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