Пример расчета цепи однофазного синусоидального тока

1 23

Рис. 2.4

Дано :

U=220 В;

R₁=45 Ом;

R₂=35 Ом;

R₃=32 Ом;

L₁=0,13 Гн;

L₂=0,05 Гн;

C₁=70 мкФ;

C₂=45 мкФ;

f=50 Гц.

Требуется:

1. Найти комплексы действующих значений токов и падений напряжений на всех элементах цепи во всех ветвях схемы;

2. Построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений;

3. Определить активную, реактивную и полную мощность каждого участка и всей цепи. Составить баланс мощностей.

Решение :

1) Определим сопротивления отдельных элементов цепи:

рад/c ;

Ом ;

Ом .

2) Определим эквивалентные сопротивления ветвей в схеме:

Ом;

Ом.

3) Определим эквивалентное сопротивление всей схемы:

Ом.

4) Найдем токи во всех ветвях заданной схемы:

А;

А,

где − напряжение на параллельных ветках:

5) Для построения топографической диаграммы напряжений расставим точки в схеме и определим падения напряжений на всех элементах :

В;

В.

Проверка:

а) ;

В;

б) В;

В;

Обе проверки выполняются, значит, падения напряжений рассчитаны правильно. Для составления уравнения баланса мощностей определим падения напряжений на участках цепи:

Согласно рассчитанным значениям величин токов и напряжений выбирают масштаб (m_I, A/см и m_U, В/см) для построения соответственно диаграммы токов и топографической диаграммы напряжений (рис.2.5).

Рис. 2.5

6) Составим уравнение баланса мощностей для данной схемы:

а) определим мощности по участкам схемы:

В∙А;

б) определим мощность всей цепи :

В∙А;

в) рассчитаем баланс мощностей:

В∙А;

В∙А.

Таким образом, видно, что электрические расчёты выполнены правильно.

Пример расчета цепи со взаимной индуктивностью

Рис. 2.6

Дано :

В;

с^-1;

Ом;

Гн;

Требуется :

1. Определить токи в ветвях схемы и построить векторную диаграмму токов.

2. Рассчитать и построить топографическую диаграмму напряжений.

3. Определить активную мощность, передаваемую через магнитную связь от одной катушки к другой.

Решение :

1) Определим сопротивления для каждой ветви в отдельности:

(Ом)

2) Согласно методу уравнений Кирхгофа, получим систему:

(1)

(2)

(3)

3) Рассчитаем токи в схеме, используя записанную систему уравнений:

Выразим из уравнения (1) ток и подставим в уравнения (2) и (3)

Сгруппируем коэффициенты при токах

(4)

(5)

Подставим величины сопротивлений

Выполним расчет токов в ветвях с помощью определителей:

(А)

Выполним проверку, подставив полученные значения токов в расчетные уравнения (4) и (5):

По первому закону Кирхгофа рассчитаем ток :

(А)

Таким образом, в результате расчётов получаем следующие значения токов:

(А)

4) Для построения топографической диаграммы напряжений расставим точки в схеме и определим падения напряжений на всех элементах :

(В)

где

(В)

где

(В)

Проверка:

а)

б)

Проверка показала правильность проведенного электрического расчёта величин токов и напряжений в схеме со взаимной индуктивностью. На рис. 2.7 представлены векторная диаграмма токов и топографическая диаграмма напряжений.

Рис. 2.7

5) Определим активную мощность Р_М, передаваемую через магнитную связь от одной катушки к другой:

Вт

3 Правила оформления работы

В зависимости от направления и программы подготовки студенты должны представить свою работу на защиту в различной форме: либо как «контрольная работа» (для полной формы заочного обучения – группы «ЭМ»), либо как «курсовая работа» (для сокращённой формы заочного обучения – группы «ЭМУ»). Правила оформления работ при этом существенно отличаются друг от друга, на что следует обратить особое внимание.

