Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра теоретических основ электротехники
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ 2
Методические указания и задания к расчетно-графическим работам
для студентов специальности 5В050600- Экономика
Алматы 2011
СОСТАВИТЕЛИ: А.С. Баймаганов, С.Ю. Креслина. Основы электротехники и электроники 2. Методические указания и задания к расчетно-графическим работам для студентов специальности 5В050600- Экономика. – Алматы: АУЭС, 2011.- 16с.
Методические указания и задания к расчетно-графическим работам содержат требования к выполнению и оформлению РГР, задания, схемы и параметры электрических цепей. Методические указания и задания к РГР соответствуют типовой программе по основам электротехники и электроники..
Ил.13 , табл.6 , библиогр.- 9 назв.
Рецензент: канд.экон.наук, профессор А.А. Жакупов
Печатается по плану издания НАО «Алматинского университета энергетики и связи» на 2011 г.
Ó НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011г.
Содержание
1 Методические указания к выполнению заданий 4
2 РГР №1. Расчет линейных электрических цепей однофазного синусоидального тока 6
3 РГР №2. Анализ работы схемы с логическими элементами 8
4 Методические указания 10
Список литературы 15
1 Методические указания к выполнению РГР
Одним из основных видов занятий по курсу “Электротехника” является выполнение расчетно-графических заданий.
Номер варианта, который должен быть выполнен студентом, определяется последними двумя цифрами зачетной книжки и первой буквой фамилии студента.
К представленным на рецензию РГР заданиям предъявляются следующие требования:
- Основные положения решения должны быть достаточно подробно пояснены.
- Рисунки, графики, схемы, в том числе и заданные условием задачи, не следует размещать среди текста. Они должны быть выполнены на отдельном листе бумаги, аккуратно и в удобно читаемом масштабе.
- Вычисления должны быть сделаны с точностью, которая может быть получена при использовании калькулятора.
- Задания должны быть датированы и подписаны студентом.
- Незачтенное задание должно быть выполнено заново и отдано на повторную рецензию вместе с первоначальной работой и замечаниями рецензента. Исправления ошибок в отрецензированном тексте не допускаются. Если неправильно выполнена не вся работа, а только ее часть, то после переработки исправленный текст нужно написать в тетради после первоначального текста, указав, что это исправление ошибок.
РГР зачитываются, если решения не содержат ошибок принципиального характера и если выполнены перечисленные требования.
Работа над контрольным заданием помогает студентам проверить степень усвоения ими курса, вырабатывает у них навык четко и кратко излагать свои мысли. Для успешного достижения этой цели необходимо руководствоваться следующими правилами:
- Начиная решение задачи, указать, какие физические законы или расчетные методы предполагается использовать при решении, привести математическую запись этих законов и методов.
- Тщательно продумать, какие буквенные символы предполагается использовать в решении. Пояснить значение каждого буквенного символа словами или же соответствующими обозначениями на схеме.
- В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые направления токов и наименования узлов, сопротивлений и т. д. Не следует изменять обозначения, заданные условием. При решении одной и той же задачи различными методами одну и ту же величину надлежит обозначать одним и тем же буквенным символом.
- Расчет каждой искомой величины следует выполнять сначала в общем виде, а затем в полученную формулу подставить числовые значения и привести окончательный результат с указанием единиц измерения. При решении системы уравнений целесообразно воспользоваться известными методами упрощения расчета определителей (например, вынесение за знак определителя общего множителя и другими, а ещё проще-методом подстановки).
- Промежуточные и конечные результаты расчетов должны быть ясно выделены из общего текста.
- Решение задач не следует перегружать приведением всех алгебраических преобразований и арифметических расчетов.
- Для элементов электрических схем следует пользоваться обозначениями, применяемыми в учебниках по электротехнике.
- Каждому этапу решения задачи нужно давать пояснения.
- При построении кривых выбирать такой масштаб, чтобы на 1 см оси координат приходилось 1*10±n или 2*10±n единиц измерения физической величины, где n-целое число. Градуировку осей выполнять, начиная с нуля, равномерно через один или через два сантиметра. Числовые значения координат точек, по которым строятся кривые, не приводить. Весь график в целом и отдельные кривые на нем должны иметь названия.
