Некоммерческое

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра теоретических основ электротехники

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 1

Расчет линейных цепей постоянного и синусоидального тока

Методические указания и задания к расчетно-графическим работам №1,2,3

(для студентов специальности 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства)

Алматы 2011

СОСТАВИТЕЛИ: В.И. Денисенко, Р.М. Рахимова. ТОЭ1. Расчет линейных цепей постоянного и синусоидального тока. Методические указания и задания к расчетно-графическим работам №1-3 (для студентов специальности 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства, обучающихся по программе бакалавриата). – Алматы: АУЭС, 2011.-17 с.

Приводятся задания и методические указания к расчетно-графическим работам по курсу ТОЭ1 для тем: «Линейные электрические цепи постоянного тока», «Цепи однофазного синусоидального тока».

Расчетно-графические задания предназначены для студентов второго курса, обучающихся в бакалавриате по специальности 5В081200 Энергообеспечение сельского хозяйства.

Ил. 40, табл.9, библиогр.- 8 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, ст. преподаватель К.А. Бакенов

Печатается по плану издания НАО «Алматинского университета энергетики и связи» на 2011 г.

Ó «Алматинский университет энергетики и связи», 2011г.

Содержание

Введение 4

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

2 Задание № 2. Расчёт электрических цепей однофазного синусоидального тока со смешанным соединением приемников 10

3 Задание № 3. Расчёт разветвленных электрических цепей однофазного синусоидального тока 13

Список литературы 16

Введение

Расчётно-графические работы (РГР) являются важнейшим компонентом при изучении курса «Теоретические основы электротехники 1» (ТОЭ1). 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 ТОЭ1.

Предлагаемая методическая разработка содержит задания и методические указания к трем РГР по основным разделам ТОЭ1, изучаемым в III-ем семестре. РГР №1 посвящена расчёту разветвлённых линейных электрических цепей постоянного тока с использованием основных методов расчёта электрических цепей. В РГР №2 и №3 производится расчёт линейных электрических цепей однофазного синусоидального тока комплексным методом.

При выполнении расчётно-графических работ необходимо:

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

- каждый этап 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, позволяющие понимать выполняемые действия и проверять их;

- 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;

- не допускать изменений наименований узлов, параметров, резисторов, индуктивностей, ёмкостей, условных положительных направлений токов и напряжений;

- кривые мгновенных величин, векторные, топографические и круговые диаграммы должны выполняться на вклеенных листах миллиметровой или клетчатой бумаги;

- на графике обязательно указывать названия изображаемых величин. Подбирать масштабы так, чтобы было удобно пользоваться графиком или диаграммой. Схемы в пояснительной записке должны быть выполнены карандашом с применением линейки, циркуля;

- привести список использованной литературы.

1 Задание. Расчёт разветвлённых линейных цепей постоянного тока

Для электрической цепи, заданной в соответствии с вариантом таблицами 1.1-1.3 и рисунками 1.1-1.20, выполнить следующее:

а) составить систему уравнений по законам Кирхгофа;

б) рассчитать токи во всех ветвях методами контурных токов и узловых потенциалов, сопоставить результаты расчётов двумя методами, определить погрешность расчётов;

в) составить уравнение баланса мощностей и проверить точность, с которой он выполняется;

г) рассчитать один из токов (указанный в таблице 1.3) методом активного двухполюсника (эквивалентного генератора) и сопоставить полученный результат со значениями этого тока, полученными при расчете методами контурных токов и узловых потенциалов [Л1 3.12-3.18, 5.11,5.12, 5.17; Л2 1.5-1.12, 2.5-2.8; Л3 2.1-2.26; Л4 глава 1; Л5 глава 1; Л7 1.1-1.6; Л8 1-6].

Методические указания:

а) при расчете методом контурных токов или методом узловых потенциалов источник тока целесообразно заменить эквивалентным источником Э.Д.С.;

б) при расчете методом узловых потенциалов следует заземлить один из узлов, прилегающих к ветви с нулевым сопротивлением, тогда потенциал другого узла будет равен Э.Д.С. этой ветви, взятой с соответствующим знаком.

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 1.20	2 1.19	3 1.18	4 1.17	5 1.16	6 1.15	7 1.14	8 1.13	9 1.12	0 1.11
Е₁, В	120	0	0	200	150	0	0	0	250	0
Е₂, В	0	100	200	100	0	180	0	180	200	150
Е₃, В	120	0	150	0	200	180	100	200	100	0
Е₄, В	250	180	0	0	250	200	150	200	0	200
Е₅, В	0	250	180	250	0	0	250	0	0	120
Е₆, В	200	100	280	150	150	120	220	150	250	100

Таблица 1.2

Год поступления	Предпоследняя цифра зачётной книжки
нечётный	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
чётный	3	2	1	4	5	6	7	8	9	0
R₁, Ом	40	80	80	30	30	100	70	90	30	70
R₂, Ом	70	40	20	80	50	80	50	70	80	50
R₃, Ом	90	60	50	70	70	50	20	90	60	60
R₄, Ом	40	30	70	90	30	90	80	40	40	20
R₅, Ом	60	90	90	40	100	40	60	50	50	40

Таблица 1.3

Год поступления	Первая буква фамилии
нечётный	ЕАЖНУ	МБОЗФЫ	ВИПХЩТ	ГКРЭЦЯ	ДЛСЮЧШ
чётный	ВИПХЩТ	ЕАЖНУ	ДЛСЮЧШ	МБОЗФЫ	ГКРЭЦЯ
J,A	2	5	3	4	6
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 1.8

Рисунок 1.7

Рисунок 1.9 Рисунок 1.10

Рисунок 1.11 Рисунок 1.12

Рисунок 1.13 Рисунок 1.14

Рисунок 1.15 Рисунок 1.16

Рисунок 1.17 Рисунок 1.18

Рисунок 1.19 Рисунок 1.20

2 Задание. Расчет электрических цепей однофазного синусоидального тока со смешанным соединением приемников

В электрической цепи со смешанным соединением приемников (см. рисунки 2.1-2.10) действует источник синусоидального напряжения . Действующее значение напряжения U, частота f и параметры цепи приведены в таблицах 2.1, 2.2, 2.3.