Контрольная работа

Контрольная работа представляет собой одну из форм проверки самостоятельной работы студента по усвоению знаний. Она является официальным документом для допуска студента к экзамену (или зачёту) и оформляется в соответствии с правилами, изложенными в ГОСТ Р 6.30-2003.

Контрольная работа может выполняться студентом письменно в ученической тетради (аккуратным, разборчивым подчерком) или может быть напечатана на листах формата А4 (текст печатается на одной стороне листа через полуторный интервал шрифтом Times New Roman, 14 размером). Страницы должны иметь поля для пометок преподавателя. Все графические материалы в работе должны быть четкими и хорошо читаться. В работе необходимо указать все исходные данные и то, что требуется найти по каждому из разделов. Решение должно осуществляться в строгом соответствии с заданием не только правильно, но и грамотно, в конце работы приводится список использованной литературы.

При оформлении титульного листа или обложки тетради для контрольной работы надо указать: название университета и кафедры, название дисциплины, номер (тему) контрольной работы, Ф.И.О. студента, шифр и учебную группу, а также Ф.И.О. преподавателя. Пример оформления титульного листа контрольной работы представлен на рис. 3.1.

Рис. 3.1

Студент должен до начала своего заезда (сессии) сдать контрольную работу на заочный факультет для её регистрации и последующей передачи на кафедру преподавателю. Если название кафедры указано неверно или нет Ф.И.О. преподавателя, то контрольная работа не может быть зареги-стрирована. На проверку контрольной работы преподавателю даётся до 10 дней. Если работа не зачтена, студент должен её переделать в соответствии с замечаниями преподавателя и сдать повторно на проверку.

Курсовая работа

Курсовая работа является одной из важнейших форм подготовки специалиста с высшим образованием. Она призвана не только привить навыки учебно-научной работы, но и познакомить будущего инженера с правилами оформления и ведения технической документации. Курсовая работа подготавливает студента к выполнению более сложной задачи − дипломной работы. Написание курсовой работы осуществляется под руко-водством преподавателя – руководителя работы. Руководство начинается с выдачи задания и продолжается в форме консультаций. В отличие от контрольной работы, курсовая работа на фоне правильности исполнения расчётов может быть не зачтена при не соблюдении правил её оформления. Правила оформления курсовых работ подчиняются действующим государственным стандартам:

· ГОСТ 7.32 – 91. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления

· ГОСТ 2.105 – 95. Общие требования к текстовым документам

· ГОСТ 7.1 – 2003. Библиографическая запись. Библиографическое опи-сание. Общие требования и правила составления

Кроме того, студенты должны изучить правила оформления графического материала и познакомиться с Единой системой конструкторской документации (ЕСКД). Правила оформления данного материала закреплено в ГОСТах:

· ГОСТ 2.004 – 88 ЕСКД Общие требования к выполнению конструк-торских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ.

· ГОСТ 2.104 – 68 ЕСКД Основные надписи

· ГОСТ 2.105 – 95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам

· ГОСТ 2.106 – 68 ЕСКД Текстовые документы

· ГОСТ 2.109 – 73 ЕСКД Основные требования к чертежам

· ГОСТ 2.301 – 68 ЕСКД Форматы

· ГОСТ 2.304 – 81 ЕСКД Шрифты чертежные

· ГОСТ 2.306 – 68 ЕСКД Правила нанесения на чертежах надписей, технических требования и таблиц

· ГОСТ 2.321 – 8 ЕСКД Обозначения буквенные,

· ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

· ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

· ГОСТ 2.709-89 ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах.

Для написания курсовой работы следует использовать стандартные листы формата А4 (210x297 мм). Текст может быть написан вручную или напечатан на компьютере на одной стороне листа с полуторным интервалом, шрифтом Time New Roman, размер 14 пт обычного (нежирного) начертания. Текст курсовой работы следует печатать, соблюдая следующие размеры полей: левое −25 мм (если общий объём работы менее 150 листов); правое − 10 мм; верхнее − 15 мм; нижнее − 20 мм. Рамку на листе чертить не надо.

