АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра теоретических основ электротехники

 

 

Теория электрических цепей 1

Расчет линейных электрических цепей

Методические указания и задания к выполнению

расчетно-графических работ № 1,2

для студентов всех форм обучения специальности  050703 –

Информационные системы

  

 

 

Алматы 2008

СОСТАВИТЕЛИ: З.И.Жолдыбаева, Е.Х.Зуслина.   Теория электрических цепей 1. Расчет линейных электрических цепей.  Методические указания и задания к выполнению  расчетно-графических    работ № 1,2 для студентов всех форм обучения специальности

         050703 – Информационные системы Алматы: АИЭС, 2008. –  14  стр.

 

         Методические указания и задания к расчетно-графическим работам

№ 1,2 по дисциплине «Теория электрических цепей 1», содержат две расчетно- графические работы  по темам: «Расчет линейных электрических цепей постоянного тока»,  «Расчёт разветвленных электрических цепей однофазного синусоидального тока»: требования к их выполнению и оформлению, методические указания. Задания к расчетно-графическим работам соответствуют типовой программе по дисциплине ТЭЦ 1 для студентов специальности 050703.

          1  Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ

          1.1 Расчетно- графическая  работа (РГР)  должна включать следующие элементы:

          а) титульный лист (приложение А);

          б) задание:

          в) содержание;

          г) введение;

          д) основную часть;

          е) заключение (выводы):

          ж) список литературы;

          з) приложения.

          1.2 Текст задания должен быть переписан полностью, со всеми рисунками и числовыми значениями для своего варианта.

          1.3 Каждый этап расчетно-графической работы должен быть озаглавлен.

          1.4 Расчетно- графическая  работа может быть выполнена рукописным способом или 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 30мм, правое – не менее 10мм, верхнее и нижнее - 20мм.

          1.5 Все листы расчетно-графической работы должны иметь сквозную нумерацию, начиная с титульного листа, включая приложение.

          1.6 Расчеты должны сопровождаться пояснениями. Нельзя приводить только расчетные формулы и  конечные результаты. Расчетно- графические работы, в которых вычисления и пояснения приводятся сокращенно к защите не допускаются.

          1.7 Рисунки должны быть пронумерованы.

          1.8 На графиках указываются названия изображаемых величин, их единицы измерения. Масштабы необходимо подбирать так, чтобы было удобно пользоваться графиком или диаграммой.

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

          1.10 Введение должно содержать цель работы и методы анализа и расчета режимов электрической цепи. Слово «ВВЕДЕНИЕ» записывается прописными буквами в виде заголовка.

          1.11 Заключение (выводы) должно содержать анализ и оценку результатов работы.

          1.12 Расчетно- графическая  работа должна быть сдана на проверку в срок, в соответствии с графиком учебного процесса. В случае нарушения срока сдачи РГР снижается итоговый балл за работу.

2 Расчетно-графическая работа №1. Расчет линейных электрических цепей постоянного тока

 Для электрической цепи постоянного тока (рисунки 2.1-2.10), содержащей независимые источники ЭДС и независимый источник тока J, выполнить следующее:

         2.1 Составить систему уравнений по законам Кирхгофа.

         2.2 Рассчитать токи во всех ветвях электрической цепи методом контурных токов.

2.3 Рассчитать токи во всех ветвях электрической цепи методом узловых потенциалов.

         2.4 Рассчитать ток в ветви с сопротивлением  Rx  методом эквивалентного генератора.

         2.5 Проверить баланс мощностей.

         Вариант выбирается по таблицам 2.1-2.3 в соответствии с номером  зачетной книжки и первой буквой фамилии.

