КОММЕРЦИЯЛЫҚ ЕМЕС АКЦИОНЕРЛІК ҚОҒАМЫ

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКАЛЫҚ  ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Электротехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

 

 


ЭТН 2. Сызықты электр тізбектеріндегі

өтпелі кезеңдер  

 5В074600- Ғарыштық техника және технологиялар мамандығының студенттері үшін  пәндік жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар

 

 
Алматы 2011 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Ж.Х. Әміров, А.Т. Аршабекова. ЭТН 2. 5В074600- Ғарыштық техника және технологиялар мамандығының студенттері үшін  пәндік жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар. –  Алматы: АЭБУ, 2011.- 16 б.

 

Пәндік жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар жұмысты орындау мен рәсімдеу талаптарынан, тапсырмалардан, электр тізбектердің сұлбалары мен параметрлерінен құралған. Пәндік жұмыстың әдістемелік нұсқаулары мен тапсырмалары ЭТН 2 пәнінің типтік бағдарламасына сәйкес келеді.

Сур.13 , кестелер6 , әдебиеттер- 6 атау.

 

Пікір беруші: ИК  кафедрасының аға оқытушысы А.Т. Ибрашева

 

«Алматы энергетикалық және байланыс университеті» КЕАҚ 2011 ж. баспаға шығару жоспары бойынша орындалған.

 

 

Ó «Алматы энергетикалық және байланыс университеті » КЕАҚ, 2011ж.

Мазмұны

1 Пәндік жұмыстың орындалуы мен рәсімделуінің талаптары      

 4

2 Тапсырма 1. Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді классикалық әдіспен есептеу                                                                                                       

 7

3  Тапсырма № 2. Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді операторлық әдіспен есептеу

9

4  Тапсырма № 3. Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді Дюамель интегралы арқылы есептеу                                                                                           

9

5  Тапсырма № 4. Электрлі тізбектерді спектралды талдау әдісі

10

6 Пәндік жұмысты есептеуге әдістемелік нұсқаулар                                    

11

Әдебиеттер тізімі

15

 

1 Пәндік жұмыстың орындалуы мен рәсімделуінің талаптары

 

Пәндік жұмыс АЭжБУ, 2002ж., «Оқу жұмыстары» фирмалық стандартына сәйкес орындалу және келесі бөлімдерден құралу керек:

а) титулдық беті (нұсқасы келтірілген);

б) мазмұны;

в) кіріспе;

г) тапсырма;

д) негізгі бөлімі;

е) қорытынды;

ж) әдебиеттер тізімі;

з) қосымшалар.

1.2 Тапсырма мәтіні (есеп шарттары) толығымен, тиісті суреттерімен өз вариантына сәйкес сандық мәндерімен көшірілу керек. 

1.3 Пәндік жұмыстың әрбір кезеңінің тақырыбы болу қажет.

1.4 Пәндік жұмыс қолжазба тәсілімен, сонымен қатар компьютерлік бағдарлама көмегімен орындала алады (Microsoft Word бағдарламасында,   14 шрифтпен, 1,0-1,5 интервалымен). Жұмыс мәтіні А4 форматындағы ақ қағаздың бір жақ бетінде орындалу тиіс. Парақтың төрт жағы келесі талаптарға сәйкес келу керек: сол жағы 30 мм, оң жағы 10 мм, жоғарғы жағы және төменгі жағы– 20 мм.

1.5 Пәндік жұмыстың әр беті титул бетінен бастап қосымшаға дейін номерленуі тиіс (титул, мазмұны беттеріне номері қойылмайды, бірақ олар бет ретінде есептеледі). Беттің номері жоғарғы оң жақта нүктесіз қойылады.

1.6 Барлық есептеулердің түсініктемелері болу қажет. Тек есептік формулалар мен соңғы нәтижелерін ғана көрсетуге болмайды. Есептеулері мен түсініктемелері жазылмаған немесе қысқартылып жазылған пәндік жұмыстар қорғалуға рұқсат етілмейді және студентке толық өңдеуге қайтарылады.

1.7 Суреттер, графиктер және сұлбалар мұқиятты орындалып, номерленуі тиіс.

 1.8 Графиктерде міндетті түрде көрсетілген шамалардың аттары, олардың өлшем бірліктері көрсетілу керек. Масштабтар графикті немесе диаграмманы оқуға ыңғайлы болатындай етіп таңдалу керек. Таңдалған масштабқа сәйкес графиктердің және диаграммалардың шкалалары белгіленуі тиіс.

 1.9 Белгілі бір мөлшері бар шамалардың соңғы нәтижелерінде сәйкесті өлшем бірліктері келтірілу керек. Электрлі шамалардың барлық белгіленулері МЕМСТқа сәйкес келу керек.

