Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Электртехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

 

ЭЛЕКТРОТЕХНИКАНЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

5В070200 -  Автоматтандыру және басқару мамандығының

студенттеріне арналған курстық жұмысқа әдістемелік нұсқаулар және тапсырмалар

 

 

Алматы 2013

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Аршабекова А.Т, Креслина С.Ю. Электротехниканың теориялық негіздері: 5В070200 -  Автоматтандыру және басқару мамандығының студенттеріне арналған курстық жұмысқа әдістемелік нұсқаулар және тапсырмалар. – Алматы: АЭжБУ, 2013. -  13 б.

 

Курстық жұмысқа әдістемелік нұсқаулар және тапсырмалар КЖ орындау мен безендіру талаптарынан, тапсырмалардан, электр тізбектерінің сұлбалары мен параметрлерінен құралған. «Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді есептеу» тақырыбы бойынша курстық жұмыс 5В070200 -  Автоматтандыру және басқару мамандығының студенттеріне арналған. Курстық жұмысқа әдістемелік нұсқаулар және тапсырмалар «Электротехниканың теориялық негіздері» пәнінің типтік бағдарламасына сәйкес келеді.

Сур. -10 , кесте - 5 , әдебиеттер - 7 атау.

 

Пікір беруші: доцент М.В. Башкиров

 

«Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ 2013 ж. баспаға шығару жоспары бойынша орындалған.

 

Ó «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2013 ж.

 

1 Курстық жұмысты орындау мен безендіруге арналған әдістемелік нұсқаулар

 

1.1 Курстық жұмыс АЭБИ, 2002 ж. «Оқулық жұмыстар» фирмалық стандартына сәйкес орындалу қажет және келесі бөлімдерден құралу керек:

а) титулдық бет (үлгісі келтірілген);

б) мазмұны;

в) кіріспе;

г) тапсырма;

д) негізгі бөлім;

е) қорытынды;

ж) әдебиеттер тізімі;

к) қосымшалар.

1.2 Тапсырма мәтіні (есеп шарттары) барлық сызбалармен және өз нұсқасы бойынша шамалардың сандық мәндерімен қоса толығымен көшірілу қажет.

1.3 Курстық жұмыстың әр кезеңінің тақырыбы болу қажет.

1.4 Курстық жұмыс жазба түрде немесе компьтерлік баспа түрінде (Microsoft Word бағдарламасында, 14 шрифтпен, 1,0....1,5 интервалымен) орындалады. Жұмыс мәтіні А4 форматты ақ қағаздың бір жақ бетіне жазылады. Беттің төрт жағынан келесі тәртіп орындалу керек: сол жағы - 30 мм, оң жағы - 10 мм, жоғарғы және төменгі жақтары - 20 мм.

1.5 Курстық жұмыстың барлық беттері, титулдық беттен бастап, қосымшалармен қоса нөмірлену қажет. Беттің нөмірі нүктесіз жоғарғы оң жақта қойылады.

1.6 Есептеулер түсініктемелермен толықтырылу қажет. Есептік формулаларды және соңғы нәтижелерді ғана көрсетуге болмайды. Есептеулері мен түсініктемелері қысқартылып көрсетілген жұмыстар қорғалуға рұқсат етілмейді және студентке толықтырылуға қайтарылады.

1.7 Суреттер, графиктер және сұлбалар тиянақты орындалу керек және нөмірлену керек.

1.8 Графиктерде міндетті түрде көрсетілетін шамалардың атаулары, олардың өлшем бірліктері көрсетілу керек. Масштабтар графиктерді немесе диаграммаларды пайдалануға ыңғайлы болатындай етіп таңдалу керек. Таңдап алынған масштабқа сәйкес графиктер мен диаграммалардың шкалалары белгіленеді.  

 1.9 Белгілі бір мөлшерлігі бар параметрлердің соңғы нәтижелерінің міндетті түрде өлшем бірліктері қойылу керек. Электрлі шамалардың барлық белгіленулері МЕМСТ-қа сәйкес келу керек.

1.10 Жұмыстың кіріспесінде өтпелі кезеңдерді оқып білудің және оларды есептеу әдістерінің маңыздылығын негіздеу керек.

1.11 Қорытынды бөлімінде курстық жұмыста қолданылған өтпелі кезеңдерді есептеу әдістеріне талдау жасау керек; классикалық және операторлық әдістерден алынған нәтижелерді салыстыру керек; тәжірибедегі өтпелі кезеңнің аяқталуына қажет етілетін уақытты анықтау керек; осы уақыт сәті үшін өтпелі токтың (кернеудің) қалыптасқан  токқа (кернеуге) қатынасын пайыздық мөлшерде анықтау.

1.12 Курстық жұмыс оқытушының тағайындаған мерзімінде тексеруге өткізілу қажет. Студенттің жұмысты өткізу мерзімін кешіктіру жағдайында, оған қосымша тапсырма беріледі немесе  нұсқасы ауыстырылады (оқытушының қалауымен), сонымен қатар жұмыстың нәтижелі бағасы кемітіледі. 