Заглавие набирается полужирными ПРОПИСНЫМИ БУКВАМИ и размещается у левого края или по центру страницы. Если оно не умещается на одной строке, для него следует использовать одинарный межстрочный интервал. Курсовая работа является документом со строго определённой структурой:

1) Титульный лист − должен содержать следующие сведения: название учебного заведения, кафедры, на которой выполнялась работа, темы работы, Ф.И.О. автора, курс и номер его группы, Ф.И.О., ученую степень и звание научного руководителя, место и год выполнения работы (образец оформления титульного листа см. рис. 3.2).

2) Оглавление − следующая страница после титульного листа должна содержать следующие сведения: название каждого раздела курсовой работы с указанием начальных страниц (образец оформления оглавления см. рис. 3.3).

3) Введение − должно излагать в объёме 1-2 страниц общую постановку проблемы, обязательный обзор с кратким изложением содержания каждого раздела курсовой работы, а также упоминание об использованной литературы и источников.

4) Задание – должно содержать исходные данные (дано; схема; требуется найти) всех разделов курсовой работы.

5) Основная часть – непосредственно содержит описание хода решения в соответствии с заданием. В данной курсовой работе основная часть состоит из трёх разделов, где излагаются расчёты электрических цепей постоянного тока, синусоидального тока и цепей со взаимной индуктивностью.

6) Заключение – содержит анализ полученных результатов расчётов, а также оценку используемого теоретического материала. Заключение не должно носить характер сжатого пересказа всей работы, в нем должны быть представлены итоговые выводы и предложения, которые излагаются в объёме 2-3 страниц.

7) Список использованных источников – содержит наименование работ, источников, которые были непосредственно использованы автором при работе над курсовой работой. Количество использованных источников и литературы в курсовой работе, как правило, должно быть не менее 4.

8) Приложение – это последний раздел курсовой работы, в который помещаются вспомогательные или дополнительные материалы, загромождающие текст основной части работы.

Написание курсовой работы является исключительно творческим процессом в работе студента, цель которого заключается в закреплении, углублении и расширении теоретических знаний и практических умений в соответствии с содержанием электротехнической дисциплины.

Рис. 3.2

Рис. 3.3

Порядок защиты работы

После того как работа выполнена и сдана для регистрации на заочный факультет, она поступает на проверку преподавателю. Если работа правильно выполнена в полном объёме и оформлена соответствующим образом, то преподаватель на титульном листе делает отметку «К защите». Защита работы происходит в виде беседы, в результате которой выясняется уровень подготовки студента. Предметом обсуждения становится как сама работа, так и теоретические положения курса «Электротехника и электроника. Теоретические основы электротехники. Электроника» (ЭиЭ.ТОЭ.Э). Если студент успешно проходит испытание, то в контрольной работе на титульном листе преподавателем делается отметка «Зачтено», а в курсовой работе ставится оценка («удовлетворительно», «хорошо» или «отлично»). Таким образом, студент допускается к сдаче экзамена или зачёта по дисциплине «ЭиЭ.ТОЭ.Э.». Для облегчения процесса подготовки к защите работы в табл. 4.1 предлагается список вопросов для самоподготовки, который сопровождается ссылками на ответы в учебной литературе. Цифры в квадратных скобках соответствуют порядковому номеру библиографического списка данного учебно-методического пособия, затем указывается номер нужной страницы.

Таблица 4.1

Вопрос	Ответ

1. Постоянный ток. Сила тока, плотность тока.	[1] c.31; [2] c.18; [3] c.5; [4] c.10; [7] с.29-31; [8]с.11; [9]с.36-37; [10] с.10;
2. Принцип непрерывности линий тока. Первый закон Кирхгофа.	[1] c.33; [2] c.34; [3] c.14; [4] c.11;[7] с.43; [8] с.22;[9] с.157; [10] с.26
3. 2-й закон Кирхгофа.	[1] c.33-34; [2] c.34; [3] c.14-15;[4] c.14-15; [7] с.46; [8] с.22; [9] с.158;[10] с.26-27

