АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

  

 

 

 

Кафедра теоретических основ электротехники

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


ТОЭ. Расчет линейных электрических цепей

 

Методические указания и задания к расчетно-графическим работам № 1-3

для бакалавриата по специальности 050702 – Автоматизация и управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2005

            

СОСТАВИТЕЛИ: С.Ю. Креслина, Л.П. Болдырева. ТОЭ. Расчет линейных электрических цепей. Методические указания и задания к РГР №1-3. (для студентов очной формы обучения специальности 050702 – Автоматизация и управление). - Алматы: АИЭС, 2005-  17 с.

 

 

 

 

Представлены методические указания и задания к расчетно-графическим работам по курсу  «Теоретические основы электротехники» по разделам «Линейные электрические цепи постоянного тока», «Электрические цепи однофазного синусоидального тока», «Четырехполюсники» и «Трансформаторы». Расчетно-графические работы предназначены для студентов второго курса, обучающихся в бакалавриате по специальности 050702 «Автоматизация и управление».

Ил. 31 , табл.9 , библиогр.7 назв.

 

 

 

Рецензент: канд. техн. наук, доцент кафедры ИК  А.А. Копесбаева    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2005 г.

 

 

 

 

Ó Алматинский институт энергетики и связи, 2005г.

Содержание

 

 Введение………………………………………………………………………...……..4

1 Задание № 1.Расчёт линейных цепей постоянного тока………………..………...5

2 Задание № 2.Расчет линейных электрических цепей однофазного синусоидального тока………………………………………………………………....8

3 Задание № 3. Четырехполюсники. Трасформаторы……………………………..12

 Список литературы……………………………………………………………….....16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          Введение

 

          Расчётно-графические работы (РГР) являются важнейшим компонентом при изучении курса “Теоретические основы электротехники” (ТОЭ). Выполнение РГР позволяет студенту применить теоретические положения при проведении практических расчётов, получить навыки самостоятельного анализа электрических цепей, что, в конечном итоге, способствует успешному освоению курса ТОЭ.

          Предлагаемая методическая разработка содержит задания и методические указания к трем РГР по основным разделам ТОЭ, изучаемым в третьем семестре. РГР №1  посвящена расчёту  линейных электрических цепей постоянного тока с использованием основных методов расчёта электрических цепей. В РГР №2   производится расчёт линейных  электрических цепей однофазного синусоидального тока. В РГР №3 рассчитываются параметры четырехполюсника, и исследуется четырехполюсник на примере трансформатора.

При выполнении расчётно-графических работ необходимо:

- выбрать свой вариант, текст задания должен быть переписан полностью без сокращений в пояснительную записку расчётно-графической работы.

- каждый пункт расчётно-графической работы должен быть озаглавлен. Работа выполняется только на одной стороне листа.

- в пояснительной записке приводить не только расчётные формулы и конечные результаты, но также пояснения и необходимые промежуточные вычисления.

- номер варианта и группа, фамилия и инициалы студента должны быть написаны на титульном листе.

- для параметров, имеющих определённые размерности, писать соответствующие единицы измерения, над комплексами ставить точки либо подчеркивать.

-  при расчете одной и той же электрической цепи разными методами не допускать изменений наименований узлов, параметров резисторов, индуктивностей, ёмкостей, условных положительных направлений токов и напряжений.

- потенциальные, векторные, топографические диаграммы должны выполняться с указанием  названия изображаемых величин на листах миллиметровой или клетчатой бумаги.

- все текстовые и графические материалы должны соответствовать фирменному стандарту (ФС РК 10352-1910-У-е-002-2003). Работы учебные.

 

 

 

 

 1 Задание № 1 Расчёт  линейных цепей постоянного тока

 

Для электрической цепи, заданной в соответствии с вариантом таблицами 1.1-1.3 и рисунками 1.1-1.10, выполнить следующее:

- составить систему уравнений по законам Кирхгофа;

- составить систему уравнений по методам контурных токов, узловых потенциалов и расчета токов в ветвях;

- рассчитать токи во всех ветвях методами контурных токов или узловых потенциалов (по варианту);

- составить уравнение баланса мощностей и проверить его точность;

- рассчитать указанный в таблице ток методом активного двухполюсника;

         - построить потенциальную диаграмму для внешнего контура.