 Т а б л и ц а  2.1

Год поступления

Последняя цифра зачетной книжки

чётный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

нечётный

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

№ схемы

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

2.10

Е1, В

110

50

60

65

80

55

75

85

95

100

Е2, В

86

75

90

58

90

95

110

70

60

65

Е3, В

70

80

75

60

45

80

40

50

86

50

Е4, В

65

90

80

85

110

40

65

100

55

80

           Т а б л и ц а  2.2

Год поступления

Предпоследняя цифра зачетной книжки

чётный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

нечётный

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

R1, Ом

50

45

75

70

50

70

96

105

90

85

R2, Ом

70

75

80

55

85

55

67

60

77

57

R3, Ом

80

65

90

65

75

95

46

84

56

68

R4, Ом

60

80

50

45

100

64

75

56

88

45

          Т а б л и ц а  2.3

Год поступления

Первая буква фамилии

чётный

БЛЦ

КХ

ВМЧ

ГНШ

ДОЯ

ЕПР

ЖСЗ

ТЭИ

УЮФ

АЩ

нечётный

КХ

ВМЧ

ГНШ

БЛЦ

ЕПР

ДОЯ

ТЭИ

ЖСЗ

АЩ

УЮФ

E5, B

45

56

85

97

75

95

50

46

77

88

J, A

0,03

0,045

0,036

0,018

0,06

0,05

0,02

0,04

0,07

0,04

Rx, Ом

R4

R3

R2

R1

R3

R4

R2

R1

R4

R3

  

                                  

                               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 Расчетно-графическая работа №2 . Расчёт разветвленных электрических цепей однофазного синусоидального тока. 

         Для разветвленных электрических цепей однофазного синусоидального тока (рисунки 3.1-3.10) выполнить следующее:

         3.1 Записать уравнения по законам Кирхгофа в дифференциальной и комплексной формах.

         3.2 Рассчитать комплексные токи во всех ветвях схемы методом контурных токов.

         3.3 Рассчитать комплексные токи во всех ветвях схемы методом узловых потенциалов.

         3.4 Записать мгновенные значения токов во всех ветвях схемы.

         3.5 Проверить баланс мощностей.

         3.6 Построить топографическую диаграмму, совмещённую с векторной диаграммой токов.

         Вариант выбирается по таблицам 3.1-3.3 в соответствии с номером  зачетной книжки и первой буквой фамилии.

 Т а б л и ц а  3.1

Год поступления

Последняя цифра зачетной книжки

чётный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

нечётный

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

№ схемы

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

Еm1, В

96

58

90

70

88

56

68

75

85

100

Ψe1, град.

-40

35

60

30

0

-45

-30

20

70

50

Еm2, В

80

70

85

65

60

90

50

55

65

40

Ψe2, град.

35

-45

60

30

-60

45

20

50

90

-З0

Еm3, В

65

70

80

50

45

40

60

55

88

77

Ψe3, град.

20

-50

45

-30

60

-40

70

-90

30

-60

Еm4, В

50

80

70

75

90

86

100

80

55

60

Ψe4, град.

0

90

35

-45

-60

-30

40

30

45

-70

          Т а б л и ц а  3.2

Год поступления

Предпоследняя цифра зачетной книжки

чётный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

нечётный

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Еm5, В

50

70

90

60

100

55

75

85

90

80

Ψe5, град.

-60

30

-45

45

-30

40

90

60

-90

60

R1, Ом

50

40

70

80

68

84

92

98

82

74

R2, Ом

68

56

62

94

76

88

44

58

68

40

R3, Ом

82

77

86

60

52

48

68

84

67

60

Т а б л и ц а  3.3

Год поступления

Первая буква фамилии

чётный

БЛЦ

КХ

ВМЧ

ГНШ

ДОЯ

ЕПР

ЖСЗ

ТЭИ

УЮФ

АЩ

нечётный

80

60

78

48

54

40

38

68

90

100

R4,Ом

КХ

ВМЧ

ГНШ

БЛЦ

ЕПР

ДОЯ

ТЭИ

ЖСЗ

АЩ

УЮФ

J, A

0,04

0,02

0,05

0,03

0,06

0,07

0,08

0,04

0,02

0,05

ΨJ, град.

90

45

-60

60

30

-30

45

-45

-90

40

XL1, Ом

50

80

70

90

20

90

60

50

90

65

XC1, Ом

90

20

30

50

65

65

100

90

40

105

XL2, Ом

90

20

40

75

30

80

68

25

36

70

XC2, Ом

44

70

80

100

80

20

30

75

88

20

XL3, Ом

86

50

35

75

40

95

80

96

50

76

XC3, Ом

34

90

75

25

90

35

40

44

92

26

XL4, Ом

90

80

40

56

88

64

75

54

46

85

XC4, Ом

40

45

78

80

48

80

45

84

82

45

           

                                                              

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 Методические указания к выполнению расчетно-графических работ № 1,2

 Для электрических цепей с идеальными источниками тока при составлении уравнений по второму закону Кирхгофа следует выбирать независимые контуры, не содержащие источников тока.

