Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра теоретических основ электротехники 

 

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ 

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

 (для студентов по специальности 5В100200-Системы информационной  безопасности)

 

 

 

Алматы 2012

Составитель: Коровченко Т.И. Теория электрических цепей.  Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ № 1-3 для студентов специальности 5В100200-Системы информационной безопасности.– Алматы: АУЭС, 2012.-13 с.

 

Методические указания к выполнению расчетно-графических работ содержат задания, схемы и параметры линейных и нелинейных электрических цепей постоянного и переменного тока.  Задания к расчетно-графическим работам соответствуют типовой программе по ТЭЦ, включающей различные методы расчета электрических цепей постоянного и переменного синусоидального тока (методы контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного генератора).

Ил. 32, табл. 9, библиогр.- 10 назв.

 

Рецензенты: канд. техн. наук, проф.  Г.С. Казиева. ст. препод. Е.О. Елеукулов.

 

Печатается по плану издания НАО «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.

 

 

ÓНАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2012г.

 

1 Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ

 

1.1 Текст задания (условие задачи) должен быть переписан полностью, со всеми рисунками и числовыми значениями для своего варианта.

1.2 Каждый этап расчетно-графической работы должен быть озаглавлен.

1.3 Расчетно-графическая работа должна быть написана только на одной стороне листа, при этом следует оставлять поля шириной не менее 4 см для замечаний преподавателя.

1.4 Расчеты должны сопровождаться пояснениями. Нельзя приводить только расчетные формулы и конечные результаты.

1.5 Расчетно-графические работы, в которых вычисления и пояснения приводятся сокращенно, к защите не допускаются и возвращаются студентам на доработку.

 1.6 Работа должна быть написана аккуратно чернилами или шариковой ручкой (только синий или черный цвет).

 1.7 В конце расчетно-графической работы должны быть указаны  источники литературы и подпись выполнившего работу студента.

 1.8 На титульном листе обязательно должны быть написаны фамилия и инициалы студента, номер варианта и группа.

 1.9 Рисунки, графики и схемы должны быть выполнены карандашом или черной пастой (тушью) с применением линейки и циркуля. Их не следует размещать среди текста. Они должны быть выполнены на отдельных листах миллиметровой или клетчатой бумаги.

 1.10 На графиках обязательно указываются названия изображаемых величин и единицы  их измерения. Масштабы необходимо  подбирать так, чтобы было удобно пользоваться графиком или диаграммой. В соответствии с выбранным масштабом подписываются шкалы графиков и диаграмм.

 1.11 У параметров, имеющих определенные размерности, писать в окончательных результатах соответствующие единицы измерения. Все обозначения электрических величин должны соответствовать  ГОСТу.

 1.12 Расчетно-графическая работа должна быть сдана на проверку в срок, указанный преподавателем.

  

2 Задание №1. Расчет линейных электрических  цепей постоянного тока

 

В цепи действуют независимые источники напряжения с ЭДС , Е4, Е и источник тока . Номер схемы определяется по таблице 2.1, числовые значения параметров цепи в таблицах 2.2 и 2.3 в соответствии с номером зачетной книжки и первой буквы фамилии.

 Для электрической цепи выполнить следующее:

1) Составить систему уравнений по законам Кирхгофа.

2) Рассчитать токи во всех ветвях методом контурных токов или методом узловых потенциалов (согласно варианту).

3) Рассчитать ток в ветви с сопротивлением Rx методом эквивалентного генератора.

4) Определить напряжение Uав на зажимах источника тока.

5) Проверить выполнение баланса мощностей.

 

Т а б л и ц а 2.1

Год поступления

 

Первая буква фамилии

четный

А БВ

ГДЕ

ЖЗИ

КЛ

МН

ОПР

СТУ

ФЧЦ

ХШЩ

ЭЮЯ

нечетный

КЛ

ОПР

СТУ

ФЧЦ

АБВ

ГДЕ

ЖЗИ

МН

ЭЮЯ

ХШЩ

№ схемы

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

1.10

Метод

МКТ

МУП

МКТ

МУП

МКТ

МУП

МКТ

МУП

МКТ

МУП

 

 
Т а б л и ц а 2.2

Год поступления

Предпоследняя цифра зачетной книжки

Четный

0

9

8

7

 

6

5

4

3

2

1

Нечетный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

80

40

45

40

65

75

40

60

10

45

50

75

30

60

50

40

30

20

20

75

 