Продолжение табл. 4.1


4. Закон Ома.	[1] c.32; [2] c.21; [3] c.8-9; [4] c.12-13; [7] с.34-35;[9] с.45;[10] с.12;
5. Закон Джоуля-Ленца.	[2] c.21; [3] c.6; [4] c.15; [7] с.51; [8] с.35;[9] с.45;[10] с.11-12;
6. Источники ЭДС и источники тока.	[1] c.28-30; [2] c.22-23,26; [3] c.7-8; [4] c.8-10; [8] с.27-29;[9] с.146;[10] с.19-21;
7. Метод уравнений Кирхгофа.	[1] c.34-35; [2] c.22-23; [3] c.14-15; [4]c.21-22;[7] с.60-61;[8] с.56-58;[10] с.80;
8. Метод контурных токов.	[1] c.38-42; [2] c.58-61; [3] c.26-29; [4] c.22-24; [7] с.62;[8] с.59-60;[9] с.242;[10] с.82-85;
9. Метод узловых потенциалов	[1] c.53-57; [2] c.47-49; [3] c.29-31; [4] c.25-27; [9] с.249; [10] с.85-87;
10. Метод двух узлов.	[1] c.51-53; [4] c.27-28;[7] с.63;[8] с.54;[10] с.68;
11. Принцип и метод наложения.	[1] c.42-43; [2] c.82-83; [3] c.25-26; [4] c.28-30;[8] с.63-64;[9] с.263;[10] с.88-89;
12. Теорема об эквивалентном генераторе (Теорема Тевенина)	[1] c.62-64; [2] c.86-91; [3] c.32-35; [4] c.32-34;[8] с.67-69;[9] с.267;[10] с.93-94;
13. Эквивалентные преобра-зования электрических схем.	[1] c.57-60; [2] c.64-66; [3] c.21-22; [4] c.30-32;[8] с.50-52;[9] с.92;[10] с.65-66;
14. Метод пропорциональных величин.	[1] c.38; [3] c.24-25; [4] c.34-35;[8] 49-50; [10] 63;
15. Баланс мощности в электриче-ских схемах.	[1] c.37; [2] c.94-95; [4] c.35-36;[9] с.280;

Продолжение табл. 4.1


16. Однофазный переменный ток. Общая характеристика.	[1] c.79; [2] c.98; [3] c.66; [5] c.4-5; [8] 11-12;[7] с.118-120, 123;[9] с.177;[10] с.29;
17. Основные элементы электри-ческих схем переменного тока.	[1] c.17-19, 84-88; [2] c.21-22,103-105; [3] c.72-76; [5] c.6-7;[7] с.23, 37, 109;[8] с.14;[9] с.185;[10] с.11-16, 46;
18. Действующие значения синусоидального тока.	[1] c.80-81; [2] c.99; [3] c.67-68; [5] c.8; [7] с.120-121;[8] с.86;[9] с.180; [10] с.32;
19. Среднее значение синусои-дального тока и коэффициент формы кривой.	[1] c.80; [2] c.99; [3] c.66-67; [5] c.9; [8] с.86; [10]с.31;[9] с.181;
20. Символический метод. Основные сведения о ком-плексных числах.	[1]c.81-82, 89-91,93; [2] c.101, 108-112; [3] c.79-80; [5] c.15-17; [8] с.83-84;[9] с.224; [10] с.48-49;
21. Сопротивления на переменном токе.	[1] c.84-88, 91-92; [2] c.103-107; [3] c.72-76; [5] c.6-7, 11-13; [7] с.132, 135, 142; [8] с.89, 92, 95, 98; [9] с.185; [10] с.35, 36, 38;
22. Цепь синусоидального тока с последовательным соединением R, L, C.	[1] c.92; [2] c.103,108; [5] c.6,11-13; [9] с.37-38, 44; [8] с.99; [9] с.184;[10] с.39, 41;
23. Цепь синусоидального тока с параллельным соединением R, L, C.	[1] c.92; [2] c.103,108; [5] c.13-14;[9] с.41-42, 46; [8] с.116; [9] с.188;[10] с.42-43;
24. Основные законы электротех-ники в символической форме.	[1] c.91, 93-94; [2] c.103, 107, 109; [3] c.68-72; [5] c.18-19;[8] с.88;[9] с.229 [10] с.58-59;

