Министерство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Кузбасский государственный технический университет”
Кафедра общей электротехники
Электрические цепи постоянного и переменного электрического тока
Методические указания по выполнению заданий
курса “Электротехника и основы электроники” для специальностей
150200, 090100, 090200, 090300, 090400, 090500, 170100
всех форм обучения
Составитель В.Е. БЕСПАЛОВ
Рассмотрены и утверждены на
заседании кафедры
Протокол № 4 от 15.04.03
Рекомендованы к печати учебно-
методической комиссией
специальности 150200
Протокол № 5 от 12.05.03
Электронная копия находится
в библиотеке главного корпуса
ГУ КузГТУ
Кемерово 2004
ВВЕДЕНИЕ
Курс “Электротехника и основы электроники” состоит из лекционных, практических и лабораторных занятий. При наличии практических занятий предусмотрено выполнение студентами домашних заданий, цель которых – лучшее усвоение теоретических знаний и получение навыков расчета практических задач, с которыми будущие специалисты могут встретиться в своей практической деятельности.
Методические указания содержат три задания, охватывающие основные разделы теоретического курса: расчет цепей постоянного тока; расчет цепей однофазного переменного тока; расчет трехфазных цепей. Каждое задание имеет 729 вариантов и для исключения дублирования задается трехзначным шифром. Для студентов заочной формы обучения номер задания определяется тремя последними цифрами шифра в зачетной книжке. Причем, цифре "0" шифра в зачетной книжке соответствует цифра "9" шифра задания. Задание составлено так, что преподаватель может усложнить или упростить его.
Отчет оформляется на листах формата А4 или на развернутых тетрадных листах. Студентам заочной формы допускается оформление в школьных тетрадях. На титульном листе указывается: название вуза и кафедры, наименование задания, номер варианта, учебная группа, ф.и.о. автора и проверяющего преподавателя. Графические материалы должны выполняться в соответствии с типовыми требованиями.
Задание № 1 расчет цепей постоянного тока
Цель задания – научиться самостоятельно рассчитывать сложные электрические цепи постоянного тока и освоить методы проверки расчетов.
В ходе выполнения задания требуется:
упростить схему и рассчитать токи во всех ветвях цепи методами узлового напряжения, наложения, контурных токов, эквивалентного генератора (для NK ветви);
рассчитать баланс мощностей;
построить потенциальную диаграмму.
Исходные данные для расчета приведены в приложении 1.
I. Алгоритм расчета
1. Расчет токов методом узлового напряжения
а) Задаемся произвольным направлением тока в ветвях заданной схемы (см. прил. 1).
б) Находим в схеме треугольник сопротивлений и преобразовываем его в эквивалентную звезду сопротивлений. Преобразование ведем для пассивного контура, не содержащего источник ЭДС.
Расчет сопротивлений эквивалентной звезды (рис. 1) ведём согласно выражениям:
R13=
;
R12=
;
R23=
.
в) Путем свертывания упрощаем схему до двух узлов, между которыми включены три ветви, каждая из которых содержит одно эквивалентное сопротивление, например, согласно рис. 2, а.
г) Находим узловое напряжение:
Uаb
=
,
где
знак «»
зависит от взаимного направления ЭДС
Е источника питания и узлового напряжения
Uab
(знак «+»,
если направлены встречно);
– проводимости
ветвей (рассчитываем как величины,
обратные сопротивлениям соответствующих
ветвей).
д) Определяем токи в ветвях упрощенной схемы по обобщенному закону Ома:
,
где знак «+» берётся, если направление тока Ik совпадает с направлением Ek или Uab .
е) Находим остальные токи в исходной непреобразованной схеме с помощью уравнений второго и первого законов Кирхгофа. Причем, если у полученных значений тока или напряжения окажется знак «–», то это означает, что их действительное направление противоположно выбранному.
ж) Делаем проверку расчетов по первому закону Кирхгофа для любых двух узлов, используя исходную схему и расчетные значения токов.