30

50

25

35

40

35

60

50

35

25

,В

25

30

60

20

30

60

75

45

45

10

Е,В

15

25

20

30

35

20

45

15

40

30

3

5

2

6

4

10

8

5

3

5

 

    Т а б л и ц а 2.3

Год поступления

Последняя цифра зачетной книжки

Четный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Нечетный

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

40

25

45

20

50

65

45

40

30

15

35

35

50

60

20

30

20

25

40

20

15

60

25

35

30

20

30

30

60

30

30

20

30

40

75

45

25

60

16

45

Rx

R1

R2

R3

R4

R1

R2

R3

R4

R1

R2

 

 

 

 

 

 

 

             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 №2. Расчет линейных электрических цепей синусоидального тока

 

         Дана электрическая цепь, в которой действуют источники синусоидального тока (см. рисунок 3.1-3.10). Параметры электрической цепи приведены в таблицах 3.1-3.3.

Для электрической цепи выполнить следующее:

а) записать уравнения по законам Кирхгофа в дифференциальной и комплексной формах;

б) определить комплексные действующие значения токов во всех ветвях методом контурных токов или методом узловых потенциалов(согласно варианту);

в) записать мгновенные значения токов всех ветвей и построить график одного из токов в функцииt;

г)  определить действующее значение тока IX методом эквивалентного генератора (см. таблицу 3.3);

д) проверить  баланс комплексных мощностей в цепи;

е) построить совмещенную векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений.

 

Т а б л и ц а 3.1

Год поступ-ления

 

Первая буква фамилии

четный

А Б

В

ГД

Е

ЖЗ

И

КЛ

МН

ОП

Р

СТ

У

ФЧ

Ц

ХШ

Щ

ЭЮ

Я

нечет-ный

КЛ

ОПР

СТ

У

ФЧЦ

АБ

В

ГД

Е

ЖЗ

И

МH

ЭЮ

Я

ХШЩ

№ схемы

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

2.10

1, мГн

3

5

2

5

4

6

5

2

10

8

 L2, мГн

5

3

8

4

6

2

10

6

4

5

L3 , мГн

8

6

5

10

2

4

3

8

    6

12

C1,мкФ

0,2

1,6

0,5

2,5

1,5

0,6

0,5

0,3

 1,5

1,8

 С2,мкФ

0,4

2,5

0,3

0,5

1,8

0,4

0,5

1,5

3,5

3,0

 С3,мкФ

1,0

2,0

0,5

0,3

1,5

2,5

0,5

0,4

0,6

1,4

  f,кГ

1,6

0,5

2,0

0,8

2,5

3,0

3,5

1,8

4,0

2,0

Метод

МУП

МКТ

МУП

МКТ

МУП

МКТ

МУП

МКТ

МУП

МКТ

 

Т а б л и ц а 3.2

Год поступления

Последняя цифра зачетной книжки

четный

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

нечетный

2

5

6

1

3

4

7

8

9

0

50

65

45

30

25

16

80

35

40

85

12

30

80

60

30

35

40

50

85

25

40

15

20

10

60

45

55

40

35

45

35

20

50

25

10

80

30

60

50

35

10

5

12

16

20

10

6

12

10

20

-30

40

-25

45

-40

-60

0

30

60

45

120

-60

45

-30

-60

40

30

-10

-45

-90

-60

30

180

45

30

-60

-90

40

15

60

0

-20

-90

-60

45

30

45

-20

30

120

,град

30

45

-60

 0

70

-45

 60

-60

 0

-30

 

 

Т а б л и ц а 3.3

Год поступления

Предпоследняя цифра зачетной книжки

четный

2

3

4

8

0

1

5

7

6

9

нечетный

8

2

0

7

6

4

3

5

9

1

60

100

40

50

80

20

15

25

30

12

50

45

90

40

30

25

10

20

18

6

6

10

8

15

20

30

25

40

60

10

X

            

 

                         

 

                     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                                  

 

 

4 Задание № 3. Расчет  нелинейных электрических цепей постоянного тока

 

 В электрической цепи (см. рисунок 4.1-4.10), состоящей из источников постоянного напряжения, источника тока J, линейных сопротивлений R1,R2,R3,R4 и одного нелинейного резистивного элемента НR, вольт-амперная характеристика которого имеет вид i=а0+а1u+a2u2.Значения параметров а0,а1,а2 приведены в таблице 4.1.

Номер схемы и параметры электрической цепи приведены в таблицах 4.1-4.3.

