватель_________________________

(фамилия и инициалы)

 

 

 

 

Алматы 200…

 

Список литературы 

 1. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей.- М.: Радио и связь, 2000.-592с.

 2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей.-  М.: Энергоатомиздат, 1989.–528с.

 3.  Демирчян  К.С.,   Нейман  Л.Р.,   Коровкин  Н.В.,   Чечурин В.Л.

Теоретические основы электротехники. – т.1. – Санкт-Петербург: Питер, 2003.-463с.

 4.  Демирчян  К.С.,  Нейман Л.Р.,  Коровкин  Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. – т.2. – Санкт- Петербург: Питер, 2003.-576с.

 5. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. – М.: Гардарики, 1999. – 638с.

 6. Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей. - М.: Высш. шк., 1990.- 544с.

 7. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IВМ РС. Программа Electronics Workbench и её применение.-М.: Солон-Р, 1999.-506с.

           8.  Жолдыбаева З.И., Зуслина Е.Х., Коровченко Т.И. Теория электрических цепей 1. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2007.- 80с.  

 

Содержание 

1 Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ ….....3        

2 Расчетно-графическая работа №3.  Расчёт линейных электрических цепей несинусоидального тока....... 4

3  Расчетно-графическая работа № 4.  Расчёт пассивных

 четырёхполюсников ……………………………………………………………..8

4 Методические указания к выполнению РГР № 3,4…………………………..10

Приложение А…………………………………………………………………….12

Список литературы……………………………………………………………….13