Выполнить следующее:

а) рассчитать индуктивные и емкостные сопротивления, комплексные сопротивления каждой ветви и эквивалентное комплексное сопротивление всей цепи;

б) рассчитать комплексные действующие значения токов во всех ветвях и записать их мгновенные значения;

в) построить векторную диаграмму напряжений, совмещенную с векторной диаграммой токов [Л1 4.1-4.5, 5.1-5.7; Л2 3.1-3.12, 4.1-4.4; Л3 3.1-3.18; Л4 главы 2, 3; Л5 глава 2; Л8 7- 9].

Таблица 2.1

Год поступления	Последняя цифра зачётной книжки
нечётный № рисунка	2 2.1	1 2.2	4 2.3	3 2.4	7 2.5	6 2.6	5 2.7	9 2.8	8 2.9	0 2.10
чётный № рисунка	0 2.1	9 2.2	8 2.3	7 2.4	6 2.5	5 2.6	4 2.7	3 2.8	2 2.9	1 2.10
	100	120	90	80	60	110	70	115	50	85
	90	-	130	85	90	40	120	100	110	40
	110	120	150	-	110	-	95	120	90	130
	60	80	90	100	-	100	50	95	80	100

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
	700	600	900	800	700	1000	600	900	800	1000
	35	25	20	15	10	30	20	40	15	30
	40	20	15	18	20	25	10	30	20	25
	30	35	25	10	15	18	15	35	10	20

Таблица 2.3

Год поступления	Первая буква фамилии
нечётный	АЯ	УЮФ	КХ	БЛЦ	ВМЧ	ТЭИ	ЖСЗ	ДОЩ	ЕПР	ГНШ
чётный	ГНШ	АЯ	ЕПР	УЮФ	ДОЩ	КХ	БЛЦ	ЖСЗ	ТЭИ	ВМЧ
	3,5	2	3,2	1,7	2,5	2,3	2,2	2,8	1,5	1,5
	1,5	2,5	2	1,8	2	2,5	3,0	2	1,7	2,0
	2,5	2	1,5	2,5	3	3,5	1,5	2,5	2	3

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. Расчёт разветвлённых электрических цепей однофазного синусоидального тока

Для разветвлённой электрической цепи (см. рисунки 3.1-3.10) выполнить следующее:

а) составить систему уравнений по законам Кирхгофа для мгновенных значений токов и напряжений и для комплексных величин;

б) рассчитать комплексные действующие значения токов во всех ветвях двумя методами: методом контурных токов и методом узловых потенциалов;

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

г) построить топографическую диаграмму, совмещённую с векторной диаграммой токов [Л1 5.1-5.8; Л2 3.13-3.17, 4.5-4.6; Л3 3.19-3.23; Л4 главы 2,3; Л7 2.1-2.6; Л8 10-11].

Методические указания:

а) при расчёте методами контурных токов и узловых потенциалов схему можно упростить путём замены двух параллельных ветвей с пассивными элементами одной эквивалентной;

б) баланс мощностей можно составить для комплексной, активной и реактивной мощностей. Для полных мощностей уравнение баланса не составляется;

в) при построении топографической диаграммы точку с нулевым потенциалом следует поместить в начало координат на комплексной плоскости и из этой же точки строить вектора токов.

Таблица 3.1

Год поступления	Последняя цифра зачётной книжки
нечётный № рисунка	1 3.2	2 3.4	3 3.1	4 3.3	5 3.5	6 3.6	7 3.7	8 3.8	9 3.9	0 3.10
чётный № рисунка	8 3.9	7 3.5	5 3.6	9 3.9	6 3.8	3 3.7	4 3.10	1 3.1	0 3.3	2 3.6
Е₁, В	70	60	0	100	50	0	0	80	40	0
, град.	30	90	0	45	0	0	0	0	60	0
Е₂, 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 3.2

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	15	16	8	25	45	15	12	15	50	15
, Ом	10	25	8	40	30	40	15	10	35	10
, Ом	20	10	7	20	40	20	30	8	40	20
R₂, Ом	18	45	18	8	30	18	15	18	18	15
,Ом	15	15	10	10	25	20	10	10	25	8
, Ом	30	10	6	12	15	25	5	15	12	6

Таблица 3.3

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
R₃, Ом	20	25	18	16	20	35	15	20	10	35
, Ом	9	10	6	20	10	15	12	10	8	10
, Ом	12	20	10	15	8	30	20	15	6	20

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

Список литературы

1. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В. Теоретические основы электротехники. Том 1. – СПб.: Питер, 2009.- 512 с.

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, 2006.- 701 с.

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

5. Бессонов Л.А. Сборник задач по теоретическим основам электротехники.-М.: Высшая школа, 2000.- 528 с.

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

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

8. В.И.Денисенко, С.Ю.Креслина. Теоретические основы электротехники 1. Конспект лекции ( для студентов всех форм обучения специальности 050718 – Электроэнергетика). Алматы: АИЭС, 2006.- 63 с.

Св.план 2011 г., поз. 103