1.10 Кәріспеде өтпелі кезеңдерді оқып білудің қажеттілігін және оларды есептеу әдістерін негіздеп жазу керек.   

1.11 Қорытындыда пәндік жұмыста қолданылған, өтпелі кезеңдерді есептеу әдістерінің талдауын келтіру; классикалық және операторлық әдістердің нәтижелерін салыстыру; тәжірибеде осы өтпелі кезеңнің аяқталуына кетірілетін уақытты анықтау; осы уақыт мезеті үшін, пайыздық мөлшерде өтпелі токтың (кернеудің) қалыптасқан  токқа (кернеуге) қатынасын анықтау керек.

1.12 Пәндік жұмыс оқытушының белгілеген мезгілінде тексеруге өткізілу тиіс. Жұмысты тапсыру мезімінің бұзылуы жағдайында, студентке қосымша тапсырма немесе басқа вариант беріледі (оқытушының қалауымен), сонымен қатар жұмыстың соңғы балы шегеріледі.

 

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

 

Электротехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭТН 2 пәнінен

Пәндік жұмыс

_________________________________________________________________

(жұмыстың толық аталуы)

_________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

                                                  Жұмысты орындаған

                                        Студент   ______________________________

                                                                           (тегі аты- жөні)

                                                        ______________________________

                                                                    (сынақ кітапшасының номері)

 

                                              Тобы     ______________________________                                                               

                                                                              (тобының шифры)

                                          

Қабылданған   күні__________________________

                                                                              (есептің қабылданған күні)

                                         Оқытушы_________________________

                                                                                 (Т.А.Ә.) 

 

 

 

 

 

 

Алматы 20...

2  Тапсырма №1. Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді классикалық әдіспен есептеу                                                                                                        

 

Тұрақты ЭҚК көзінен, резистивті кедергілерден, индуктивтіліктен және сыйымдылықтан құралған электрлі тізбек (2.1-2.10 суреттерді қара) қалыптасқан режимде жұмыс істеп тұр.    уақыт мезетінде кілттің қосылуы немесе ажыратылуы  жолымен (берілген нұсқаға сәйкес) тізбекте коммутация жүзеге асады.

2.3 кестеде көрсетілген электр тізбегіндегі токтың немесе кернеудің коммутациядан кейінгі өзгеріс заңдылығын классикалық әдіспен анықтау керек.

Электр тізбегі суреттінің номері, ЕҚК мәні және тізбектің параметрлері 2.1-2.3 кестелерде көрсетілген.

 

2.1 кесте

Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Тақ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Сұлба

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

2.10

20

30

40

10

50

60

70

10

50

70

30

10

15

20

25

20

15

5

10

30

 

2.2 кесте

Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны

Жұп

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тақ

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

50

40

30

10

25

45

70

55

60

85

Е, В

110

90

60

70

90

60

110

120

140

130

 

2.3 кесте

Оқуға түскен жылы

Тегінің бірінші әріпі

Жұп

АВМ

Б0Ю

НПЯ

ГРЩ

ДИС

ЖУШ

ЧХЛ

КЦЭ

ЕТ

ЗФ

Тақ

НПЯ

ГРЩ

ДИС

ЖУШ

ЧХЛ

АВМ

ЕТ

ЗФ

Б0Ю

КЦЭ

80

10

70

20

60

50

40

90

30

100

0,25

0,5

0,15

0,35

0,55

0,6

0,3

0,45

0,2

0,4

Анықталатын шама

 

 

 

 

              2.1 сурет                                                     2.2 сурет

 

  2.3 сурет                                                    2.4 сурет

                             

                       2.5 сурет                                                             2.6 сурет

 

                  2.7 сурет                                                            2.8 сурет

 

 

              2.9 сурет                                                                2.10 сурет

 

 

3  Тапсырма № 2. Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді операторлық әдіспен есептеу

 

Тұрақты ЭҚК көзінен, резистивті кедергілерден, индуктивтіліктен және сыйымдылықтан құралған электрлі тізбек (2.1-2.10 суреттерді қара) қалыптасқан режимде жұмыс істеп тұр.    уақыт мезетінде кілттің қосылуы немесе ажыратылуы  жолымен (берілген нұсқаға сәйкес) тізббекте коммутация жүзеге асады.

2.3-кестеде көрсетілген электр тізбегіндегі токтың немесе кернеудің коммутациядан кейінгі өзгеріс заңдылығын операторлық әдіспен анықтау керек.

Классикалық және операторлық әдістерден алынған нәтижелерді салыстыру.

Анықталған шамалардың уақытқа тәуелділік графиктерін тұрғызу. Графиктерді уақыттың  ден  дейінгі интервалында құрастыру.

