Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра теоретических основ электротехники
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ 2
Методические указания и задания к расчетно –графическим работам № 1-3
(для студентов специальности 5В071600 – Приборостроение)
Алматы 2012
СОСТАВИТЕЛИ: З.И.Жолдыбаева, Е.Х.Зуслина. ТЭЦ2. Методические указания и задания к расчетно –графическим работам № 1-3 (для студентов специальности 5В071600 – Приборостроение)– Алматы: АУЭС, 2012.- 16 с.
Методические указания и задания к расчетно – графическим работам № 1-3 по «Теории электрических цепей 2». содержат требования к оформлению, задания и методические указания к выполнению расчетно – графических работ. Методические указания и задания к расчетно –графическим работам соответствуют рабочим учебным планам и рабочей программе дисциплины по выбору ТЭЦ2 для студентов специальности 5В071600 – Приборостроение.
Ил.22 , табл.8 , библиогр.-7 -назв.
Рецензент: канд. техн. наук, профессор Г.С. Казиева.ст. препод. Е.О. Елеукулов
Печатается по плану издания НАО «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.
Ó НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2012 г.
1 Требования к выполнению и оформлению расчетно – графических работ
Расчетно – графическая работа должна включать следующее:
а) титульный лист (образец прилагается);
б) содержание;
в) введение;
г) задание;
д) основную часть;
е) заключение (выводы);
ж) список литературы;
1.2 Текст задания (условие задачи) 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 выполняется 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 30 мм, правое – не менее 10 мм, верхнее и нижнее – 20 мм.
1.5 Все листы расчетно – графической работы должны иметь сквозную нумерацию, начиная с титульного листа, включая приложение. Номер листа пишется снизу страницы без точки.
1.6 Расчеты должны сопровождаться пояснениями. Нельзя приводить только расчетные формулы и конечные результаты. Работы, в которых вычисления и пояснения приводятся сокращенно, к защите не допускаются и возвращаются студентам на доработку.
1.7 Рисунки, графики и схемы должны быть выполнены аккуратно и пронумерованы.
1.8 На графиках обязательно указываются названия изображаемых величин, их единицы измерения. Масштабы необходимо подбирать так, чтобы было удобно пользоваться графиком или диаграммой. В соответствии с выбранным масштабом подписываются шкалы графиков и диаграмм.
1.9 У параметров, имеющих определенные размерности, писать в окончательных результатах соответствующие единицы измерения. Все обозначения электрических величин должны соответствовать ГОСТу.
1.10 Во введении обосновать необходимость изучения переходных процессов и методов их расчета.
1.11 В заключение провести анализ методов расчета переходных процессов, использованных в расчетно – графической работе; сравнить результаты, полученные классическим и операторным методами; определить время, которое требуется для завершения переходного процесса на практике; для этого момента времени определить в процентах отношение переходного тока (напряжения) к принужденному току (напряжению).
1.12 Расчетно – графическая работа должна быть сдана на проверку в срок, указанный преподавателем в силлабусе. В случае нарушения студентом срока сдачи работы, ему снижается итоговый балл за работу.
РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра теоретических основ электротехники
ТЭЦ2
Расчетно –графическая работа №
_________________________________________________________________
(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. Расчет переходных процессов в линейной электрической цепи классическим методом
В момент времени 
в
цепи, подключенной к источнику постоянного напряжения 
,
происходит коммутация.
2.1 Согласно своему варианту, выбрать схему электрической цепи и ее параметры (см. таблицы 2.1, 2.2).
2.2 Рассчитать заданное в таблице 2.3 значение переходной величины классическим методом.
2.3 Построить график зависимости переходной величины в функции времени в
интервале от 0 до 5τmax (до
5τ= 5/α, если корни комплексно сопряженные, р = - α
jώСВ).
