М инистерство образования Республики Беларусь

УО «Гродненский государственный политехнический колледж»

Специальность: 2-40 02 01 «Вычислительные машины системы и сети»

Специализация: 2-40 02 01 32 «Эксплуатация локальных компьютерных сетей»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Теоретические основы электротехники»

На тему: «Расчёт и анализ электрических цепей»

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Выполнил: учащийся гр. ВМС-7

Бартош Д. В.

Проверил: Гуринов В. Н.

2014.

С ОДЕРЖАНИЕ

лист

Введение 7

1. Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока 8

1.1. Расчет линейных электрических цепей постоянного тока 9

1.2. Расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока 18

2. Анализ электрического состояния линейных электрических цепей переменного тока: однофазных и трехфазных 21

2.1. Расчет однофазных линейных электрических цепей переменного тока 21

2.2. Расчет трехфазных линейных электрических цепей переменного тока 24

Заключение 22

Литература

В ведение.

Электрическая энергия широко применяется во всех областях промышленности, сельского хозяйства, связи, транспорта, вычислительной технике, электронике, радиотехнике и в быту благодаря своим весьма ценным свойствам:

1. универсальность, т.е. легко преобразуется в другие виды энергии (тепловую, механическую, химическую и др.). В свою очередь другие виды энергии (тепловая, химическая, механическая, ядерная и др.) преобразуются в электрическую;

2. передаётся на большие расстояния с небольшими потерями. В настоящее время действую линии электропередач протяжённостью тысячи километров;

3. легко дробится и распределяется по потребителям любой мощности (от десятки тысяч киловатт до долей ватта);

4. легко регулируется и контролируется различными электроприборами.

Электротехника как наука, изучающая свойства и особенности электрической энергии, легла в основу развития многих отраслей знаний, - таких как медицина, биология, астрономия, геология, математика и др.

Азбукой электротехники являются её теоретические основы. Теоретические вопросы электротехники рассматриваются в неразрывной связи с практическими задачами, что обеспечивает знание качественных и количественных соотношений в различных процессах.

1. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЛИНЕЙНЫХ И НЕЛИНЕЙ­НЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОК

1.1 Расчёт линейных электрических цепей постоянного тока.

С хема электрической цепи постоянного тока изображена на (рисунке 1.1)

Дано: Е₁=18 В, Е₂= 20 В,

Е₃= 12 В,

R₁= 20 Ом, R₂=41 Ом,

R₃=48 Ом, R₄= 15 Ом,

R₅=16 Ом.

r₀₁=2 Ом, r₀₂=1 Ом, r₀₃= 2 Ом.

Определить: I₁, I₂, I_3, I₄, I₅.

Выполнить следующее:

1. составить на основании законов Кирхгофа систему уравнений для определе­ния токов во всех ветвях схемы;

2. определить токи во всех ветвях схемы на основании метода контурных токов;

3. определить токи во всех ветвях схемы на основании метода наложения;

Составляем систему уравнений. В системе должно быть столько уравнений, сколько в цепи ветвей (неизвестных токов).

В заданной цепи шесть ветвей, значит, в системе должно быть пять уравнений (m = 5). Сначала составляем уравнения для узлов по первому закону Кирхгофа. Для цепи с n узлами можно составить (n-1) независимых уравнений. В нашей цепи три узла (А, В, С), значит, число уравнений: n-1 = 3-1 = 2.

Составляем три уравнения для любых 2-ух узлов.

узел A: I₂+I₅=I₁

узел В: I₁+I₃=I₂

Всего в системе должно быть 5 уравнений. Два уже есть. Три недостающие составляем для линейно независимых контуров.

Задаёмся обходом каждого контура и составляем уравнение по второму за­кону Кирхгофа.

К онтур 1 – принимаем обход против часовой стрелки:

E_1­=I₁∙(r₀₁+R₁)+I₂∙R₂

Контур 2 - обход пo часовой стрелки:

E_2­= I₄∙R₄+I₃∙R₃+I₂∙R₂+I₄∙r₀₄

Контур 3 - обход против часовой стрелки:

E₂+E₃­= I₅∙R₅+I₅∙r₀₃+I₄∙R₄+I₄∙r₀₂

1.1.2 Определить токи во всех ветвях схемы (рисунок 1.1.2.), используя метод кон­турных токов.

Метод контурных токов основ на использовании только второго закона Кирхгофа. Это позволят уменьшить число уравнений в системе.

Достигается это разделением схемы на независимые контуры и введением для каждого контура своего тока –контурного тока, являющегося расчетной величиной. И так в заданной цепи (рисунок 2) можно рассмотреть три контура и ввести для них контурные токи , , .

Ветви, принадлежащие двум смежными контурам, называются смежными ветвями. В них действительный ток равен алгебраической сумме контурных то­ков смежных контуров, с учётом их направления.

При составлении уравнений по второму закону Кирхгофа в левой части равенства алгебраически суммируются ЭДС источников, входящих в контур-ячейку, в правой части равенства алгебраически суммируются напряжения на сопротивлениях, входящих в этот контур, а также учитывается падение напряжения на сопротивлениях смежной ветви, определяемое по контурному току соседнего контура.

Исходя из этого порядок решения цепи постоянного тока методом контурных токов будет выглядеть таким образом:

Стрелками указывается выбранные направления контурных токов , , в контурах — ячейках. Направление обхода контуров принимают таким- же;

Как и при решении задачи по законам Кирхгофа, так и здесь составляются уравнения (берем контур и обходим его по заданному направлению обхода) и решается система уравнений методом подстановки, или с помощью определителей.