Пособие кур_раб_2211
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ
Учебно-методическое пособие
по выполнению курсовой работы для студентов направления 210300 «Радиотехника»
ШАХТЫ 2006
УДК 378.147.88:621.37(075.8) ББК 74.580.26:31.211 я73
О-739
Составитель:
к.т.н., доцент кафедры «Энергетика и безопасность жизнедеятельности»
И.Н. Елисеев
Рецензенты:
к.т.н., профессор, зав. кафедрой «Радиоэлектронные системы»
В.И. Марчук
к.т.н., профессор кафедры «Информационные системы и радиотехника»
Е.И. Старченко
О-739 Основы теории цепей: учебно-методическое пособие / составитель И.Н. Елисеев. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006. – 49 с.
В учебно-методическом пособии излагаются задания, требования по оформлению и методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы теории цепей» (ОТЦ) по наиболее сложным темам дисциплины: «Анализ переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами» и «Расчёт линий с распределёнными параметрами».
Подробно рассматривается теория классического и операторного методов расчёта переходных процессов, а также метода, основанного на использовании интеграла Дюамеля. Особенности их практического применения иллюстрированы большим количеством примеров.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения направления 210300 «Радиотехника».
УДК 378.147.88:621.37(075.8) ББК 74.580.26:31.211 я73
Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса, 2006И.Н. Елисеев, 2006
2
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
1 |
Общие указания по выполнению курсовой работы.................................. |
4 |
2 |
Требования к содержанию расчетно-пояснительной записки ................. |
4 |
3 |
Правила оформления расчетно-пояснительной записки.......................... |
5 |
4 |
Задание к курсовой работе......................................................................... |
6 |
5 |
Методические указания к выполнению курсовой работы........................ |
15 |
|
5.1 Классический метод анализа переходных процессов........................ |
15 |
|
5.1.1 Примеры расчета переходных процессов классическим |
|
|
методом...................................................................................... |
17 |
|
5.2 Операторный метод анализа переходных процессов ........................ |
28 |
|
5.2.1 Примеры расчета переходных процессов операторным |
|
|
методом...................................................................................... |
31 |
|
5.3 Расчет переходного процесса методом, основанным |
|
|
на использовании интеграла Дюамеля............................................... |
36 |
|
5.3.1 Пример расчета переходного процесса в цепи методом, |
|
|
основанным на использовании интеграла Дюамеля.................. |
38 |
|
5.4 Примеры расчета однородной двухпроводной линии без потерь..... |
41 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................... |
45 |
|
ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................................................. |
46 |
|
3
1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
1.1Курсовая работа представляет собой расчетно-пояснительную записку, которую студент предъявляет на проверку не позднее, чем за 10 дней до начала сессии.
1.2Незачтенная курсовая работа возвращается студенту для доработки. Работа над ошибками выполняется студентом, начиная с новой страницы к каждому разделу отдельно. Все материалы работы над ошибками помещаются в конце пояснительной записки. Категорически запрещается вносить исправления и дополнения в первоначальный текст работы.
1.3Консультации по выполнению курсовой работы проводятся в соответствии с расписанием.
2ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ РАСЧЕТНОПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
2.1При составлении записки следует особое внимание обращать на четкость и логическую последовательность изложения материала. Записка должна содержать титульный лист, содержание, задание на курсовую работу, введение, основную расчетную часть, заключение, библиографический список, приложения.
2.2Титульный лист должен соответствовать установленному образцу, приведенному в Приложении А.
2.3В содержании перечисляются все заголовки разделов и подразделов с указанием номеров страниц.
2.4Задание содержит полные принципиальные электрические схемы исследуемых цепей, перечень численных значений величин элементов схемы, виды воздействия и определяемую величину (ток, напряжение).
2.5Во введении приводится цель, которую ставят при анализе переходных процессов в электрических цепях.
2.6Основная расчетная часть разбивается на 3 раздела. В каждом из разделов следует приводить расшифровку обозначений величин, используемых в расчётных формулах; необходимо объяснять эквивалентные преобразования цепи, производимые с целью сокращения числа уравнений электрического равновесия цепи и упрощения вычислений. Выполняемые расчеты необходимо сопровождать обоснованием используемых расчетных соотношений. В соответствии с полученными расчетными данными строятся графики и заполняются таблицы.
4
2.7В заключении кратко характеризуются полученные результаты: объясняется характер свободных колебаний, форма рассчитанного отклика
ит.д.
2.8Библиографический список должен содержать только те источники, на которые сделаны ссылки в тексте.
