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 № 3,4
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 № 3,4 для студентов всех форм обучения специальности 050703 – Информационные системы. Алматы: АИЭС, 2008. – 14 с.
Методические указания и задания к расчетно-графическим работам № 3,4 по дисциплине «Теория электрических цепей 1», содержат две расчетно- графические работы по темам: «Расчет линейных электрических цепей несинусоидального тока», «Расчёт пассивных четырёхполюсников»; 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 №3. Расчёт линейных электрических цепей несинусоидального тока
Электрическая цепь подключена к источнику несинусоидального периодического напряжения u(t). Несинусоидальные периодические напряжения u(t) представлены на рисунках 2.11 2.15. Электрические схемы приведены на рисунках 2.1 2.10.
Требуется выполнить следующее:
2.1 Oпределить мгновенные значения несинусоидальных токов в ветвях электрической цепи
2.2 Oпределить действующее значение несинусоидального периодического напряжения источника U и действующие значения несинусоидальных периодических токов ,, .
2.3 Oпределить активную, реактивную и полную мощности цепи.
2.4 Построить график мгновенного значения одного из токов, указанного в таблице 2.1.
2.5 Построить амплитудно-частотный и фазочастотный спектры входного напряжения и тока на входе электрической цепи.
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 |
2.10 |
2.8 |
2.9 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.4 |
2.2 |
2.3 |
2.1 |
u(t) |
2.11 |
2.13 |
2.15 |
2.11 |
2.13 |
2.14 |
2.12 |
2.15 |
2.12 |
2.14 |
Um, В |
60 |
68 |
85 |
75 |
80 |
50 |
70 |
55 |
90 |
78 |
, рад. |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
|
- |
- |
График тока |
i2 |
i1 |
i3 |
i1 |
i2 |
i3 |
i2 |
i1 |
i2 |
i1 |
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 |
L1,мГн |
3,0 |
4,0 |
6,0 |
4,5 |
5,5 |
3,0 |
3,5 |
5,2 |
3,6 |
5,0 |
L2, мГн |
5,2 |
3,8 |
4,6 |
3,5 |
4,7 |
5,0 |
4,5 |
6,0 |
4,5 |
3,6 |
L3, мГн |
4,0 |
6.0 |
5,5 |
5,0 |
3,5 |
4,5 |
2,5 |
3,5 |
5,8 |
4,8 |
, рад./с |
4000 |
5000 |
6000 |
6500 |
5500 |
8000 |
7500 |
7000 |
4500 |
5800 |
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 |
R1,Ом |
60 |
50 |
70 |
80 |
48 |
64 |
88 |
90 |
56 |
78 |
R2,Ом |
56 |
74 |
80 |
68 |
92 |
78 |
86 |
54 |
70 |
84 |
R3,Ом |
70 |
80 |
90 |
94 |
64 |
82 |
76 |
68 |
80 |
66 |
С1,мкФ |
2,2 |
2,4 |
1,8 |
1,4 |
2,6 |
3,2 |
2,8 |
1,9 |
1,6 |
2,5 |
С2, мкФ |
2,0 |
1,8 |
2,8 |
2,4 |
3,0 |
2,18 |
1,6 |
2,5 |
1,9 |
1,3 |
С3, мкФ |
1,5 |
3,0 |
2,0 |
1,9 |
1,7 |
1,8 |
2,1 |
3,0 |
2,4 |
2,8 |
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 2.1 0
Рисунок 2.11
Рисунок 2.12
Рисунок 2.1 3
Рисунок 2.1 4
Рисунок 2.15
3 Расчетно-графическая работа № 4. Расчёт пассивных четырёхполюсников
Для пассивных Т- или П- образных четырехполюсников (рисунки 3.1-3.10) выполнить следующее:
3.1 Определить комплексные сопротивления заданного четырехполюсника Z1, Z2, Z3.
3.2 Определить А- параметры заданного четырехполюсника, используя:
а) режимы холостого хода и короткого замыкания;
б) законы Кирхгофа.
Проверить выполнение условия ∆А=1.
3.3 Определить характеристические сопротивления заданного четырехполюсника ZC1, ZC2 , используя:
а) параметры холостого хода и короткого замыкания;
б) А-параметры.