Т а б л и ц а 2.1
|
Год поступления |
Первая буква фамилии |
|||||||||
|
Четный |
АБ В |
ГД Е |
ЖЗ И |
КЛ |
МН |
ОП Р |
СТ У |
ХФ Ц |
ЧШ Щ |
ЭЮ Я |
|
Нечетный |
ЭЮ Я |
ЧШ Щ |
ХФ Ц |
СТ У |
ОП Р |
МН |
КЛ |
ЖЗ И |
ГД Е |
АБ В |
|
Номер схемы |
2.1 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.8 |
2.9 |
2.10 |
|
|
15 |
10 |
20 |
25 |
15 |
10 |
15 |
20 |
20 |
15 |
Т а б л и ц а 2.2
|
Год поступления |
Последняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
|
Четный |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Нечетный |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
|
30 |
10 |
25 |
20 |
15 |
10 |
25 |
10 |
20 |
15 |
|
|
25 |
20 |
10 |
15 |
20 |
16 |
10 |
12 |
30 |
18 |
|
|
15 |
20 |
25 |
10 |
15 |
25 |
30 |
25 |
10 |
30 |
|
|
12 |
10 |
15 |
10 |
15 |
8 |
25 |
20 |
10 |
12 |
|
|
5 |
10 |
8 |
6 |
12 |
5 |
15 |
15 |
10 |
12 |
Т а б л и ц а 2.3
|
Год поступления |
Предпоследняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
|
Четный |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Нечетный |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
Определить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.1 Рисунок 2.6
Рисунок 2.2 Рисунок 2.7
Рисунок 2.3 Рисунок 2.8
Рисунок 2.4 Рисунок 2.9
Рисунок 2.5 Рисунок 2.10
3 Расчетно-графическая работа №2. Расчет переходных процессов в линейной электрической цепи операторным методом
В момент времени в
цепи, подключенной к источнику постоянного напряжения ,
происходит коммутация.
3.1 Согласно своему варианту, выбрать схему электрической цепи и ее параметры (см. таблицы 2.1, 2.2).
3.2 Рассчитать заданное в таблице 2.3 значение переходной величины операторным методом.
3.3 Построить график зависимости переходной величины в функции времени в
интервале от 0 до 5τmax (до
5τ= 5/α, если корни комплексно сопряженные – р = - α jώСВ).
3.4 Сравнить результаты расчета с классическим методом (расчетно-графическая работа №1).
4 Расчетно-графическая работа №3. Расчет переходных процессов в линейных электрических цепях с помощью интеграла Дюамеля
На вход цепи подается импульсное воздействие (см. рисунки 4.1,4.2), параметры и вид которого приведены в таблицах 4.1, 4.2. Длительность импульса t1 выбирается в интервале (2-5)τ, в соответствии с вариантом задания (см. таблицу 4.2).
Где τ – постоянная времени переходного процесса для заданной схемы.
4.1 Согласно своему варианту, выбрать схему электрической цепи (см. рисунки 4.3 - 4.12) и ее параметры (см. таблицы 4.1, 4.2, 4.3).
4.2 Определить переходную характеристику цепи, соответствующую искомой величине (см. таблицу 4.3) .
4.4 Определить выражение искомой величины в функции времени, используя интеграл Дюамеля.
4.5 Построить график зависимости искомой величины от времени.
Т а б л и ц а 4.1
|
Год поступления |
Последняя цифра зачетной книжки |
||||||||||
|
Четный |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Нечетный |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
|
Вид воздействия |
4.1 |
4.2 |
4.1 |
4.2 |
4.1 |
4.2 |
4.1 |
4.2 |
4.1 |
4.2 |
|
|
|
20 |
10 |
15 |
25 |
40 |
30 |
5 |
20 |
30 |
20 |
|
|
|
12 |
10 |
15 |
10 |
15 |
8 |
25 |
20 |
10 |
12 |
|
|
|
5 |
10 |
8 |
6 |
12 |
5 |
15 |
15 |
10 |
12 |
|
Т а б л и ц а 4.2
|
Год поступления |
Предпоследняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
|
Четный |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
Нечетный |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
5τ |
3 τ |
4 τ |
5 τ |
4 τ |
3 τ |
4 τ |
5 τ |
3 τ |
4τ |
|
|
30 |
10 |
25 |
20 |
15 |
10 |
25 |
10 |
20 |
15 |
|
|
25 |
20 |
10 |
15 |
20 |
16 |
10 |
12 |
30 |
18 |
|
|
15 |
20 |
25 |
10 |
15 |
25 |
30 |
25 |
10 |
30 |
|
Год поступления |
Первая буква фамилии |
|||||||||
|
Четный |
АБ В |
ГД Е |
ЖЗ И |
КЛ |
МН |
ОП Р |
СТ У |
ХФ Ц |
ЧШ Щ |
ЭЮ Я |
|
Нечетный |
ЭЮ Я |
ЧШ Щ |
ХФ Ц |
СТ У |
ОП Р |
МН |
КЛ |
ЖЗ И |
ГД Е |
АБ В |
|
Номер схемы |
4.11 |
4.12 |
4.3 |
4.4 |
4.5 |
4.6 |
4.7 |
4.8 |
4.9 |
4.10 |
|
Искомая величина |
|
|
uR2(t) |
iR3(t) |
uR3(t) |
uR2(t) |
|
iR2(t) |
iR2(t) |
uR3(t) |
Т а б л и ц а 4.3
Рисунок 4.1 Рисунок 4.2
Рисунок 4.3 Рисунок 4.4
Рисунок 4.5 Рисунок 4.6
Рисунок 4.7 Рисунок 4.8
Рисунок 4.9 Рисунок 4.10
Рисунок 4.11 Рисунок 4.12
5 Методические указания к расчёту курсовой работы
5.1 Классический метод расчёта переходных процессов.