         2 Тапсырма. Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді классикалық және операторлық әдістермен есептеу

 

Тапсырманың мазмұны: Электр тізбегі берілген (1.1-1.10 суреттер), ондағы t = 0 уақыт сәтінде коммутация жүріп өтеді, кілт 1 жағдайдан 2 жағдайға ауысады, яғни тізбек U(t)=U_msin(ωt+φ_u) айнымалы синусоидалы кернеу көзінен тұрақты кернеу көзіне ауысады. Кернеу көздерінің параметрлері 1.1 кестеде берілген. Электр тізбегінің параметрлері 1.2- 1.3 кестелерде берілген. Екінші реттік тізбектегі өтпелі кезеңді қарастыру қажет және коммутациядан кейінгі қандай да бір тармақтың тогының немесе қандай да бір элементтегі кернеудің уақыт бойынша өзгеріс заңдылығын (1.2 кестеге сәйкес) екі әдіспен:

1) классикалық;

2) операторлық әдістермен анықтау;

2. Анықталған аналитикалық өрнектің негізінде, белгісіз шаманың өтпелі режимдегі өзгеріс графигін, t=0 мен t=3/|p_min| дейінгі интервалда, мұндағы |p_min| сипаттамалық теңдеудің модулі бойынша кіші түбірі, MathCAD немесе Excel бағдарламаларының көмегімен тұрғызу.

 

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
Сұлбаның №	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8	2.9	2.10
Um, В	100	110	120	150	140	160	180	200	170	130
φu, град	30о	-45о	60о	-50о	45о	-60о	50о	40о	-40о	-30о
f, кГц	0,8	1,0	0,9	1,2	1,5	0,7	1,3	1,2	1,4	1,1
Uо В	60	30	40	60	50	70	80	90	100	110

2.2 кесте

Оқуға түскен жылы	Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны
Жұп	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Тақ	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
L, мГн	15	55	20	25	30	35	40	45	50	10
C, мкФ	3	5	10	8	6	11	12	9	4	7
Анықтау керек	iL (t)	UL(t)	ic (t)	Uc(t)	iR1(t)	UR1(t)	iR2(t)	UR2(t)	iR3(t)	UR3(t)

2.3 кесте

Оқуға түскен жылы	Тегінің бірінші әріпі
Жұп	А Л ӘФ	Б М Ц	В Н Ч	ГҒ ОӨ   Ш	Д П Щ	Е Р Э	Ж С Ю	З Т Я	И У ҰҮІ	К Х Қ
Тақ	К Ц ҚЭ	ЧХ Л	А Н ӘМ	Б Ю ОӨ	В П Я	З Ф	Г Р ҒШ	Е Т Щ	Д С І И	У Ж ҰҮ
R1, Ом	70	65	120	30	35	25	40	45	50	60
R2, Ом	20	30	40	10	150	60	35	25	45	70
R3, Ом	60	50	30	120	100	150	250	35	60	80

 

2.1 сурет

2.2. сурет

2.3 сурет

2.4 сурет

2.5 сурет

2.6 сурет

2.7 сурет

2.8 сурет

2.6 сурет

2.10 сурет

 

3 Курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

3.1 Өтпелі кезеңдерді есептеудің классикалық әдісі

Өтпелі кезеңдерді классикалық әдіспен есептеу келесі реттілікпен орындалады:

а) Тәуелсіз бастапқы шарттарды анықтау: .

Тәуелсіз бастапқы шарттар тізбектегі коммутацияға дейін қалыптасқан кезеңді есептеу жолымен және коммутация заңдарын пайдаланып анықталады:

;             

Электр тізбегіне коммутацияға дейін айнымалы синусоидалы кернеу көзі U(t)=U_msin(ωt+φ_u) әрекет еткендіктен (кілт 1 жағдайда орналасқан), коммутацияға дейінгі U_C(t) және  i_L(t) шамаларының қалыптасқан мәндерін кешенді түрде жүргізу керек. Алдымен конденсатордағы кернеудің және орауыштағы токтың кешенді амплитудалары анықталады, содан кейін олардың U_C(t) және  i_L(t) лездік мәндері өрнектеледі және соңғы өрнектерге t=0 мәнін қояды.     

б) Тізбектің коммутациядан кейінгі қалыптасқан режимін есептеу жолымен қалыптасқан немесе анықтау.

Тізбектің коммутациядан кейінгі қалыптасқан режимі (кілт 2 жағдайда орналасқан) тұрақты кернеу көзінің U₀ әрекет етуімен бейімделген, сондықтан токтың  немесе кернеудің  қалыптасқан құраушылары тұрақты ток тізбектерін есептеу әдісімен анықталады. Тұрақты токтың индуктивті элементінің кедергісі нөлге тең, ал сыйымдылықтық элементтегі кедергі шексіздікке тең болатындығын атап өткен жөн.

в) Белгісіз өтпелі ток немесе кернеудің    ;  түріндегі өрнегін жазу.

г) Коммутациядан кейінгі тізбек үшін Кирхгоф заңдары бойынша дифференциалды теңдеулер жазу.