 

4  Тапсырма 3. Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді Дюамель интегралы арқылы есептеу    

 

                                                                                     

Сұлбаның «L» немесе «С» реактивті элементтерінің бірін (4.3 кестені қара) қысқатұйықталған бөлімшемен алмастырып, бір ғана реактивті элементі бар сұлбаға келтіру. Тізбектің кірісіне берілген заңдылық бойынша (4.1 суретті қара) уақыт аралығында өзгеретін кернеу беру.

Анықталатын шаманың (4.1 кестені қара) уақыт аралығында өзгеріс заңдылығын Дюамель интегралы арқылы анықтау. Тізбектің параметрлері 4.2-кестеде берілген.

Кірістік әрекетінің және тізбектің уақыттан әсерінің графиктерін тұрғызу.

 

4.1 кесте

Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тақ

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Анықтала

тын шама

 

 

 

 

 4.2  кесте

Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны

Жұп

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тақ

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

20

20

30

24

16

32

40

48

50

18

1000

2000

300

600

400

1600

2000

120

2500

900

tи

0,03

0,015

0,15

0,06

0,06

0,03

0,03

0,6

0,03

0,03

 

4.3  кесте

Оқуға түскен жылы

Тегінің бірінші әріпі

Жұп

АБВ

ГДЕ

ЖЗИ

КЛ

МН

ОПР

СТУ

ХФЦ

ЧШЩ

ЭЮЯ

Тақ

ЭЮЯ

ЧШЩ

ХФЦ

СТУ

ОПР

МН

КЛ

ЖЗИ

ГДЕ

АБВ

Қысқа тұйықтау

L

C

L

C

L

C

L

C

L

C

 

 

 

4.1 сурет

 

5  Тапсырма 4. Электрлі тізбектерді спектралды талдау әдісі

 

Сұлбаның «L» немесе «С» реактивті элементтерінің бірін (4.3  кестені қара) қысқатұйықталған бөлімшемен алмастырып, бір ғана реактивті элементі бар сұлбаға келтіру. Тізбектің кірісіне берілген заңдылық бойынша (4.1 суретті қара) уақыт аралығында өзгеретін кернеу беру.

Кірістік кернеудің  спектралды тығыздығын  анықтау.

Анықталатын шамаға (4.1-кестені қара) сәйкес келетін тізбектің кешенді беріліс функциясын анықтау.

Анықталатын шаманың спектралды тығыздығын анықтау.

6 Пәндік жұмысты есептеуге әдістемелік нұсқаулар

 

6.1 Өтпелі кезеңдерді есептеудің классикалық әдісі

 

 

Тармақталған тізбектердің тармақтарындағы токты немесе кернеуді (u) классикалық әдіспен анықтау жолы келесі реттілікпен орындалады:  

      -  коммутация заңдары бойынша берілген тізбек үшін  кезіндегі тәуелсіз бастапқы шарттарды анықтаймыз;

     - коммутациядан кейінгі токтың немесе кернеудің (u)қ қалыптасқан құраушысын анықтаймыз;

      - тізбектің (ЭҚК көзі бар) коммутациядан кейінгі режимі үшін кірістік кедергісінің Z(p) теңдеуін құрастырамыз және оны нөлге теңестіреміз. Бұл кездегі реактивті кедергілер операторлық түрде ( немесе ) көрсетілу керек;  

      - түрлендіруден кейін сипаттамалық теңдеуді аламыз, оған берілген параметрлердің мәндерін қойып, еркін құраушыларының (u)ерк түрін көрсететін  және  түбірлерін анықтаймыз;

   - токтың немесе кернеудің теңдеуін жалпы түрде жазамыз: ;                                  

    -  есептеу үшін тағы бір теңдеу қажет, ол үшін токтың немесе кернеудің u уақыт  бойынша бірінші реттік туындасын аламыз;                              

     - токтың  немесе кернеудің және олардың туындыларының   кезіндегі теңдеулерін жазамыз;

    - коммутация заңдары бойынша және комутациядан кейінгі  кезіндегі  Кирхгоф теңдеулері бойынша тәуелді бастапқы шарттарды анықтаймыз, сұлбаның нақты бір тармағындағы токтың немесе кернеудің уақыт бойынша өзгеріс заңдылығын табамыз.

 

6.1 сурет

Тәуелсіз бастапқы шарттарды анықтау.

Тәуелсіз бастапқы шарттар: t=0 уақыт мезетіндегі индуктивтілік ток i3(0) және сыйымдылықтағы кернеу uc(0).

ЭҚК көзі Е шамасы тұрақты болғандықтан, коммутацияға дейінгі еріксіз режимдегі электр тізбегінің токтары да, кернеулері де тұрақты болады, сондықтан сыйымдылықтағы ток пен индуктивтіліктегі кернеу нөлге тең болады:

i2-=i2қ-=0,  uL- = uLқ-=0.

