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

                                            Рисунок 3.1

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