Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

         Алматы энергетика жӘне байланыс УНИВЕРСИТЕТІ

Электротехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

 

 

 ЭЛЕКТР ТІЗБЕКТЕРІНІҢ ТЕОРИЯСЫ3.  СЫЗЫҚТЫ ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІНІҢ ӨТПЕЛІ КЕЗЕҢДЕРІН ЕСЕПТЕУ

Пәндік жұмысты есептеудің әдістемелік нұсқауы және тапсырмалары

 5В070300-Ақпараттық жүйелер мамандығының студенттеріне арналған

 

 
 
Алматы 2010 

Құрастырушылар: Жолдыбаева З.И., Зуслина Е.Х.,  Оңғар Б. ЭТТ 3. Сызықты электр тізбегінің өтпелі кезеңдерін есептеу. 5В070300-Ақпараттық жүйелер мамандығының студенттеріне арналған. - Алматы: АЭжБУ.-2010.-  16 б. 

 

Пәндік жұмыстың әдістемелік нұсқауы өтпелі кезең жұмысының орындау талабынан, тапсырмалардан, сұлбалар және электр тізбегінің көрсеткіштерінен, сондай-ақ пәндік жұмысты безендіруден құралған. Пәндік жұмыс тапсырмасы ЭТТ3 пәнінің типтік бағдарламасына сәйкестендірілген.  

 

1 Пәндік жұмысты орындау мен безендіруді талап ету

1.1 Пәндік жұмыс фирмалық стандарт “Оқулық жұмыстары”, АЭжБИ, 2002 ж. бойынша орындалу керек және пәндік жұмысқа (ПЖ) келесі элементтер қосылады:

         а) титулдық бет;

         б) мазмұны;

         в) кіріспе;

         г) тапсырмалар;

         д) негізгі бөлім;

         е) қорытынды;

         ж) әдебиеттер тізімі;

         з) қосымша.

         1.2 Тапсырманың мәтіні өз нұсқасына сәйкес барлық суреттерімен және сандық мәндерімен толық жазылуы тиіс.

         1.3 Пәндік жұмыстың әрбір тарауының атауы болуы тиіс.

         1.4 Пәндік жұмыс қолжазба түрінде немесе компьютерлік баспаны қолдану арқылы (Microsoft Word бағдарламасында, 14 шрифтпен, интервалы 1,0 – 1,5). Мәтін А4 форматты қағазының біржағында (бетінде) жазылады. Қағаздың барлық төрт жағынан орын қалу керек: сол жағынан – 30 мм, оң жағынан  - 10 мм, үстіңгі және төменгі жағынан – 20 мм.

1.5 Пәндік жұмыстың барлық парақтары нөмірленген болуы тиіс (титульдық бет пен қосымшаны қоса). Әр парақтың нөмірі оң жақтың жоғарғы жағында нүктесіз қойылады.

1.6 Есептеулер түсініктемелерімен жазылуы тиіс. Тек есептеу кейіптемелері мен есептеу қорытындыларын келтіру жеткіліксіз. Пәндік жұмысында есептеулер мен түсініктемелері қысқартылған жағдайда қорғауға жіберілмейді және студенттерге жөндеуге қайтарылып беріледі.

1.7 Электр тізбектерінің сұлбалары (суреттер) және сызбалары қарындашпен, циркульмен сызғыш көмегімен сызылады. Сұлбалармен (суреттер) сызбалар нөмірленген болуы керек.

 1.8 Сызбаларда көрсеткіштердің электрлік шамаларын және өлшем бірліктерін көрсетуі тиіс. Диаграмманы және графикті (сызба) ыңғайлы қолдану үшін масштаб таңдалынуы керек. Таңдалған масштабқа сәйкес графиктер (сызба) мен диаграммалардың шкаласы жазылады.

 1.9 Белгілі бір өлшемді шамаларды қорытынды мәнімен және өлшем бірлігімен жазу керек. Барлық белгілеулердің электрлік шамалары МЕМСТ – қа сәйкес болуы тиіс.

1.10 Өтпелі кезеңдерді және әдістерді есептеуді кіріспеде міндетті түрде негіздеу керек. 

