Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Школа ИШЭ

Направление подготовки: 13.03.02 электроэнергетика и электротехника

Индивидуальное домашнее задание

Расчет и исследование процессов в электрических цепях постоянного и переменного тока

Вариант схем - 6 Вариант параметров - 25

по дисциплине:

Программные средства профессиональной деятельности

Исполнитель:
студент группы	5А07		Сергеев А.С.		2021
Руководитель:
Преподаватель, к.т.н. , доцент			Воронина Н. А.

Томск – 2021

Ход работы

Задание №1. Расчет и определение сопротивления цепи постоянного тока.

1. Определить исходные данные для расчета схемы соединений, номиналы резисторов.

2. Выполнить расчет с использованием формул преобразования.

3. Собрать исследуемую схему в программе Multisim, задав необходимые параметры входящим в схему резисторам.

4. Проверить правильность теоретических расчетов в программе Multisim с помощью мультиметра.

5. Занести результаты расчета и измерений в табл. 1.

6. Сделать выводы и анализ полученных результатов

Задание №2. Преобразование треугольника в звезду и звезды в треугольник.

1. Определить исходные данные для расчета схем соединений звездой и треугольником, номиналы резисторов.

2. Выполнить расчет сопротивлений с использованием формул преобразования для эквивалентной звезды и эквивалентного треугольника.

3. Собрать исследуемые схемы в программе Multisim, задав необходимые параметры входящим в схему резисторам.

4. Выполнить измерение сопротивлений эквивалентной звезды и эквивалентного треугольника с помощью мультиметра в программе Multisim.

5. Занести результаты расчета и измерений в табл. 2.

6. Сделать выводы и анализ полученных результатов.

Задание №3. Исследование и расчет разветвленной электрической цепи.

1. Сформулировать используемые теоретические закономерности.

2. Определить исходные данные для расчета.

3. Ввести в схему условные обозначения узлов, контуров. Задать направление протекания токов и обхода контуров по часовой стрелки, начертить схему с указанными обозначениями.

4. Составить систему уравнений по первому и второму законам Кирхгофа.

5. Составить систему уравнений для контурных токов и уравнения для определения токов в ветвях. Привести системы уравнений к стандартному виду.

6. Решить уравнения в программе MathCAD, привести ход решения в отчете.

7. Выполнить проверку решения подстановкой найденных неизвестных в исходные уравнения, в случае невыполнения условий проверки, повторить расчет и найти ошибку.

8. Собрать схему цепи в EWB. Измерить искомые токи с помощью включения амперметров в каждую ветвь исследуемой цепи и падения напряжений на всех сопротивлениях схемы.

9. Занести результаты расчета и измерений в отчет в виде табл. 8.

10. Сделать выводы и анализ полученных результатов.

Задание №1. Расчет и определение сопротивления цепи постоянного тока.

Согласно 6 варианту схемы и 25 варианту значений сопротивлений, получаем исходные данные: R1=300 Ом, R2=30 Ом, R3=30 Ом, R4=100 Ом, R5=100 Ом, R6=120 Ом, R7=10, R8=120 Ом.

Рис. 1 Схема для расчета сопротивления

Для того, чтобы рассчитать общее сопротивление, необходимо определить параллельное и последовательное соединение резисторов. Резисторы R4, R5, R6, R7, R8 соединены последовательно (т.е. без узлов), поэтому общее эквивалентное сопротивление для них R48 рассчитывается по формуле:

Резистор R3 соединен параллельно с общим эквивалентным сопротивлением R48, поэтому общее эквивалентное сопротивление R348 рассчитывается по формуле:

После преобразований получаем:

Резистор R2 соединен параллельно с общим эквивалентным сопротивлением R348, поэтому общее эквивалентное сопротивление R2348 рассчитывается по формуле:

После преобразований получаем:

Резистор R1 соединен параллельно с общим эквивалентным сопротивлением R2348, поэтому общее эквивалентное сопротивление R12348 рассчитывается по формуле:

После преобразований получаем:

Итого получаем значение общего сопротивления Rобщ=R12348=13.846 Ом. Проверим правильность расчетов с помощью схемы в программе Multisim. Для этого помещаем на рабочее поле Multisim резисторы, задаем сопротивления и подключаем к схеме мультиметр в режиме постоянного тока, настроенного на измерение сопротивлений.

Рис. 2 Схема для измерения сопротивления в Multisim

Рис. 3 Показания мультиметра

Таблица 1

Результаты исследований

Результаты расчета сопротивления цепи	Результаты измерения сопротивления цепи
13.846 Ом	13.846 Ом

Вывод: в ходе выполнения задания №1 я рассчитал сопротивление для схемы и проверил правильность расчетов в программе Multisim. Расчетные данные полностью совпали с практическими, что свидетельствует о правильности выполнения расчетов.

Задание №2. Преобразование треугольника в звезду и звезды в треугольник.