 Для электрической цепи выполнить следующее:

1) Рассчитать и построить вольт-амперную характеристику (ВАХ) нелинейного резистора НR в интервале напряжений

2) Рассчитать ток  и напряжение в ветви с нелинейным резистором НR, используя метод эквивалентного генератора.

 

Т а б л и ц а 4.1

Год поступления

 

Первая буква фамилии

четный

А БВ

ГДЕ

ЖЗИ

КЛ

МН

ОПР

СТУ

ФЧЦ

ХШЩ

ЭЮЯ

нечетный

КЛ

ОПР

СТУ

ФЧЦ

АБВ

ГДЕ

ЖЗИ

МН

ЭЮЯ

ХШЩ

№ схемы

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

  а0,мА

10

   0

12

15

8

  16

     5

   0

  9

  17

  а1, мА/В

 -3

2

-1,5

  0

1,2

 -0,8

 0

 -2,5

  0,6

   0,5

  а2, мА/В2

  0

-0,3

  0,2

  0,05

-0,4

0,06

-0,3

0,12

-0,15

    0

 

 

Т а б л и ц а 4.2

Год поступления

Предпоследняя цифра зачетной книжки

четный

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

нечетный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

20

40

15

40

65

75

40

60

10

35

15

10

30

60

50

40

30

20

20

15

 

30

20

25

35

40

35

60

50

35

25

,В

25

15

12

20

30

60

75

45

45

10

Е,В

10

25

20

30

35

20

45

15

40

30

1,3

0,5

2

1,5

2,5

3

1,8

1,5

3

3,5

 

Год поступления

Последняя цифра зачетной книжки

четный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

нечетный

0

9

8

7

6

5

4

3

2

     1

140

250

145

200

150

165

125

140

300

150

350

135

50

60

200

300

210

250

140

200

150

160

75

35

300

120

230

300

60

80

300

200

130

240

175

145

250

160

160

65

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 4.3

 

                 Рисунок 4.1                             Рисунок 4.2

 

               Рисунок 4.4                                    Рисунок 4.5

 

           Рисунок 4.5                                          Рисунок 4.6

 

                       Рисунок 4.7                                   Рисунок 4.8

  

                        

        Рисунок 4.9                                Рисунок 4.10

  

Методические указания к выполнению задания 3

 

Для расчета разветвленных электрических цепей  с линейными сопротивлениями и одним нелинейным резистивным элементом применяется метод эквивалентного генератора. С этой целью выделяют ветвь с HR,а всю остальную линейную схему заменяют активным двухполюсником (см. рисунок 4.11). Схему активного двухполюсника по отношению к зажимам а и b выделенной ветви можно представить в виде последовательного соединения источника ЭДС с ЭДС= Uabхх, равной напряжению на зажимах аb при разомкнутой ветви, сопротивления, равного входному сопротивлению Rвх линейного двухполюсника, и сопротивления ветви аb с НR. Полученную схему (4.12) последовательного соединения источника, линейного и нелинейного элементов рассчитывают графически.

                                                                             

 

            

                                              Рисунок 4.11                 Рисунок 4.12

 

Список литературы

 

     1. Белецкий А. Ф. Теория линейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1986.-544 с.

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

     3.Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник. – М.:Гардарики, 2002.-638 с.

     4. Воробиенко П.П. Теория линейных электрических цепей. Сборник задач и упражнений: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1989.-328 с.

     5. Основные теории электрических цепей и электроники: Учебник для вузов./ В.П. Бакалов, А.Н. Игнатов, Б. И. Крук.-М.: Радио и связь, 1989.-528 с.

     6.Фриск В.В. Основы теории цепей./Учебное пособие. – М.: ИП РадиоСофт, 2002.-288 с.

     7. Бакалов В. П. Основы теории цепей: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 2000.-592 с.

    8. Жолдыбаева З.И., Зуслина Е.Х., Коровченко Т.И. Теория электрических цепей1. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2007. – 79 с.

    9. Жолдыбаева З.И., Зуслина Е.Х., Коровченко Т.И. Теория электрических цепей2. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2006. – 52 с.

   10. Жолдыбаева З.И., Коровченко Т.И. Теория электрических цепей. Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2007. – 77 с.

 

Содержание

 

1 Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических
 работ                                                                                                   3

2 Задание №1. Расчет линейных электрических  цепей

постоянного тока                                                                                4

3 Задание №2. Расчет линейных электрических цепей

синусоидального тока                                                                       7

          4 Задание№3.Расчет нелинейных электрических цепей

 постоянного тока                                                                              10

5 Список литературы                                                                         14

 

Сводный план 2012 г., поз. 43