2 РГР №1. Расчет линейных электрических цепей однофазного синусоидального тока
Задана электрическая цепь с одним источником ЭДС (см. рисунки 2.1-2.10). Действующее значение известного тока и его начальная фаза и значения сопротивлений заданы в таблицах 2.1-2.3.
2.1 Составить систему уравнений по законам Кирхгофа в дифференциальной и символической форме записи.
2.2 Рассчитать неизвестные токи в ветвях схемы.
2.3 Рассчитать значение ЭДС.
2.4 Построить векторную диаграмму токов и напряжений схемы и по ней проверить результаты расчета на основании законов Кирхгофа.
2.4 Рассчитать активную, реактивную и полную мощности источника, а также активную и реактивную мощности нагрузки. Проверить выполнение баланса активных и реактивных мощностей в электрической цепи.
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
Т а б л и ц а 2.1
Год поступления |
Последняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
Нечетный |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
№ схемы |
2.1 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.8 |
2.9 |
2.10 |
Четный |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
№ схемы |
2.10 |
2.9 |
2.8 |
2.7 |
2.6 |
2.5 |
2.4 |
2.3 |
2.2 |
2.1 |
I1, A |
3 |
- |
- |
- |
4 |
2 |
- |
- |
- |
1 |
j1,град |
20 |
- |
- |
- |
90 |
40 |
- |
- |
- |
30 |
I2, A |
- |
1,5 |
- |
3 |
- |
- |
2,5 |
- |
2 |
- |
j2,град |
- |
45 |
- |
35 |
- |
- |
80 |
- |
60 |
- |
I3, A |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
- |
5 |
- |
- |
j3,град |
- |
- |
60 |
- |
- |
- |
- |
-50 |
90- |
- |
Т а б л и ц а 2.2
Год поступления |
Предпоследняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
Нечетный |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
Четный |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
R1, Ом |
20 |
10 |
35 |
30 |
46 |
45 |
10 |
19 |
15 |
25 |
R2, Ом |
10 |
30 |
15 |
40 |
27 |
27 |
35 |
35 |
35 |
15 |
R3, Ом |
40 |
20 |
25 |
10 |
14 |
19 |
20 |
23 |
25 |
45 |
Т а б л и ц а 2.3
Год поступления |
Первая буква фамилии |
|||||||||
Нечетный |
АЛХ |
БМЦ |
ВНЧ |
ГОЩ |
ДПШ |
ЕРЭ |
ЖСЮ |
ЗТЯ |
ИУ |
КФ
|
Четный |
ЕРЭ |
АЛХ |
ЖСЮ |
БМЦ |
ЗТЯ |
ВНЧ |
ИУ |
ГОЩ |
КФ
|
ДПШ |
XL1, Ом |
14 |
29 |
8 |
19 |
18 |
5 |
15 |
26 |
13 |
39 |
XL2, Ом |
5 |
17 |
18 |
25 |
12 |
19 |
12 |
13 |
15 |
24 |
XL3, Ом |
16 |
24 |
26 |
25 |
20 |
12 |
13 |
37 |
18 |
13 |
XC1, Ом |
17 |
10 |
14 |
14 |
16 |
18 |
14 |
12 |
10 |
15 |
XC2, Ом |
12 |
5 |
23 |
16 |
28 |
13 |
18 |
15 |
27 |
25 |
XC3, Ом |
5 |
13 |
19 |
18 |
15 |
16 |
23 |
18 |
25 |
18 |
3 РГР № 2. Анализ работы схемы с логическими элементами
Задана логическая схема (см. рисунок 3.1). Комбинации входных сигналов (см. таблицы 3.1 – 3.3). Определить состояние на выходах каскадов.