Методика расчёта переходных процессов классическим методом включает следующие этапы:
а) определение независимых начальных условий: 
; независимые начальные условия определяются
путём расчета установившегося режима в цепи до коммутации и с применением
законов коммутации:
; 
;
б) запись выражения для искомого переходного тока или переходного напряжения в виде:
; 
;
в) определение принуждённого тока 
или принужденного напряжения 
путём расчёта установившегося режима в
цепи после коммутации;
г) определение свободного тока 
или
напряжения 
.Для определения или
составляется характеристическое уравнение
и находятся его корни. Запись выражения или определяется типом корней
характеристического уравнения;
д) определение постоянных интегрирования по начальным значениям искомой величины и её первой производной (для цепи второго порядка).
5.2 Операторный метод расчёта переходных процессов.
Методика расчёта переходных процессов операторным методом включает следующие этапы:
а) определение независимых начальных условий: ;
б) составление эквивалентной операторной схемы (схема составляется для цепи после коммутации).
Т а б л и ц а 5.1
|
Эквивалентные операторные схемы пассивных элементов |
|
|
Исходная схема |
Операторная схема |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) Составление уравнений для определения изображения искомой величины, используя любой из методов расчёта: законы Кирхгофа в операторной форме, метод контурных токов, метод узловых потенциалов, метод эквивалентного генератора и т.п. (уравнения составляются для цепи после коммутации) и определение изображения искомой величины;
г) определение искомой величины (оригинала) по найденному изображению, используя теорему разложения.
Т а б л и ц а 5.2
|
Теорема разложения |
|
|
Изображение имеет вид рациональной дроби: где m<n,
|
|
|
Вид корней
характеристического уравнения для
|
Теорема разложения |
|
корни характеристического уравнения |
где |
|
корни характеристического уравнения |
|
|
знаменатель имеет один нулевой корень: |
|
|
знаменатель имеет один нулевой корень: |
|
5.3 Расчет переходных процессов в линейных электрических цепях с помощью интеграла Дюамеля.
Интеграл Дюамеля применяется для определения токов или напряжений в пассивной электрической цепи при подключении к источнику непрерывно из меняющегося напряжения произвольной формы.
Методика расчёта переходных процессов в линейных электрических цепях с помощью интеграла Дюамеля включает следующие этапы:
а) определение переходной функции цепи: переходной
проводимости 
или переходной функции по напряжению 
. Переходная приводимость численно равна
искомому току, а переходная функция по напряжению численно равна искомому
напряжению при подключении цепи к постоянному напряжению U=1B при
нулевых начальных условиях, Переходные функции цепи ,определяются путём расчёта переходных
процессов классическим или операторным методами при подключении цепи в момент t=0 к
источнику единичного постоянного напряжения при нулевых начальных условиях;
б) Вычисление тока 
или
напряжения 
с помощью интеграла Дюамеля:
Так как напряжение источника имеет различные аналитические выражения на разных интервалах времени, интервал интегрирования разбивается на отдельные участки и ток или напряжение, вычисляемые с помощью интеграла Дюамеля, записываются для отдельных участков времени.
Список литературы
1. Бакалов В. П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.Е. Основы теории цепей: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 2000.-592 с.
2. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. - т.1. – Санкт-Петербург: Питер, 2003.
3. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. - т.2. – Санкт-Петербург: Питер, 2003.
4. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. – М.: Энергоатомиздат, 1989.-528 с.
5. Шебес М. Р., Каблукова М. В. Задачник по теории линейных электрических цепей. – М.: Высшая школа, 1990.-544 с.
6. Жолдыбаева З.И., Коровченко Т.И. Теория электрических цепей: Учебное пособие. – Алматы, 2007.-77 с.
7. Жолдыбаева З.И., Зуслина Е.Х. ТЭЦ2. Примеры расчета установившихся и переходных режимов в линейных электрических цепях с сосредоточенными и распределенными параметрами.: Учебное пособие. – Алматы, 2010.-80 с.
Содержание
1. Требования к выполнению и оформлению расчетно – графических
Работ 3
2. Расчетно-графическая работа №1. Расчет переходных процессов в
линейной электрической цепи классическим методом 6
3. Расчетно-графическая работа №2. Расчет переходных процессов в
линейной электрической цепи операторным методом 8
4. Расчетно-графическая работа №3. Расчет переходных процессов в
линейных электрических цепях с помощью интеграла Дюамеля 8
5. Методические указания к выполнению расчетно – графических работ 11
Список литературы 14
Сводный план 2012 г., поз.40