1.11 Қорытындыда пәндік жұмысты қолдана отырып, өтпелі кезеңді есептеу әдісіне талдау жасау; алынған классикалық және операторлық [Л.5.с 540] әдістердің нәтижелерін салыстыру, машықтануда өтпелі кезеңді қорытындылау үшін уақытты анықтау, ол үшін уақыт тұрақтысын өтпелі ток пен (кернеу мен) қалыптасқан токтың (кернеудің) арақатынасын пайызбен (процент) анықтау.

1.12 Пәндік жұмысты тексеруге оқу кезеңінің кестесіне сәйкес уақытында тапсырлуы керек, егер орындалмаса қорытынды балы төмендетіледі және қосымша тапсырма немесе басқа нұсқау (мұғалімнің шешімімен) беріледі, сондай-ақ қорытынды балы төмендетіледі.

 

 

Қазақстан Республикасы

Алматы энергетика және байланыс УНИВЕРСИТЕТІ

 

 

Электротехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

Электр тізбектерінің теориясы 3 пәні

 

Пәндік жұмыс

(жұмыстың толық аты)

 

 

 

 

 

 

                                               Жұмысты орындаған ________________________

(жұмысты орындаған күні)

                                             Студенттермен____________________________

(аты жөні тегі)

                                            Сынақ кітапшасының №____________________

 

                                              Тобы_____________________________________

(Топ шифрі)

 

                                            Есептікті қабылдаған_______________________

(есептікті қабылдаған күні)

 

                                            Оқытушы_________________________________

(аты жөні тегі)

 

 

 

 

 

 

Алматы 20…

 

2 № 1 тапсырма. Өтпелі кезеңді классикалық және операторлық әдістермен есептеу

t=0 тізбекте  уақыт моменті кезінде  тұрақты кернеу көзіне қосылғанда коммутация болады.

2.1 Өз нұсқаңа сәйкес электр тізбектерінің сұлбасын және оның көрсеткіштерін таңдау (2.1-2.2 кесте).

2.2 2.3-кестесінде берілген мәндерді өтпелі шаманы класикалық әдіспен есептеу [Л.4.с 354-361].

2.3  Берілген мәндерді өтпелі шаманы операторлық әдіспен есептеу [5.с 221-242].

2.4 “0” уақыт аралығы мен уақыт аралығына дейінгі өтпелі шама тәуелділігінің сызбасын салу.

2.1 К е с т е

Оқуға түскен жылы

Аты жөнінің бастапқы әрпі

Жұп

АБВ

ГДЕ

ЖЗИ

КЛ

МН

ОПР

СТУ

ХФЦ

ЧШЩ

ЭЮЯ

Тақ

ЭЮЯ

ЧШЩ

ХФЦ

СТУ

ОПР

МН

КЛ

ЖЗИ

ГДЕ

АБВ

Сұлбаның нөмірі

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

 

 

 

 

 

2.2 К е с т е

Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тақ

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

20

15

10

30

10

25

20

15

10

25

30

18

12

25

20

10

15

20

16

10

10

30

25

15

20

25

10

15

25

30

10

12

20

12

10

15

10

15

8

25

10

12

15

5

10

8

6

12

5

15

 

2.3 К е с т е

Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғысы

Жұп

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тақ

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Анықтау керек

            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 тапсырма. Дюамель интегралын қолдана отырып, сызықты электр тізбегінің өтпелі кезеңін есептеу

 

Өз нұсқаңа сәйкес қысқа тұйықталған бөліктегі  немесе реактивті элементтерінің біреуін ауыстыру керек. Нәтижиесінде бір реактивті элементі бар сұлба пайда болады. Тізбектің кірісіне импульсті әсер беріледі (3.1және 3.2 суретті қара) көрсеткіші мен түрі 3.1 - 3.2 кестеде келтірілген. импульсінің ұзақтығы (2-5)τ аралықта таңдалады, тапсырманың нұсқасына сәйкес (3.2 кесте). Мұндағы τ- сұлбаны алу үшін өтпелі кезеңнің уақыт тұрақтысы.

3.1 Ізделінетін шамаға сәйкес тізбектің өтпелі сипаттамасын анықтау (3.3 кесте) [4.с 368-371].

3.2 Дюамель интегралын қолдана отырып, уақыт функциясы кезінде ізделінетін шаманың мәнін анықтау [4.с 361-368].