         Если электрическая цепь содержит Nт  идеальных источников тока, то при составлении уравнений методом контурных токов рекомендуется выбирать Nт контурных токов так, чтобы каждый из них проходил через один источник тока (эти контурные совпадают с соответствующими токами источников тока и задаются условием задачи). Оставшиеся К=Nв-Nу+1-Nт контурных токов выбирают так, чтобы они проходили по ветвям не содержащим источников тока (К=Nв-Nу+1-Nт- число неизвестных контурных токов, Nв- число ветвей, Nу- число узлов, Nт-число источников тока). Для определения оставшихся  К контурных токов составляют К контурных уравнений по второму закону Кирхгофа. Составим систему уравнений по методу контурных токов для цепи постоянного тока (рисунок 4.1)

 

}

                                               Рисунок 4.1 

Если в электрической схеме некоторые узлы соединяются идеальными источниками ЭДС, то число У уравнений, составляемых по методу узловых потенциалов, уменьшается и равно

                   У= NуNи -1

         где Nи- число ветвей, содержащих только идеальные источники ЭДС.

Если электрическая схема содержит только одну ветвь с идеальным источником ЭДС  Е, то при составлении уравнений по методу узловых потенциалов к нулю приравнивается потенциал одного из узлов, к которому присоединена данная ветвь. Тогда потенциал другого узла, присоединенного к этой же ветви, будет равен Е. Составим систему уравнений по методу узловых потенциалов для цепи постоянного тока (рисунок 4.1)

 

                                   

                            } 

                   Расчёт электрических цепей в режиме гармонических воздействий базируется на изображении синусоидальных ЭДС, напряжений, токов векторами и комплексными величинами:

 

                   Т а б л и ц а  4.1

Синусоидальная функция времени

Комплексная амплитуда

Комплексное действующее значение

 

         Представление синусоидальных ЭДС, напряжений, токов комплексными величинами позволяет применить методы расчета цепей постоянного тока к расчётам цепей синусоидального тока. Так как  уравнения, выражающие законы Кирхгофа в комплексной форме для цепей синусоидального тока аналогичны  уравнениям, выражающим законы Кирхгофа для цепей постоянного тока, только ЭДС, напряжения, токи и сопротивления входят в уравнения в виде комплексных величин

       где  - комплексное сопротивление.

 

 

Приложение  А

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

 

Кафедра теоретических основ электротехники

 

 

 

 

 

Дисциплина ТЭЦ 1

Расчетно-графическая работа №

 (полное наименование работы)

 

 

 

 

 

Работа выполнена _____________________

(дата выполнения работы)

Студентом____________________________

(фамилия и инициалы)

Зачетная книжка №_____________________

 

Группа_______________________________

(шифр группы)

 

Отчет принят__________________________

(дата принятия отчета)

 

Преподаватель_________________________

(фамилия и инициалы)

 

 

 

 

Алматы 200…

 

 Список литературы 

 1. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей.- М.: Радио и связь, 2000.-592с.

 2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей.-  М.: Энергоатомиздат, 1989.–528с.

 3.  Демирчян  К.С.,   Нейман  Л.Р.,   Коровкин  Н.В.,   Чечурин В.Л.

Теоретические основы электротехники. – т.1. – Санкт-Петербург: Питер, 2003.-463с.

 4.  Демирчян  К.С.,  Нейман Л.Р.,  Коровкин  Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. – т.2. – Санкт- Петербург: Питер, 2003.-576с.

 5. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. – М.: Гардарики, 1999. – 638с.

 6. Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей. - М.: Высш. шк., 1990.- 544с.

 7. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IВМ РС. Программа Electronics Workbench и её применение.-М.: Солон-Р, 1999.-506с.

           8.  Жолдыбаева З.И., Зуслина Е.Х., Коровченко Т.И. Теория электрических цепей 1. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2007.- 80с.

 

Содержание 

1 Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ …………...3        

2 Расчетно-графическая работа №1. Расчет линейных электрических цепей постоянного тока.….....4

3 Расчетно-графическая работа №2 . Расчёт разветвленных электрических цепей однофазного синусоидального тока………7

4 Методические указания к выполнению РГР № 1,2…………………………..10

Приложение А…………………………………………………………………….12

Список литературы……………………………………………………………….13