3.4 Определить характеристическую постоянную передачи ГС , характеристическое ослабление АС , фазовую постоянную ВС, используя А-параметры.
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 |
R1, Ом |
35 |
55 |
70 |
64 |
48 |
80 |
85 |
90 |
96 |
78 |
R2, Ом |
55 |
48 |
60 |
95 |
68 |
74 |
56 |
76 |
62 |
40 |
R3, Ом |
60 |
72 |
88 |
75 |
56 |
48 |
62 |
84 |
64 |
80 |
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 |
XL1, Ом |
45 |
55 |
65 |
74 |
38 |
92 |
86 |
58 |
74 |
72 |
XL2, Ом |
94 |
72 |
86 |
64 |
42 |
68 |
56 |
74 |
60 |
84 |
XL3, Ом |
85 |
60 |
45 |
80 |
50 |
56 |
78 |
92 |
82 |
68 |
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 |
КХ |
ВМЧ |
ГНШ |
БЛЦ |
ЕПР |
ДОЯ |
ТЭИ |
ЖСЗ |
АЩ |
УЮФ |
XC1, Ом |
84 |
38 |
52 |
60 |
50 |
64 |
58 |
90 |
52 |
88 |
XC2, Ом |
48 |
62 |
70 |
80 |
72 |
46 |
42 |
74 |
76 |
96 |
XC3, Ом |
56 |
70 |
62 |
75 |
68 |
70 |
64 |
58 |
48 |
50 |
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 № 3,4
4.1 Расчёт линейных электрических цепей несинусоидального тока распадается на три этапа:
а) разложение несинусоидальных ЭДС на постоянную и синусоидальные составляющие (в тригонометрический ряд Фурье) см. рисунки 2.1-2.10;
б) применение принципа наложения и расчет токов и напряжений в цепи для каждой из составляющих в отдельности. При расчете цепи с постоянными составляющими ЭДС следует учитывать, что индуктивное сопротивление равно 0 и индуктивность в эквивалентной схеме заменяется короткозамкнутым участком, а ёмкостное равнои ветвь с ёмкостью размыкается. При расчете цепи для каждой синусоидальной составляющей ЭДС можно пользоваться комплексным методом, но недопустимо сложение комплексных токов и напряжений различных синусоидальных составляющих. Необходимо учитывать, что индуктивное и емкостное сопротивления для различных частот неодинаковы, индуктивное сопротивление для k-й гармоники равно , а емкостное сопротивление для k-й гармоники равно ;
в) совместное рассмотрение решений, полученных для каждой из составляющих. Причём суммируются только мгновенные значения составляющих токов и напряжений.
4.2 Расчёт пассивных четырёхполюсников
Основной задачей теории четырёхполюсников является установление соотношений между напряжениями и токами на входе и выходе четырёхполюсника. Уравнения, определяющие зависимость между , , называются уравнениями передачи четырёхполюсника. Существует шесть форм уравнений передачи: уравнения передачи в А-, В-, Y-, Z-, H-, F- параметрах.
Все формы уравнений передачи равноправны, выбор той или иной формы зависит от задачи, которая в данном случае решается.
Уравнение передачи в А- параметрах имеет вид
,
где,,,- называются А- параметрами.
А- параметры могут быть определены путем решения уравнений, выражающих законы Кирхгофа или по значениям напряжений и токов в режимах холостого тока и короткого замыкания. Для пассивного четырёхполюсника выполняется условие ∆А==1.
Характеристические сопротивления четырёхполюсника
можно выразить через А- параметры ,
и параметры холостого хода (ZX1, ZX2) и короткого замыкания (ZК1, ZК2)
, .
Параметрами холостого хода и короткого замыкания называются входные сопротивления четырёхполюсника со стороны первичных выводов 1-1/ и вторичных выводов 2-2/.
Характеристическая постоянная передачи четырёхполюсника определяется в режиме согласованного включения и равна:
.
Характеристическую постоянную передачи можно определить через
А-параметры .
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 №3. Расчёт линейных электрических цепей несинусоидального тока....... 4
3 Расчетно-графическая работа № 4. Расчёт пассивных
четырёхполюсников ……………………………………………………………..8
4 Методические указания к выполнению РГР № 3,4…………………………..10
Приложение А…………………………………………………………………….12
Список литературы……………………………………………………………….13