3.3 Уақыт пен ізделінетін шаманың арасындағы тәуелділік сұлбасын салу.  

 

3.1 К е с т е

Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тақ

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Импульсті әсер түрлері

3.1

3.2

3.3

3.4

3.1

3.2

3.3

3.4

3.1

3.2

20

10

10

0

40

30

5

0

30

20

 

3.2 К е с т е

Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғысы

Жұп

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тақ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

3 τ

4 τ

5 τ

4 τ

3 τ

4 τ

5 τ

3 τ

 

 

 

 

3.3 К е с т е

Оқуға түскен жылы

Аты жөнінің бастапқы әрпі

Жұп

АБВ

ГДЕ

ЖЗИ

КЛ

МН

ОПР

СТУ

ХФЦ

ЧШЩ

ЭЮЯ

Тақ

ЭЮЯ

ЧШЩ

ХФЦ

СТУ

ОПР

МН

КЛ

ЖЗИ

ГДЕ

АБВ

Қысқа тұйықталу аймағына ауыстыру

 

C

 

L

 

C

 

L

 

C

 

L

 

C

 

L

 

C

 

L

Анықтала-

тын шама

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

4 № 3 тапсырма. Электр тізбегінің спектральды  әдісін талдау

 

2-ші тапсырмадан алынған тізбектің кірісіне импульсті әсер беріледі (3.1 және 3.2 суретті қара) көрсеткіші мен түрі 3.1-3.2 кестеде келтірілген.

4.1 Спектральды тығыздықты  кернеу импульсін  анықтап, оның  амплитудалық-жиіліктік сипаттамасын (АЖС) және фазалық-жиіліктік сипатаманы (ФЖС) салу [3.с 454-461].

4.2 Тізбектің кешенді беріліс функциясын анықтау және оған сәйкес  ізделінетін мәннің амплитудалық-жиіліктік сипаттамасын (АЖС) және фазалық-жиіліктік сипатамасын (ФЖС) салу [2.с 354-453].

4.3 Ізделінетін мәннің спектральдық тығыздығын анықтау [4.с 458-460].

 

 

5 Пәндік жұмыс есебінің әдістемелік нұсқауы

 

5.1 Өтпелі кезеңді есептеудің классикалық әдісі

Өтпелі кезеңнің классикалық әдісін есептеу әдісіне келесі бөлімдер қосылады:

 а) тәуелсіздіктің бастапқы шартын анықтау: ; тәуелсіздіктің бастапқы шарты тізбектің коммутацияға дейінгі қалыптасқан есептік және коммутация заңдарын қолдану арқылы анықтайды:

                   ;                 ;

б) Кирхгоф заңдары бойынша дифференциалдық теңдеулерді тізбекті коммутациядан кейінгі кезде орындайды;

в) анықталатын өтпелі ток немесе өтпелі кернеу түрлерін келесідей жазады:

                   ;                       ;

г) коммутациядан кейін тізбектің қалыптасқан ережесін (установившегося режима) есептеу жолында  қалыптасқан токты  және қалыптасқан кернеуді  анықтайды.

д)  еркін ток пен  кернеуді  анықтау. Еркін ток пен  кернеуді  анықтау үшін сипаттамалық теңдеу құрылып, оның түбірлері табылады. Сипаттамалық теңдеудің түбіріне байланысты  еркін ток пен  кернеудің  шешімін жазады.

ж)  интегралдау тұрақтысын анықталатын шаманың бастапқы мәні мен оның бірінші ретті туындысы (екінші ретті тізбек үшін) арқылы анықтайды.

 5.2 Өтпелі кезеңді есептеудің операторлық әдісі

Өтпелі кезеңнің операторлық әдісін есептеу жолына келесі бөлімдер қосылады:

а) тәуелсіздіктің бастапқы шартын анықтайды,      

б) балама түрдегі операторлық сұлбаны құру (коммутациядан кейінгі тізбек үшін құралады);

в) анықталатын шаманың (ток немесе кернеу) еркін құраушысының бейнесін анықтау үшін есептеу әдісінің кез келген жолын (әдісін) қолдана отырып теңдеулер құрып анықтайды: операторлық түрдегі Кирхгоф заңдары, контурлық токтар әдісі, түйіндік потенциалдар әдісі, балама түрдегі генератор әдісі және т.б анықталатын шаманың еркін құраушысын анықтайды;

г) анықталатын шаманың (түпнұсқа) еркін құраушысының бейнесін анықтау табылған бейнеден жіктеу теоремасын қолдану арқылы анықтайды.