Продолжение табл. 4.1


25. Векторные и топографические диаграммы комплексной плоскости.	[1] c.95-101; [2] c.100-102, 107; [5] c.20-21; [9] с.32, 178-179; [10] с.58-59;
26. Мощность синусоидального тока (в классической и симво-лической форме)	[1] c.84,101-104; [2] c.114,115-116; [3] c.77-79; [8] с.107; [5] c.21-24;[7] с.136,140;[9] с.189-191;[10] с.44-45, 55;
27. Практическое значение cosφ и tgφ.	[1] c.103; [2] c.115; [5] c.24;[7] с.183; [8] с.120; [9] с.190; [10] с.44-45;
28. Понятие самоиндукции и взаимоиндукции.	[1] c.19-20, 22-23;[5] c.31-33; [7] с.111, 113-114; [8] с.127; [9] с.60;[10] с.13,106;
29. Коэффициент связи катушек взаимоиндукции. Согласное и встречное включение катушек. Воздушный трансформатор.	[1] c.23-24,116-118; [2] c.139-146; [5] c.33-35,38;[7] с.183; [8] с.128, 130-131, 261;[9] с.146; [10] с.108-109, 113, 115;
30. Колебательные процессы в электрических схемах. Общая характеристика резонанса.	[1] c.106; [2] c.117-120; [5] c.25;30-31;[7] с.147, 150; [9] с.302; [10] с.122;
31. Резонанс напряжений.	[1] c.109-110; [3] c.81-82; [5] c.25-27;[7] с.150-152;[9] с.303;[10] с.123-124;
32. Резонанс токов.	[1] c.106-109; [3] c.82-84; [5] c.27-30;[7] с.158-159;[8] с.119; [9] с.308;[10] с.131-132;
33. Параллельное и последова-тельное соединение сопротив-лений.	[3] c.18-20; [4] c.15-18;[7] с.42-43,46-47;[8] с.35-38;[9] с.152,232;[10] с.61-62;
34. Получение синусоидального напряжения.	[5] c.7;[7] с.116-117;[9] с. 178;[10] с.29-30;

ЛИТЕРАТУРА

1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник.11-е изд., перераб. и доп.– М.: Гардарики, 2006.– 701 с.

2. Новгородцев А.Б. Теоретические основы электротехники. 30 лекций по теории электрических цепей: Учебное пособие. 2-е издание. – СПб.: Питер, 2006. – 576 с.

3. Башарин С.А, Фёдоров В.В. Теоретические основы электротехники: Теория электрических цепей и электромагнитного поля: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 304 с.

4. Бочев А.С. Основы электротехники и электроснабжения транспортных систем: Лекции. Часть 1. – Ростов н/Д : РГУПС, 1996.– 52 с.

5. Бочев А.С. Основы электротехники и электроснабжения транспортных систем: Лекции. Часть 2. – Ростов н/Д : РГУПС, 1999.– 72 с.

6. Бочев А.С. Основы электротехники и электроснабжения транспортных систем: Лекции. Часть 3. – Ростов н/Д : РГУПС, 2003.– 80 с.

7. Данилов И.А., Иванов П.М.А. Общая электротехника с основами электроники: Учеб. пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений. – 4-е изд., стер. – М.: Высш. шк, 2000. – 752 с.

8. Электротехника. Учеб. пособие для вузов. Под ред.В.С.Пантюшина. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Высш. шк, 1976. – 560 с.

9. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 1. — 4-изд. / К.С.Демирчьян, Л.Р.Нейман, Н.В.Коровкин, В.Л.Чечурин. – Спб.: Питер, 2006. – 463 с.

10. Атабеков Г.И.Основы теории цепей: учебник. 2-е изд., испр. – СПб.: Лань, 2006. – 432 с.

1 23

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: