ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ЖӘНЕ ЭЛЕКТРОНИКА

Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Электротехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ЖӘНЕ ЭЛЕКТРОНИКА

 Есептеу – сызба жұмыстарға  әдістемелік нұсқаулар және тапсырмалар
(5В071700- Жылу энергетика мамандықтарының студенттеріне арналған)

 

Алматы 2013

 

Құрастырушылар: Амиров Ж.Х, Баймағанов А.С. есептеу-сызба  жұмыстарға әдістемелік нұсқау (5В071700 – Жылу энергетика мамандықтарының студенттері үшін) Алматы: АЭжБУ, 2013. – 12 бет.

 

Әдістемелік зерттеменің ішінде әдістемелік нұсқаулар және негізгі электротехника және электроника курсы бойынша төрт есептеу-сызбалы тапсырмалар бар. Есептеу-сызбалық жұмыстарды орындау студенттерге тұрақты және үшфазалы синусоидалы токтардың сызықты электр тізбектердің есептеу әдістерімен игеруді көмектеседі, реактивтік қуатты қарымталау мәселесімен және синхронды машиналардың сипаттамаларын есептеумен таныстырады. Электроника пәнінен транзисторлық кернеу күшейткіштің құрылысымен және оны есептеуді көрсетеді.

Есептеу-сызбалы тапсырмалар 5В071700 – Жылу энергетика мамандықтарының студенттеріне арналған.

Без. – 4, кесте – 7, әдебиет көрсеткіші – 5 атау.

 

Пікір беруші: тех. ғылым. д-ры, профессор П.И. Сагитов

 

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2013 жылғы баспа жоспары бойынша басылады.

 

Ó «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2013 ж.

Кіріспе

 

Жұмыстың ішінде 5В071700 – Жылу энергетика мамандықтарының студенттері үшін «Электротехника және электроника» пәні бойынша әдістемелік нұсқаулар және есептеу-сызбалық тапсырмалар кіреді.

Бұл пәнді оқып білу үшін оқу жоспар бойынша 180 сағат бөлінеді, оның ішінде 132 сағат – дербестік жұмысқа және 48 сағат – дәрісхана сабаққа. Дәрісхана сабаққа 24 сағат – дәріс курсы, 12 сағат – зертханалық және 12 сағат машықтану сабақтар. Студентттер электротехниканың және электрониканың курстарының негізгі бөлімдері бойынша төрт есептеу-сызбалық жұмыстарды орындау керек. Электротехника және электроника пәнін оқып білу мақсаты электр тізбектерді және электронды құрылғыларды есептеудің негізгі әдістерді қолданудың қалыптастыруы, электр тізбектерде трансформаторларда, электр машиналарда және электронды құрылғыларда физикалық үрдістер туралы білімді білу.

Мұнда келесі тақырыптар бойынша есептеу-сызбалы тапсырмалар келтірілген:

- сызықты тұрақты токтық электр тізбегін есептеу;

- үшфазалы электр тізбектерді есептеу;

- электр машиналардың сипаттамаларын есептеу;

- транзисторлық кернеу күшейткішті есептеу.

Әдістемелік нұсқаулар

Жалпы жағдайлар.

Есептеу-сызбалы жұмыстар келесі тарауда келтірілген. Әрбір тапсырманың бірнеше сұлбалардың және нәтиже мәліметтерінің нұсқалары бар. Нұсқаның нөмірін студент оқуға түскен жылымен таңдайды (тақ немесе жұп), сәйкесті кестеден сынақ кітапшасының ақырғы және ақырғы алдындағы номердің цифрасы бойынша есептеу-сызбалы жұмыстарды А4 форматты парақтарға безендіру керек. Сызбаларды тұрғызғанда және кейбір есептеулерді MathCAD бағдарламаларында орындауы ыңғайлы. Барлық сызбалы тұрғызулар таңдалған масштабты сақтаумен орындалу керек. Қаріп белгілер және физикалық шамалардың өлшемдері және сұлбаның элементтерінің сызба бейнелері сәйкесті МЕМСТ – тың талаптарына жауап беру керек.

Титулдың бетінде университеттің атауы, жұмысты орындаған студент тобының шифры және сынақ кітапшасының нөмірі, жұмысты қабылдаған оқытушының аты-жөні көрсетіледі. Есептеу-сызбалы жұмыстар тапсырмадан басталады. Тапсырма толық жазылады, нұсқаға қарай нәтиже мәліметтерді және керекті суреттерді көрсету керек. Есепті түсініктермен анықтау керек. Барлық теңдеулер, олардың түрлендірулері және есептік кейіптемелері жалпы түрде жазылуы керек, ал сандық шамалар тек соңғы кезде қойылады. Бұл жағдай керекті түрлендірулерді орындалуын жеңіл бақылауын және есептік кейіптемелердің дұрыстығын көрсетеді. Сандардың өлшемдері СИ жүйеге сәйкес болу керек.(В, А, Ом, Вт, вар, ВА және т.б.).

Есептеу-сызбалы тапсырмаларға әдістемелік нұсқаулар

№1 есептеу-сызбалы тапсырманы орындау үшін Кирхгофтың заңдарын және беттесу ұстанымды қайталау керек [Л1], [Л2].

№2 есептеу-сызбалы тапсырманы орындау үшін үшфазалы электр тізбектерді қайталау керек, ерекшелік симметриялы ережені және фазалардың «жұлдызша» және «үшбұрыш» болып қосылған сұлбаларды. Кешенді сандармен жұмыс істеуді білу қажет [Л1], [Л2].

№3 есептеу-сызбалы тапсырманы орындау үшін синхронды машиналар теорияның тармақтарын қайталау керек. Синхронды қозғалтқыштың білігіндегі жүктемеден ротордың айналу жиілігінің тәуелсіздігіне және реактивтік қуатты өндіру, тұтыну және баптап реттеуге мүмкіншілігіне көңіл аударындар [Л1], [Л2].

№4 есептеу-сызбалы тапсырманы орындау үшін транзисторлық күшейту каскадтар тарауын қайталау керек [Л4].

Есептеу кейіптемелер, қосу сұлбалар және есептеудің үлгілері келтірілген [Л5].

Есептеу – сызбалы тапсырмалар.

 

Есептеу–сызбалық жұмыс №1. Тұрақты ток сызықты электр тізбектерін есептеу

 

Жұмыстың мақсаты: тұрақты ток тізбектерді есептеудің негізгі       әдістерін тексеру.

          Тапсырма. 1 – суретте келтірілген сұлба үшін 1.2 кестенің мәліметтері бойынша сұлбаның тармақтарындағы токтарды есептеу керек және қуаттар балансын (тепе-теңдігін) тексеру керек.

Сұлбаның нұсқасын 1.1 кестеден таңдайды.

1.1 кесте – Сұлбаның нұсқасы

Оқуға түсу жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тақ

3

2

1

0

9

8

7

6

5

4

Сұлбаның №

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

rвн1 = rвн2, Ом

50000

10

40000

5

30000

7

20000

9

10000

8

 

1.2 кесте – Сұлбаның параметрлерінің нұсқасы

Оқуға түсу жылы

Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғысы

Жұп

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тақ

3

2

1

0

9

8

7

6

5

4

R1, Ом

100

400

550

850

600

150

900

450

750

800

R2, Ом

150

250

900

1000

750

500

700

300

800

1000

R3, Ом

50

300

600

900

800

300

950

500

850

550

R4, Ом

175

500

750

800

650

450

1000

350

900

700

R5, Ом

200

375

700

750

900

200

850

400

1000

900

R6, Ом

75

450

850

600

500

250

1100

250

950

600

R7, Ом

250

475

500

650

700

100

800

550

600

750

R8, Ом

275

350

800

700

950

350

750

375

650

500

E1, В

150

100

75

120

100

150

100

80

60

90

E2, В

50

100

200

80

120

100

80

100

80

120

J1, А

15

30

10

25

20

15

10

20

25

30

J2, А

40

20

25

20

10

20

15

30

25

40

 

Есептеу үшін беттесу ұстанымды қолдану керек. Есептеудің нәтижелерін кесте түрде көрсету керек.

 

1 сұлба                                                         2 сұлба

3 сұлба                                                         4 сұлба

 

5 сұлба                                                         6 сұлба

 

7 сұлба                                                         8 сұлба

 

9 сұлба                                                         10 сұлба

1 сурет  – 1 тапсырмаға сұлбалардың нұсқаулары

 

Есептеу-сызбалық жұмыс №2. Үшфазалы электр тізбектерді есептеу

 

          Жұмыстың мақсаты: «жұлдызша» және «үшбұрыш» сұлба бойынша қосылған жүйелерді негізгі әдістермен есептеуді үйрену.

Тапсырма. Сызықты кернеу Uс=380В, жиілігі f=50Гц тек үшфазалы көзге симметриялы жүктеме қосылып тұр. Сұлбалардың нұсқаулары 2 суретте келтірілген. Мұнда Ζж және Ζжүк желінің және жүктеменің фазаларындағы кешенді кедергілері.

2 суретте келтірілген бір сұлба үшін 2.1 және 2.2 кестелердің мәліметтері бойынша келесіні есептеу керек:

- сызықты сымдардағы және қабылдағыштардың фазаларындағы токтарды есептеу керек:

- активтік, реактивтік және толық қуаттарды белгілеу керек;

- векторлық диаграмманы салу керек.

2.1 кесте – Сұлбаның нұсқаулары

Оқуға түсу жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тақ

3

2

1

0

9

8

7

6

5

4

Сұлбаның №

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

 

2.2 кесте – Жүктеменің және желінің параметрлерінің нұсқаулары

Оқуға түсу

жылы

Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғысы

Жұп

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тақ

3

2

1

0

9

8

7

6

5

4

Eф, В

100

120

220

150

100

120

220

150

100

120

Ζж, Ом

10+j6

3+j4

4+j3

5+j8

6+j10

4+j3

3+j4

5+j8

6+j10

4+j3

Ζ1, Ом

80-j100

40-j50

50-j40

80-j60

60-j40

40-j50

50-j80

100-j60

100-j60

30-j40

Ζ2, Ом

60-j40

40-j60

80-j60

40-j50

60-j80

40-j60

50-j40

80-j50

60-j100

40-j30

 

 

 

1 сұлба

 

 

2 сұлба

 

2 сурет – 2 тапсырмаға сұлбалардың нұсқалары

 

Есептеу-сызбалық жұмыс №3. Электр машинаның сипаттамаларын есептеу

 

Жұмыстың мақсаты: синхронды қозғалтқыштың жіберу және максималды иін күштерін және U сияқты сипаттамалардың көмегімен қуат коэффициентті, толық, активтік қуатты есептеуді үйрену.

Тапсырма. Синхронды электр қозғалтқыштың түрлері және номиналды 3.1 кестеде келтірілген: жиілігі f=50Гц номиналды кернеу Uном, қозғалтқыштың білігіндегі қуат P2ном, пайдалы әрекет коэффициент ηном, қуат коэффициенті cosjном, жіберу токтың еселігі mi=Iжіб/Iном, жіберу иін күштік еселігі mжіб = Mжіб/Mном, максималды иін күштің mкр=Mmax/Mном. Жүктеме коэффициенттердің βжүк = P2/P2ном және қоздыру токтардың коэффициенттерінің βкөз=Iқоз./Iқоз.ном нұсқаулары 3.2 кестеде келтірілген.

Синхронды қозғалтқыштың U сияқты сипаттамалары салыстырмалы бірліктерде 3 суретте келтірілген.

Өзінің нұсқасы үшін есептеу керек:

- роторды номиналды бұрыштық айналу жиілігі Ω;

- Mmax максималды және Mжіб жіберу иін күштерін;

- Iжіб жіберу токты.

U – сияқты сипаттамаларының көмегімен тапсырылған βжүк және βқоз коэфициенттердің мәндері үшін қуат коэффицент cosj және сәйкесті S толық, Q реактивтік қуаттарды белгілеу керек.