3 ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Расчетно-пояснительная записка пишется на одной стороне листа белой писчей бумаги формата А4.
Текст записки делится на разделы и подразделы, которые имеют содержательные заголовки и нумеруются арабскими цифрами. Наименования разделов выделяются в красную строку прописными буквами. Наименования подразделов записывают строчными буквами. Все листы расчет- но-пояснительной записки должны иметь сквозную нумерацию. Первой страницей является титульный лист, но на нем номер страницы не ставится. Номер листа проставляется в основной надписи листов формы 2 и 2а, как это показано в Приложении Б.
Формулы должны нумероваться в пределах каждого раздела арабскими цифрами, заключенными в круглые скобки. Номер формулы помещают на правой стороне листа на уровне нижней строки формулы, к которой он относится. При ссылке в тексте на формулу необходимо указать ее номер в скобках, например: «в формуле (2.3)», где 2 – номер раздела, 3 – порядковый номер формулы в этом разделе.
В библиографический список включают все использованные источники, располагая их в порядке появления ссылок в тексте. При ссылке в тексте на источник информации следует приводить порядковый номер по библиографическому списку, заключенный в квадратные скобки, напри-
мер: [2].
Рисунки выполняются на листах миллиметровой бумаги формата А4, нумеруются последовательно арабскими цифрами в пределах раздела и помещаются вслед за первым их упоминанием в тексте. Номер рисунка должен состоять из номера раздела и порядкового номера рисунка, разделенных точкой, например: рис. 1.2. На одном листе допускается помещать два рисунка. Каждый рисунок должен сопровождаться содержательной надписью, распложенной вместе с номером рисунка под ним.
Цифровой материал, помещенный в записке, рекомендуется выполнять в виде таблиц. Таблицы нумеруются последовательно в пределах раздела. Номер таблицы должен состоять из номера раздела и порядкового номера таблицы. Размещать таблицы следует сразу после ссылки на них в
5
тексте. Каждая таблица должна сопровождаться заголовком, который помещают под словом «Таблица».
На графиках отклика указываются рассчитанные точки (если графики строились не с помощью ЭВМ), обозначаются оси координат и указываются размерности.
4 ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
Расчетная часть курсовой работы состоит из трех разделов. Задания на первый и второй разделы являются одинаковыми как для студентов очной, так и для студентов заочной форм обучения. Задания для студентовзаочников и студентов очной формы обучения на третий раздел отличаются. Студенты-заочники выполняют в третьем разделе расчёт однородной двухпроводной линии, студенты очной формы обучения рассчитывают переходной процесс в линейной электрической цепи методом, основанным на использовании интеграла Дюамеля.
В первом разделе необходимо при нулевых начальных условиях рассчитать классическим методом ток i1 t в неразветвленной части цепи и напряжение uc t на зажимах конденсатора цепи, схема которой приведена на рисунке 4.1, при действии на ее входе скачка постоянного напряжения величиной U0 .
Рис. 4.1. Схема рассчитываемой цепи
Численные значения параметров элементов схемы для каждого варианта приведены в таблице 4.1. Номер варианта соответствует последней цифре шифра зачетной книжки студента.
6
|
|
|
|
Таблица 4.1 |
Численные значения параметров элементов схемы |
||||
Номера |
U, В |
R, Ом |
L, мГн |
С, мкФ |
вариантов |
|
|
|
|
1 |
300 |
150 |
400 |
50 |
2 |
200 |
100 |
200 |
50 |
3 |
100 |
100 |
650 |
5 |
4 |
450 |
50 |
1200 |
30 |
5 |
150 |
100 |
20 |
1,5 |
6 |
500 |
10 |
400 |
10 |
7 |
400 |
80 |
600 |
60 |
8 |
800 |
100 |
20 |
40 |
9 |
500 |
50 |
240 |
40 |
0 |
600 |
100 |
800 |
5 |
При выполнении первого раздела курсовой работы необходимо построить графики изменения входного напряжения uвх t , тока i1 t и напряжения uc t . На графиках i1 t и uc t штриховой линией изобразить принужденную и свободную составляющие, причем необходимо изобразить обе экспоненты свободной составляющей.