 

Таблица 1.1

 

Год

поступления

Последняя цифра зачётной книжки

нечётный

№ рисунка

1

1.1

2

1.2

3

1.3

4

1.4

5

1.5

6

1.6

7

1.7

8

1.8

9

1.9

0

1.10

чётный

№ рисунка

1

1.10

2

1.9

3

1.8

4

1.7

5

1.6

6

1.5

7

1.4

8

1.3

9

1.2

0

1.1

Е1, В

0

70

20

0

50

0

60

30

0

0

Е2, В

0

10

50

80

0

10

0

80

30

0

Е3, В

50

0

0

0

0

60

10

0

0

0

Е4, В

10

0

0

0

20

0

0

20

70

20

Е5, В

0

40

10

30

0

0

50

0

0

40

Е6, В

30

0

0

50

80

20

0

0

20

60

 

Таблица 1.2

 

Год

поступления

Предпоследняя цифра зачётной книжки

нечётный

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

чётный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

R1, Ом

30

10

5

20

15

5

30

5

10

25

R2, Ом

15

20

10

15

20

15

5

15

20

5

R3, Ом

10

15

20

30

25

25

20

20

30

15

R4, Ом

25

30

30

25

30

10

15

25

5

20

R5, Ом

5

25

15

10

5

20

25

30

25

10

R6, Ом

20

5

25

5

10

30

10

10

15

30

          Таблица 1.3

Год

поступления

Первая буква фамилии

нечётный

ЕАЖНУ

МБОЗФЫ

ВИПХЩТ

ГКРЭЦЯ

ДЛСЮЧШ

чётный

ВИПХЩТ

ЕАЖНУ

ДЛСЮЧШ

МБОЗФЫ

ГКРЭЦЯ

J,A

7

3

4

5

6

Метод расчета

МКТ

МУП

МКТ

МУП

МКТ

Рассчитать ток

I1

I2

I3

I4

I5

 

 

 

                                         Рисунок 1.1                                                 Рисунок 1.2

                                                                        

 

             

                             Рисунок 1.3                                                  Рисунок 1.4

               

                             Рисунок 1.5                                                  Рисунок 1.6

 

 

                      

Рисунок 1.7                                                    Рисунок 1.8

 

 

                                

                        Рисунок 1.9                                                           Рисунок 1.10

 

       

2 Задание №2. Расчёт линейных электрических цепей однофазного синусоидального тока

         

Выполнить следующее:

- составить систему уравнений по законам Кирхгофа в двух формах: для мгновенных и действующих значений;

         - составить уравнения для расчета токов во всех ветвях двумя методами: методом контурных токов и методом узловых потенциалов (методом двух узлов);

         - рассчитать указанным в таблице 2.2 методом токи в ветвях. Записать мгновенные значения токов в ветвях;

         - составить уравнение баланса мощностей в цепи и проверить точность его выполнения;

         - определить показания приборов электродинамической системы;

          - построить векторно-топографическую диаграмму токов и напряжений;

          - составить уравнения по 2-му закону Кирхгофа в комплексной форме с учётом  индуктивных связей.

 

 

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

Е1, В

20

60

0

100

50

0

0

80

40

0

, град.

30

90

0

45

0

0

0

0

60

0

Е      2, В

0

40

50

0

40

20

60

100

0

30

, град.

0

30

-90

0

-45

45

90

90

0

0

Е3, В

30

0

70

70

0

40

30

0

60

50

, град.

-90

0

0

90

0

30

45

0

30

45

         

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.2

 

Год

поступления

Предпоследняя цифра зачётной книжки

нечётный

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

чётный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

, Ом

15

5

5

25

45

15

35

5

20

15

,Ом

10

25

20

40

30

40

15

10

35

10

, Ом

20

10

15

20

40

20

30

25

40

20

, Ом

15

45

25

35

35

15

25

45

5

15

, Ом

45

15

35

10

25

30

10

10

25

30

, Ом

30

10

30

5

15

25

5

15

30

25

Метод расчета

КТ

УП

КТ

УП

КТ

УП

КТ

УП

КТ

УП

         

Таблица 2.3

 

Год

поступления

Первая буква фамилии

нечётный

БЛЦ

КХ

 

ВМЧ

ГНШ

ДОЩ

ЕПР

 

ЖСЗ

 

ТЭИ

 

УЮФ

АЯ

чётный

ГНШ

ДОЩ

ЕПР

ЖСЗ

ТЭИ

 

УЮФ

АЯ

БЛЦ

КХ

ВМЧ

R1, Ом

20

25

15

35

20

35

15

20

10

35

R2, Ом

30

15

5

20

10

15

25

10

35

10

R3, Ом

10

20

10

15

30

30

20

15

25

20

 

 

 

 

           

                  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

 

                      

 

 

 

3 Задание № 3.Четырехполюсники. Трансформаторы.

 

Задача 3.1

Задана схема четырехполюсника (рисунки3.1-3.10), значение сопротивлений

(таблицы 3.1-3.3), выполнить следующее:

          а) а-параметры четырехполюсника;

          б) проверить соотношение: ΔА11А22 - А12А21=1;

          в) характеристическое сопротивление (ZC) и постоянную передачи (ГС)

относительно первичных зажимов.

 

Задача 3.2

Задана схема замещения однофазного трансформатора с ферромагнитным сердечником (рисунок 3.11), 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 3.1

 

Год

поступления

Последняя цифра зачётной книжки

 

нечётный

№ рисунка

0

3.1

1

3.2

2

3.3

3

3.4

4

3.5

5

3.6

6

3.7

7

3.8

8

3.9

9

3.10

чётный

№ рисунка

9

3.4

8

3.5

7

3.6

6

3.9

5

3.8

4

3.7

3

3.10

2

3.2

1

3.1

0

3.3

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 3.2

 

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 3.3

 

Год

поступления

Первая буква фамилии

нечётный

БЛЦ

КХ

Ы

ВМЧ

ГНШ

ДОЩ

ЕПР

 

ЖСЗ

 

ТЭИ

 

УЮФ

АЯ

чётный

ГНШ

ДОЩ

ЕПР

ЖСЗ

ТЭИ

 

УЮФ

АЯ

БЛЦ

КХ

Ы

ВМЧ

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 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

 

 

Рисунок 3.11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

                1 Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Том 1. – СПб.: Питер, 2003.-463с.

                2 Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В.

Основы теории цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1989.-528с.

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

          4 Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей.-М.: Высшая школа, 1990.-544с.

          5 Сборник задач по теоретическим основам электротехники/ Л.Д.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е.Заруди и др.-М.: Высшая школа, 1988.-543с.

          6 Сборник задач  и упражнений по теоретическим основам электротехники/ Под ред. П.А.Ионкина.-М.: Энергоиздат, 1982.-768с.

          7 Денисенко В.И., Зуслина Е.Х. Теоретические основы электротехники: Учебное пособие.-Алматы.: АИЭС,2000.-83с.

 

 

 

Сводный план 2005 г., поз. 61

 

 

Светлана Юрьевна Креслина

Любовь Павловна Болдырева

 

 

 

ТОЭ. Расчет линейных электрических цепей

Методические указания и задания к расчетно-графическим работам № 1-3

для бакалавриата по специальности 050702 – Автоматизация и управление

 

 

 

Редактор Ж.М. Сыздыкова

 

 Подписано в печать _________                        Формат 60х84  1/16

Тираж 50 экз.                                                       Бумаг типографская №1

 Объем  1,1  уч. - изд. л.                                                Заказ ____. Цена 34 тенге.

 

 

 

 

 

 

 

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

480013 Алматы, Байтурсынова 126.