 

3.1 кесте – Түрі және номиналды параметрлерінің нұсқасы

Оқуға түсу жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тақ

3

2

1

0

9

8

7

6

5

4

Электр қозғалтқыштың түрі

СДН-14-59-8

СДН-15-49-8

СДН-16-54-8

СДН-16-86-8

СДН-17-76-8

СДН-14-59-6

СДН-15-49-6

СДН-15-76-6

СДН-16-69-6

СДН-16-84-6

Uном, кВ

6

6

6

6

6

6

6

6

6

6

P2ном, кВт

1000

1600

2500

4000

6300

1250

2000

3200

4000

5000

ηном, %

95,4

95,6

95,8

96,7

96,9

95,8

95,9

96,6

96,5

96,8

cosjн

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

mi = Iжіб/Iном

5,6

5,0

5,3

6,5

6,7

6,3

5,5

6,1

6,0

6,8

Mжіб = Mжіб/Mном

0,95

1,1

1,3

1,3

0,8

1,3

1,0

1,1

0,9

1,0

mкр = Mmax/Mном

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

 

Ескерту: қозғалтқыштың түрін белгілейтін ақырғы саны бойынша полюстер санын белгілейді.

 

3.2 кесте – Қозғалтқыштың жүктеме коэффициенттерінің нұсқасы

Оқуға түсу жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тақ

3

2

1

0

9

8

7

6

5

4

βжүк = P2/P2ном

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

βқоз = Iқоз/Iқоз. ном

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

3 сурет – Синхронды қозғалтқыштың U – сияқты сипаттамалары салыстырмалы бірліктерде

 

 

Есептеу - сызбалы жұмыс №4. Транзисторлық кернеу күшейткішті есептеу

 

Жұмыстың мақсаты: транзисторлық күшейткіштерді сызбалы -аналитикалық әдіспен есептеуді үйрену.

Тапсырма. 4-суретте келтірілген транзисторлық кернеу күшейткіштің сұлбасы үшін 4.1 кестедегі мәліметтері бойынша келесіні белгілеу керек:

- транзистордың түрін;

- транзистордың жұмыс ережесін;

- коллекторлық Rк және эмиттердің тізбегіндегі RЭ кедергілерді;

- Сб бөлгіш конденсатордың сыйымдылығы;

- Сэ эмиттердің тізбегіндегі конденсатордың сыйымдылығын;

- кернеу бойынша KUmax бойынша KI және қуат бойынша күшейту коэффициенттерін.

 

4 сурет – Кернеу күшейткіштің сұлбасы

 

4.1 кесте – Параметрлерінің нұсқасы

Оқуға түсу жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тақ

3

2

1

0

9

8

7

6

5

4

Uшығ, В

5

4

6

5

6

4

4

6

5

6

Rжүк, Ом

600

500

800

600

700

550

500

800

650

750

jm, Гц

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

Кбұр

1,3

1,2

1,4

1,3

1,4

1,2

1,3

1,4

1,2

1,4

Eк, В

13

12

14

13

14

12

12

14

13

14

 

 

Әдебиеттер тізімі

 

1.      Электротехника и электроника: Учебник для вузов. /Под ред. Б. И. Петленко. – М.: Академия, 2003. – 230 с.

2.      Рекус Г. Г., Белоусов А. И. Сборник задач по электротехнике и основам электроники: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1991. – 416 с.: ил.

3.      Электротехника и электроника: Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн.3. Электрические измерения и основы электроники. /Под ред. проф. В. Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 432 с.

4.      Амиров Ж.Х. Электротехника и электроника: Оқу құралы. Алматы, 2003.- 81 бет.

5.      Амиров Ж.Х. Электроника негіздері: Оқу құралы. -Алматы, 2010. – 59 бет.

 

 

 

Мазмұны

 

Кіріспе                                                                                                                        3

Әдістемелік нұсқаулар                                                                                             3

Жалпы жағдайлар                                                                                                     3

Есептеу-сызбалы тапсырмаларға әдістемелік нұсқаулар                                     4

1 тапсырма.Тұрақты ток сызықты электр тізбектерін есептеу                            5

2 тапсырма.. Үшфазалы электр тізбектерді есептеу                                             7

3 тапсырма.. Электр машинаның сипаттамаларын есептеу                                 9

4 тапсырма.. Транзисторлық кернеу күшейткішті есептеу                                10

Әдебиеттер тізімі                                                                                                    12

 

 

 2013ж. жиын. жосп., реті 37