 

Еркін құраушысының сипатын анықтау үшін, тізбектің коммутациядан кейінгі сипаттамалық теңдеуін алу қажет. Сипаттамалық теңдеуді құрастырудың ең қарапайым тәсілі-  бұл кірістік кедергі тәсілі.

Тізбектің коммутациядан кейінгі кірістік кедергісін  кешенді түрде келтірейік. Тізбектің кірістік кедергісін ток көзі бар тармақтан басқа кез келген тармаққа қатысты қарастыруға болады.

ЭҚК бар тармаққа қатысты тізбектің кешенді кірістік кедергісі келесі түрді қабылдайдды:

 

 

 өрнегінде ны  ға алмастырайық, және алынған теңдеуді нөлге теңестірейік :

 

 

Өрнектің алымын нөлге теңестірейік.

 

 

Алынған теңдеу тізбектің сипаттамалық теңдеуі болып табылады.

 

Токтардың t=0 кезіндегі мәндерін, тізбек үшін коммутациядан кейін  кезіндегі Кирхгоф заңдары бойынша құрастырылған теңдеулерді шешу жолымен, және де оларға тәуелсіз бастапқы шарттардың мәндерін қоя отырып  анықтайды.

 

 

6.2 Өтпелі кезеңдерді есептеудің операторлық әдісі

 

Тармақталған тізбектердің тармақтарындағы токты немесе кернеуді (u) операторлық әдіспен анықтау жолы келесі реттілікпен орындалады:  

- берілген тізбекті есептік операторлық алмасыру сұлбасына ауыстырамыз, мұндағы ЭҚК көздерінің орнына да олардың операторлық бейнелерін қоямыз;

- алмастыру сұлбасын кез келген белгілі әдістердің бірімен есептейміз;

-  операторлық функциядан түпнұсқаға ауыстыра отырып, өтпелі режимдегі тізбек тармағынддағы әрекеттік ток немесе кернеуді анықтаймыз.

Эквиваленттік операторлық сұлба.

Есептің бастапқы шарттары нөлдік емес болып табылады. Эквиваленттік операторлық сұлба  ішкі э.қ.к және  тұрады, бұл ішкі э.қ.к. бағыттары берілген термақтың тогының оң бағытымен сәйкес келеді. Эквиваленттік операторлық сұлба 6.2 суретте келтірілген.

 

 

6.2 сурет

 

  токтарын операторлық түрдегі Кирхгоф заңдарын, контурлық токтар әдісін, түйіндік потенциалдар әдісін, эквиваленттік генератор әдісін пайдаланып анықтауға болады.

Контурлық токтар әдісін пайдаланып, токтарын анықтайық. және болғандықтан контурлық теңдеулерді келесі түрде көрсетуге болады:

 

Осы теңдеулерді шешіп, тоқтарын анықтаймыз

 

 

4.3  Дюамель интегралы

 

Тармақталған тізбектердің тармақтарындағы тоқты немесе кернеуді (u) Дюамель интегралы көмегімен анықтау жолы келесі реттілікпен орындалады:  

1) Зерттелетін тізбек үшін немесе функциясын анықтау.

2) t шамасын  шартты түрде алмастыру жолыменнемесе   өрнегін жазу.

3)   туындысын анықтау.

4) Табылған функцияларды орнына қою және берілген Дюамель интегралын интегралдау.

 

.

 

6.4 Электр тізбектерін спектралды талдау әдісі

 

Электр тізбектерін спектралды талдау әдісі келесі реттілікпен орындалады:

1) Кірістік кернеу импульсінің спектралды тығыздығын Фурьенің тура түрлендіруі  көмегімен анықтау.

2) Тізбектің кешенді беріліс функциясын  немесе анықтау.

3) Тізбек әрекетінің спектралды тығыздығын  немесе анықтау:

 

,         .

 

Әдебиеттер тізімі  

 

1.     Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Т.1. – Санкт-Петерберг. Питер, 2003.-463 с.

2.      Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Т.2. – Санкт-Петерберг. Питер, 2003.-576 с.

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

4.     Шебес М. Р., Каблукова М. В. Задачник по теории линейных электрических цепей. – М.: Высшая школа, 1990.-544 с.

5.     Сборник задач по теоретическим основам электротехники /Л.Д.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е.Заруди и др.-М.: Высшая школа, 2003.-543 с.

6.     Денисенко В.И., Зуслина Е.Х. Теоретические  основы электротехники: Учебное пособие. – Алматы.: АИЭС, 2000. – 83 с.

 Жиынтық жоспары  2011 ж., реті. 110