 

 

         5.1 К е с т е

Пассивті элементтің балама түрдегі операторлық сұлбасы

Берілген сұлба

Операторлық сұлба

 

         5.2 К е с т е

Жіктеу теоремасы

Рациональды бөлшек  бейнесі:

 

мұндағы m<n  -сипаттамалық теңдеу. Түпнұсқа жіктеу теоремасы арқылы анықталады.

 

Теңдеу түбірлерінің түрі  үшін .

 

Жіктеу теоремасы

Теңдеу түбірлерінің түрі , әртүрлі және нақты

Теңдеу түбірлерінің түрі  кешенді

мұндағы

Бөлімінде бір нөлдік түбірі болады:

Сипаттамалық теңдеудің түрлері:       - нақты және әртүрлі

 

 

 

         5.2 Кестенің жалғасы

Бөлімінде бір нөлдік түбірі болады:  

Сипаттамалық теңдеудің түрлері:     - түйіндес комплексті

 

 

5.3 Дюамель интегралын қолдана отырып, сызықты электр тізбегінің өтпелі кезеңін есептеу

Дюамель интегралын қолдану үшін пассивті электр тізбегіндегі ток пен кернеуді анықтаудағы қорек көзіне қосылғандағы еркін кернеуді өзгертіп отырады. Дюамель интегралын қолдана отырып, сызықты электр тізбегінің өтпелі кезеңін есептеу әдісі келесі бөлімдерден құралады:

а) тізбектің өтпелі функциясын анықтау: өтпелі өткізгіштік  немесе кернеудің өтпелі функциясы . Өтпелі өткізгіштік сандық түрде анықталатын токқа тең, ал кернеу бойынша өтпелі функция бастапқы нөлдік шарттарда тұрақты кернеу U=1B тізбекке қосқанда ізделінетін кернеуге сандық түрде тең болады. Тізбектің өтпелі функциялары  ,өтпелі кезеңдерді классикалық немесе операторлық тәсілдермен есептеумен анықталады, ол нөлдік бастапқы шарттарда бірлік тұрақты кернеу көзіне t=0 моменттегі тізбекке қосқан кезде анықталады;

б) Дюамель интегралы көмегімен ток немесе кернеуді есептеу:

        

 Егер де кернеу көзі әртүрлі уақыт интервалында болса, әртүрлі аналитикалық мәндерге ие болады, интегралдау интервалы жекелеген бөліктерге бөлінеді және ток немесе кернеу әрбір уақыт бөлігі үшін Дюамель интегралы көмегімен есептелінеді.

5.4 Электр тізбегінің спектральды  әдісінің талдау

Электр тізбегінің спектралды  әдісін талдап, есептеу әдісі келесі бөлімдерден құралады:

а) Кіріс кернеудің  импульсті спектралды тығыздығын  Фурьенің тура түрлендіргіші  арқылы анықталады.

б)  немесе  тізбектің кешенді өтпелі функциясын анықтау.

в)  немесе  тізбектің спектральді тығыздығының әсерін анықтау  ,         .

  

Әдебиеттер тізімі 

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 электрических цепях с сосредоточенными и распределенными параметрами.: Учебное пособие. – Алматы; 2010.-80 с.

 

 Мазмұны 

1

Пәндік жұмысты орындау мен безендіруді талап ету

3

2

№1 тапсырма. Сызықты электр тізбегінің өтпелі кезеңін классикалық және операторлық әдістермен есептеу

 6

3

№2 тапсырма. Дюамель интегралын қолдана сызықты электр тізбегінің өтпелі кезеңін есептеу

 8

4

№ 3 тапсырма. Электр тізбегінің спектральды  әдісін талдау                    

10

5

Пәндік жұмысты есептеудің әдістемелік нұсқауы

11

6

Әдебиеттер тізімі                                                                                                 

14

7

Мазмұны

15