Т а б л и ц а 3.1
Год поступления |
Последняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
Нечетный |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
Четный |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Х1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Х2 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Х3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Т а б л и ц а 3.2
Год поступления |
Предпоследняя цифра зачетной книжки |
|||||||||
Нечетный |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
Четный |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Х4 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Х5 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Т а б л и ц а 3.3
Год поступления |
Первая буква фамилии |
|||||||||
Нечетный |
АЛХ |
БМЦ |
ВНЧ |
ГОЩ |
ДПШ |
ЕРЭ |
ЖСЮ |
ЗТЯ |
ИУ |
КФ
|
Четный |
ЕРЭ |
АЛХ |
ЖСЮ |
БМЦ |
ЗТЯ |
ВНЧ |
ИУ |
ГОЩ |
КФ
|
ДПШ |
Х6 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Х7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
4 Методические указания
4.1 Рассмотрим электрическую цепь, схема которой приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1
Известны: , активные сопротивления R1=450 Ом, R2=640 Ом, 706,9 Ом, Ом
Составим систему уравнений по законам Кирхгофа в дифференциальной форме записи. Схема содержит два узла и три ветви, следовательно, по первому закону Кирхгофа необходимо составить одно уравнение (на одно меньше чем количество узлов схемы), а по второму – два уравнения (число ветвей минус количество уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа). Направления обхода двух независимых контуров схемы (выбираем произвольно) указаны на рисунке пунктирными стрелками. Направления токов в ветвях схемы также указаны стрелками на рисунке (выбираем произвольно).
Система уравнений, составленных по законам Кирхгофа в дифференциальной форме записи для схемы, на рисунке 4.1
.
Система уравнений, составленных по законам Кирхгофа в символической форме записи для схемы, на рисунке 4.1
.
Комплексное сопротивление первой ветви (R1, L)
Z1=R1+jXL=450+j706.9=838ej57,5°Ом.
Напряжение по закону Ома
Ток в первой ветви по 1 закону Кирхгофа
Значение ЭДС по второму закону Кирхгофа
Рассчитаем напряжения на элементах схемы
,
,
Совмещенная векторная диаграмма токов и напряжений приведена на рисунке 4.3.
Рисунок 4.2
Чтобы проверить результаты расчета, можно подставить полученные числовые значения в уравнения, составленные на основании законов Кирхгофа, или построить векторные диаграммы токов и напряжений и на них проверить выполнение законов Кирхгофа, что и показано на рисунке 4.3.
Рассчитаем комплексную мощность источника ЭДС
,
где активная мощность Pист.=11 Вт, реактивная Qист.=7,04 вар.
Рассчитаем активную и реактивную мощности нагрузки
,
Баланс активных мощностей выполняется. Баланс реактивных мощностей выполняется с погрешностью расчета
%, что допустимо. Следовательно, результаты расчета верны.
4.2 Логические элементы
Логический элемент НЕ обозначается на схемах следующим
образом:
(пишется X c чертой сверху)
Логические функции двух переменных.
Логическое ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция):
Y= X1 + X2 = X1VX2.
Техническая реализация этой функции - два параллельно соединенных
ключа:
Таблица истинности логического ИЛИ имеет вид:
Логический элемент ИЛИ обозначается на схемах следующим образом:
Логическое И (логическое умножение, конъюнкция, схема совпадений): Y = X1X2 = X1&X2.
Техническая реализация этой функции - два последовательно соединенных ключа:
Таблица истинности логического И имеет вид:
Логический элемент И обозначается на схемах следующим образом:
Функция стрелка Пирса (ИЛИ-НЕ): Y = NOT(X1+X2).
Таблица истинности функции ИЛИ-НЕ имеет вид:
Логический элемент ИЛИ-НЕ обозначается на схемах следующим образом:
Функция штрих Шеффера (И-НЕ): Y = X1|X2 = NOT(X1X2).
Таблица истинности функции И-НЕ имеет вид:
Логический элемент И-НЕ обозначается на схемах следующим образом:
Список литературы
1. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн.3.
2. Электрические измерения и основы электроники. /Под ред. проф. В. Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 432 с.
3. Сборник задач по электротехнике и основам электроники: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. вузов. Под ред. В. Г. Герасимова. – М.: ВШ, 1987.
4. Касаткин А.С. Электротехника – М., 1969,1973,1983.
5. Электротехника./Под ред. Пантюшина. – М., 1976.
6. Мұхити И.М. Электротехника – А., 2005.
7. Бессонов Л.А. ТОЭ. Электрические цепи. – М., 2002.
8. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. /Под ред. Б. И. Петленко. – М.: Академия, 2003. – 230 с.
9. Данилов И.А., Иванов П.И. Общая электротехника с основами электроники: Учеб. пособие – М.: ВШ, 2000. – 752 с.
Сводный план 2011 г., поз. 96