д) Токтың  немесе кернеудің  еркін құраушыларын анықтау.  немесе  анықтау үшін сипаттамалық теңдеу құрылады және оның түбірлері анықталады. Сипаттамалық теңдеу ең тиімді, кірістік кедергі әдісі бойынша құрылады. Бұл үшін коммутациядан кейінгі тізбек үшін кешенді түрде кірістік кедергінің  өрнегі жазылады, мұндағы  шамасын р-ға  алмастырады және шыққан операторлық түрдегі кірістік кедергінің өрнегін нөлге теңестіреді . Тізбек параметрлерінің сандық мәндерін соңғы өрнекке қойып, сипаттамалық теңдеудің түбірлері – р₁ ,р₂  есептеледі (екінші реттік тізбек).

Токтың  немесе кернеудің  еркін құраушыларының өрнегі сипаттамалық теңдеу  түбірлерінің түрімен анықталады. Егер сипаттамалық теңдеу түбірлері және әртүрлі және нақты сандар болса, онда  түрі  түрде жазылады, мұндағы  және - интегралдау тұрақтылары.

Егер сипаттамалық теңдеу түбірлері тең болса, яғни , онда  түрі  түрде жазылады.

Сипаттамалық теңдеу түбірлері кешенді-сыбайлас шамалар  ( – сөну еселеуіші,  – еркін тербелістер жиілігі) болып шыққан жағдайда,  түрі  түрде жазылады, мұндағы   және  интегралдау тұрақтылары.

Екінші реттік тізбектердегі интегралдау тұрақтыларын анықтау үшін бастапқы шарттар қолданылады, тәуелсіз бастапқы шарттар ,  коммутация заңдарынан анықталады, ал тәуелді бастапқы шарттар t=0 кезіндегі коммутациядан кейінгі тізбек үшін Кирхгоф заңдары бойынша құрастырылатын теңдеулерді шешу жолымен анықталады.

ж) Белгісіз шаманың бастапқы мәндері және оның туындысы (екінші реттік тізбектер үшін) бойынша интегралдау тұрақтыларын анықтау.

 

3.2 Өтпелі кезеңдерді есептеудің операторлық әдісі.

Өтпелі кезеңдерді операторлық әдіспен есептеу келесі реттілікпен орындалады:

а) Тәуелсіз бастапқы шарттарды анықтау: .

б) Баламалы операторлық сұлба құру (коммутациядан кейінгі тізбек үшін құрылады).

         3.1 кесте

Пассивті элементтердің баламалы операторлық сұлбалары
Алғашқы сұлба	Операторлық сұлбасы

 

в) Белгісіз шаманың бейнесін анықтау үшін теңдеулер құру. Кез келген әдісті пайдалануға болады: Кирхгоф заңдары, контурлық токтар, түйіндік потенциалдар, баламалы генератор және т.б. әдістер (теңдеулер коммутациядан кейінгі кезең үшін құрастырылады). Сонымен қатар белгісіз шаманың бейнесін анықтау.

г) Анықталған бейне бойынша жіктеу теоремасын пайдаланып, белгісіз шаманы (түпнұсқаны) анықтау.

3.2 кесте

Жіктеу теоремасы
Бейне рационалды бөлшек түрінде көрсетіледі:    мұндағы m<n,   - сипаттамалық теңдеу. Түпнұсқа жіктеу теоремасы бойынша анықталады.
үшін  сипаттамалық теңдеудің түбірлер түрі	Жіктеу теоремасы
, теңдеу түбірлері − әртүрлі және нақты сандар	мұндағы
, теңдеу түбірлері  кешенді-сыбайлас шамалар
бөлшектің бөлімі бір нөлдік түбірден тұрады: , сипаттамалық теңдеудің түбірлер− әртүрлі және нақты сандар
бөлшектің бөлімі бір нөлдік түбірден тұрады: , сипаттамалық теңдеудің түбірлері кешенді-сыбайлас шамалар

Әдебиеттер тізімі

1. Сборник задач по теоретическим основам электротехники/ Л.Д.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е.Заруди и др.-М.: Высшая школа, 2003.-52 с.

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

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

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

5. Денисенко В.И., Зуслина Е.Х ТОЭ. Учебное пособие.- Алматы: АИЭС, 2000, - 83 с.

6. Аршабекова А.Т., Креслина С.Ю. Электротехниканың теориялық негіздері 2. Дәрістер жинағы (5В070200 –Автоматтандыру және басқару мамандығының студенттеріне арналған). – Алматы: АЭжБУ, 2012. - 49 б.

7.  Денисенко В.И., Креслина С.Ю., Светашев Г.М. ТОЭ2. Конспект лекций (для бакалавриата 050702 – Автоматизация и управление). Алматы: АИЭС, 2009, - 62 с.

 

Мазмұны 

1 Курстық жұмысты орындау мен безендіруге арналған әдістемелік нұсқаулар	3
2 Тапсырма. Сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді классикалық және операторлық әдістермен есептеу	5
3 Курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар	9
Әдебиеттер тізімі	12

 

                                                                                         2013 ж. жиын.жосп.реті 32