Учебное пособие 814

Составители: д-р. техн. наук В.М. Питолин доцент Т.В. Попова

УДК 621.313

Задания и методические указания к выполнению расчет- но-графических работ по дисциплине «Электротехника» для студентов направления подготовки бакалавров 27.03.04 «Управление в технических системах» (профиль «Управление и информатика в технических системах») очной формы обучения/ ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.М. Питолин, Т.В. Попова. Воро-

неж, 2015. 30 с.

Методические указания предназначены для выполнения студентами очной формы обучения расчетно-графических работ по дисциплине «Электротехника». Работы содержат задания и подробные методические указания к выполнению расчетов.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе «Word», содержатся в файле АТ ргр ЭТ.pdf.

Предназначены для студентов второго курса. Табл. 3. Ил. 21. Библиогр.: 8 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.А. Трубецкой Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.Л. Бурковский

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2015

ТРЕБОВАНИЕ К ОФОРМЛЕНИЮ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ

1.Расчетно-графическое задание (РГР) выполняется на отдельных листах произвольного формата.

2.На титульном листе приводятся следующие данные: Воронежский государственный технический универси-

тет;

кафедра ЭАУТС; наименование РГР; номер варианта;

фамилия и инициалы студента, шифр и номер группы, факультет;

фамилия, инициалы преподавателя; город, год.

Пример оформления титульного листа приведен в приложении.

3.Номер варианта выбирается согласно порядковому номеру в журнале группы.

4.РГР должна содержать: задание и данные для расчета; исходную и преобразованную схемы; полный расчет по каждому пункту задания с необходимыми пояснениями, графиками, диаграммами; выводы.

5.Электрические схемы, графики и диаграммы выполняются согласно Госстандарту карандашом с помощью чертежных инструментов. В тексте работы на них обязательно даются ссылки.

6.Векторные и временные диаграммы выполняются в масштабе, который указывается.

Например: mu=10 В/cм; mi=0,5 А/см.

7.Все вычисления и преобразования в тексте работы сопровождаются пояснениями. Формулы и уравнения записываются сначала в общем виде и затем в них производят подстановку числовых значений.

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

АНАЛИЗ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Задание:

1. Составить расчетную схему электрической цепи. Наличие элементов цепи (рис. 1.1) и значения их пара-

метров указаны в таблице согласно варианту. Знак «минус» перед значением ЭДС означает, что в расчетной схеме ее направление противоположно указанному на рис.1.1.

Рис.1.1

2. Рассчитать токи во всех ветвях схемы, составив необходимую систему уравнений по законам Кирхгофа.

3.Определить токи во всех ветвях схемы методом узловых потенциалов (МУП). Сравнить полученные значения токов со значениями, полученными в п.2.

4. Построить потенциальную диаграмму для контура, содержащего не менее двух источников ЭДС.

5.Определить режимы работы источников электрической энергии.

6. Проверить выполнение баланса мощностей.

2

Пример выполнения РГР №1

1. Рассчитать токи во всех ветвях схемы (рис.1.2) путем непосредственного применения законов Кирхгофа.

Исходные данные для расчета:

3

Так как схема содержит несколько источников электрической энергии, положительные направления токов в ветвях выбираем произвольно. Также произвольно выбираем направления обхода контуров.

Схема имеет четыре ветви. Для определения четырех неизвестных токов необходимо составить по законам Кирхгофа четыре уравнения. По первому закону Кирхгофа составляется на одно уравнение меньше, чем количество узлов в схеме. Так как цепь содержит два узла, то по первому закону составляем одно уравнение. Остальные три уравнения составляем по второму закону Кирхгофа, выбрав три контура, направления обхода которых указаны на схеме.

Система уравнений имеет вид:

R3I3 R4I4 E3.

4

Подставим числовые значения и запишем систему уравнений в матричной форме:

Решив полученную систему уравнений, найдем токи ветвей схемы:

I1= 1,5 A, I2= 2,5 А, I3= -0,25 А, I4=0,75 А.

Знак «минус» означает, что на исходной схеме направление тока I3 противоположно выбранному.

2. Рассчитать токи во всех ветвях схемы рис. 1.2 методом узловых потенциалов (двух узлов).

И определим потенциал первого узла. Согласно МУП необходимо составить одно уравнение:

G11 1 J11 ,

где G11 - сумма проводимостей ветвей, подходящих к узлу 1:

J11 - сумма условных узловых токов, создаваемых источ-

никами энергии ветвей, подходящих к первому узлу, условные токи направленные к узлу берем со знаком «+», а от узла – со знаком «-»

J11 g 2 E 2 g3 E3 200 0,02 60 0,0167 5,0 А.

Потенциал первого узла и напряжение на зажимах параллельных ветвей определяется:

5

Токи ветвей определим по закону Ома:

Сравнив значения токов, полученных в п. 1 и 2, убедимся, что всеми методами получены одинаковые значения токов.

3. Построить потенциальную диаграмму для контура, содержащего не менее двух источников ЭДС.

Построим потенциальную диаграмму для контура 2-3-1- 4-2 (рис. 1.3).

6

Рассчитаем потенциалы всех точек контура относительно потенциала узла 2, равного нулю:

Потенциальная диаграмма построена на рис. 1.4.

φ, В

4. Составить уравнение баланса мощностей. Уравнение баланса мощностей имеет вид

Pист Рпр .

Суммарная мощность источников

где мощность источника Е3 получается со знаком «-», так как действительное направление тока ветви и направление ЭДС не совпадают. Источник ЭДС Е3 работает в режиме при-

7

емника, а ЭДС Е2 – в режиме генератора. Сумма мощностей приемников:

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

АНАЛИЗ ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Задание:

1.Составить, согласно варианту, схему расчетной электрической цепи, показанной на рис. 2.1. Значения элементов цепи указаны в таблице.

Рис.2.1 2. Составить систему уравнений по законам Кирхгофа

для определения токов в ветвях схемы в двух формах: дифференциальной и символической.

8