АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра теоретических основ электротехники
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 1,2
Расчет установившихся и переходных процессов в линейных электрических цепях.
Методические указания и задания к выполнению курсовой работы
Алматы 2009
СОСТАВИТЕЛЬ: С.Ю. Креслина. ТОЭ 1,2. Расчет установившихся и переходных процессов в линейных электрических цепях. Методические указания и задания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 050702 – Автоматизация и управление. – Алматы: АИЭС, 2009.- 16 с.
Методические указания к курсовой работе содержат требования к выполнению и оформлению курсовой работы, задания, схемы и параметры электрических цепей, в которых происходят переходные процессы. Задания к курсовой работе соответствуют типовой программе по ТОЭ 1,2.
Содержание
1 Требования к выполнению и оформлению курсовой работы………………………………4
2 Задание 1. Расчет переходных процессов классическим методом….....6
3 Задание 2. Расчет переходных процессов операторным методом……..8
Приложение ..................................................................................................12
Список литературы.......................................................................................13
1 Требования к выполнению и оформлению курсовой работы
1.Курсовая работа должна включать следующие разделы:
а) титульный лист;
б) задание;
в) содержание;
г) введение;
д) основную часть;
е) заключение (выводы);
ж) список литературы;
з) приложения.
1.2 Текст задания (условие задачи) должен быть переписан полностью, со всеми рисунками и числовыми значениями для своего варианта.
1.3 Каждый этап курсовой работы должен быть озаглавлен.
1.4 Курсовая работа выполняется рукописным способом, а также 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 курсовой 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. Курсовые 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 карандашом с применением линейки и циркуля. Рисунки должны быть 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.
1.10 Введение. Указать причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Методы расчета переходных процессов в линейных цепях.
1.11 Заключение: провести анализ методов расчета переходных процессов, использованных в курсовой 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 к принужденному току .
2 Расчет переходных процессов в линейных электрических цепях классическим методом
Задание 1. Расчет переходных процессов классическим методом
Электрическая цепь (рисунки 2.1-2.10), состоящая из
источника постоянной ЭДС, резистивных сопротивлений, индуктивности и емкости,
находится в установившемся режиме. В момент времени 
путем замыкания или размыкания
ключа (согласно заданному варианту) в цепи осуществляется коммутация.
Определить законы изменения токов в ветвях электрической цепи после коммутации классическим методом.
Номер рисунка электрической цепи, значения Е и
параметры цепи приведены в таблицах 
.
Таблица 2.1
|
Год поступления |
Последняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
|
Четный |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Нечетный |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
№ схемы |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
1.6 |
1.7 |
1.8 |
1.9 |
1.10 |
|
|
50 |
40 |
30 |
10 |
20 |
80 |
70 |
90 |
60 |
70 |
|
|
10 |
30 |
15 |
10 |
25 |
20 |
18 |
22 |
14 |
12 |
Таблица 2.2
|
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 |
|
|
55 |
45 |
35 |
15 |
25 |
85 |
75 |
95 |
65 |
75 |
|
Е, В |
100 |
80 |
50 |
70 |
90 |
60 |
110 |
120 |
140 |
130 |
Таблица 2.3
|
Год поступления |
Первая буква фамилии |
|||||||||
|
Четный |
АВМ |
Б0Ю |
НПЯ |
ГРЩ |
ДИС |
ЖУШ |
ЧХЛ |
КЦЭ |
ЕТ |
ЗФ |
|
Нечетный |
НПЯ |
ГРЩ |
ДИС |
ЖУШ |
ЧХЛ |
АВМ |
ЕТ |
ЗФ |
Б0Ю |
КЦЭ |
|
|
80 |
10 |
70 |
20 |
60 |
50 |
40 |
90 |
30 |
100 |
|
|
0,25 |
0,5 |
0,15 |
0,35 |
0,55 |
0,6 |
0,3 |
0,45 |
0,2 |
0,4 |
Порядок расчета токов
в ветвях
разветвленных цепей классическим методом, заключается в следующем:
- по законам коммутации для цепи при 
определяем
независимые начальные условия;
- находим принужденные составляющие тока 
после коммутации;
- составляем уравнения входного сопротивления Z(p)
(в цепи с источником ЭДС) для послекоммутационного режима и приравниваем нулю.
При этом реактивные сопротивления должны представляться в операторной форме (
или 
);
- после преобразования получаем характеристическое уравнение, куда
подставляем
значения заданных параметров и находим корни 
и 
, которые определяют вид свободных
составляющих 
.
- записываем уравнение тока в общем
виде: 
- для расчета необходимо еще одно уравнение, для чего
возьмем первую производную тока по времени 
;
- записываем уравнения тока и его производной при ;
- по законам коммутации и уравнениям Кирхгофа для цепи
после коммутации при определяем
зависимые начальные условия, находим закон изменения тока во времени 
в конкретной ветви
схемы.
3 Расчет переходных процессов в линейных электрических цепях операторным методом
Задание 2. Расчет переходных процессов операторным методом
Электрическая цепь (рисунки 2.1-2.10), состоящая из
источника постоянной ЭДС, резистивных сопротивлений, индуктивности и емкости,
находится в установившемся режиме. В момент времени путем замыкания или размыкания
ключа (согласно заданному варианту) в цепи осуществляется коммутация.
Определить законы изменения токов в ветвях электрической цепи после коммутации операторным методом.
Сравнить полученные результаты токов классическим и операторным методами.
Построить графики зависимости искомых величин от
времени. График построить на интервале времени 
.
Порядок расчета
токов в
ветвях разветвленных цепей операторным методом, заключается в следующем:
- заменить заданную цепь расчетной операторной схемой замещения, в ко-
торой вместо ЭДС источников также стоят их операторные изображения;
- рассчитать схему замещения любым из известных методов (для расчета токов в ветвях предпочтителен – метод контурных токов);
- переходя от операторных функций к оригиналам, найти действительные токи в ветвях цепи при переходном режиме.
4 Методические указания к расчету переходных процессов
4.1 Классический метод расчета переходных процессов
Определение независимых начальных условий.
Независимые начальные условия: ток в индуктивности i3(0) и напряжение на емкости uc(0) в момент времени t=0.
Так как э.д.с Е постоянная, то и токи и напряжения в электрической цепи в принужденном режиме до коммутации также постоянные, поэтому ток в емкости и напряжение на индуктивности равны нулю:
i2-=i2пр-=0, uL- = uLпр-=0.
Для определения характера свободной составляющей необходимо получить характеристическое уравнение цепи после коммутации. Наиболее простой способ составления характеристического уравнения - это метод входного сопротивления.
Запишем входное сопротивление цепи после коммутации в
комплексной форме 
.
Входное сопротивление цепи можно рассматривать относительно любой ветви, кроме
ветви с источником тока.
Комплексное входное сопротивление цепи относительно ветви с
источником э.д.с. имеет вид:
В формуле заменим 
на 
и полученное выражение 
приравняем нулю: 
Приравняем к нулю числитель выражения
Полученное уравнение является характеристическим уравнением цепи.
Значения токов при t=0 находят путем решения
уравнений, составленных для цепи после коммутации по законам Кирхгофа,
рассматриваемых при 
,
и подставляя в них независимые начальные условия 
.
4.2 Операторный метод расчета переходных процессов
Эквивалентная операторная схема.
Независимые начальные условия равны:
Задача имеет ненулевые начальные условия. Эквивалентная
операторная схема содержит внутренние э.д.с. 
и 
, положительные направления этих
дополнительных внутренних э.д.с. приняты совпадающими с положительным
направлением тока в данной ветви. Эквивалентная операторная схема изображена на
рисунке 4.2.
Токи 
можно найти, используя законы Кирхгофа в операторной
форме, метод контурных токов, метод узловых потенциалов, метод эквивалентного
генератора.
Определим токи 
методом
контурных токов. Так как 
и 
, контурные уравнения запишутся в виде:
Решив эти уравнения, найдем токи .
ПРИЛОЖЕНИЕ
РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ СВЯЗИ
Кафедра Теоретических основ электротехники
Курсовая работа
по дисциплине ТОЭ 1,2
_________________________________________________________________
(полное наименование работы)
_________________________________________________________________
Работа выполнена _______________________
(дата выполнения)
Студентом______________________________
(фамилия и инициалы)
______________________________
(номер зачетной книжки)
Группа ______________________________
(шифр группы)
Отчет принят__________________________
(дата принятия отчета)
Преподаватель_________________________
(Ф.И.О.)
Алматы 20...
Список литературы
1. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Т.1. – Санкт-Петерберг. Питер, 2003.-463с.
2. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Т.2. – Санкт-Петерберг. Питер, 2003.-576с.
3. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. – М.: Энергоатомиздат, 1989.-528с.
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, 2003.-543с.
6. Денисенко В.И., Зуслина Е.Х. Теоретические основы электротехники: Учебное пособие. – Алматы.: АИЭС, 2000. – 83 с.