Во втором разделе необходимо найти операторным методом отклик цепи в виде тока в неразветвленной части схемы на воздействие скачка напряжения. Схемы исследуемых цепей приведены в таблице 4.2. Номер варианта схемы, которую необходимо рассчитать, соответствует предпоследней цифре шифра зачетной книжки студента.
|
Схемы исследуемых цепей |
Таблица 4.2 |
|
|
|
||
Номера |
Схема |
Операторное |
|
вариантов |
сопротивление |
||
|
|||
1 |
2 |
3 |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Z p R |
|
|
||||
|
|
|
|
|
pC |
|
|
|
2 |
|
Z p |
R pL |
|||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Z p |
R pL |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
pC |
|
7
Продолжение табл. 4.2
1 |
2 |
3 |
Z p pL 1 pC
4
Y(p) 1 pС
R
5
Y(p) 1 1
R pL
6
|
1 |
|
|
|
||||
Zc |
|
pC |
;ZL pL |
|||||
7 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Zc |
ZL |
|
||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
Z p R |
||||||||
|
|
|
|
|
Zc |
ZL |
||
|
|
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||||
Y(p) |
|
pC |
||||||
8 |
|
|
R pL |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y(p) pL 1 pC
9
Y(p) |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
||
|
Lp |
|
R |
|
|
0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
pC |
|
Численные значения параметров элементов схемы приведены в таблице 4.3. Номер варианта соответствует последней цифре шифра зачетной книжки студента.
8
Таблица 4.3
Численные значения параметров элементов схем
Номера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вариантов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
Параметры |
||||||||||
схемы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R, кОм |
10 |
5 |
3 |
0,3 |
0,1 |
1 |
2 |
10 |
0,4 |
0,05 |
С, пФ |
400 |
100 |
2000 |
3∙106 |
4 106 |
500 |
250 |
1000 |
1 106 |
5 106 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L, мГн |
100 |
40 |
60 |
200 |
600 |
200 |
20 |
50 |
400 |
2000 |
U, В |
1 |
6 |
2 |
8 |
1 |
3 |
5 |
2 |
4 |
1 |
При выполнении второго раздела курсовой работы необходимо построить график изменения найденного тока i1 t .
Студентам очной формы обучения при выполнении третьего раздела курсовой работы необходимо определить отклик цепи в виде тока или напряжения на её выходе на входное воздействие uвх t методом, основанным на использовании интеграла Дюамеля. Конкретный вид функции uвх t выбирается из таблицы 4.4 по последней цифре шифра зачетной книжки студента. Схемы исследуемых цепей приведены в таблице 4.5.
|
|
|
Таблица 4.4 |
Виды входных воздействий uвх(t) |
|||
Номера вариантов |
|
uвх t |
|
1 |
|
2 |
|
1 |
2t / 0 , |
при 0 t 0 |
|
uвх t = |
0, |
при t 0 |
|
|
|
||
2 |
1 е t / 0 , при 0 t 0 |
||
uвх t = |
0,при t 0 |
||
|
|
||
|
1 e 2t / 0 , при 0 t 0 |
||
3 |
uвх t = |
0, |
при t 0 |
|
|||
|
|
||
4 |
0,5 0,2 t, при 0 t 0 |
||
uвх t = |
0, |
при t 0 |
|
|
|
||
5 |
е t / 4 0 , при 0 t 0 |
||
uвх t = |
0, |
при t 0 |
|
|
|
||
6 |
1 2 2t / 0 , при0 t 0 |
||
uвх t = |
0, |
при t 0 |
|
|
|
||
9
|
Продолжение табл. 4.4 |
1 |
2 |
7 |
|
|
1, при 0 t 0 |
|
uвх t =2 1(t) |
||||
|
|
|
0, при t 0 |
|
8 |
2 e t / 0 |
, при 0 t 0 |
||
uвх t = |
0, |
при t 0 |
||
|
|
|||
9 |
1 2 2t / 0 , при 0 t 0 |
|||
uвх t = |
0, при t 0 |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
100 |
t, при 0 t 0 |
||
0 |
|
|
||
|
||||
uвх t = 2 0 |
|
|
||
|
|
0, |
при t 0 |
|
|
|
|||
Таблица 4.5
Схемы исследуемых цепей
Номера |
Схема |
Численные значения пара- |
Искомый |
|
вариантов |
метров элементов схем |
отклик |
||
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
R=1 кОм, |
u2 |
|
1 |
|
С=1 мкФ |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
L=1 мГн, |
u2 |
|
2 |
|
R=1 кОм |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
R=10 кОм, |
|
|
3 |
|
С=1 мкФ |
u2 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
R=5 кОм, |
u2 |
|
|
L=1 мГн |
|||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
R1=1 кОм, |
|
|
5 |
|
R2=9 кОм, |
u2 |
|
|
С=1 мкФ |
|
||
|
|
|
|
10