Факультет дистанционного обучения
Томский государственный университет
систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Кафедра «Радиосвязь, радиовещание и телевидение»
Контрольная работа № 2
по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
выполнена по методике Б.И. Коновалова «Теоретические основы электротехники»
ВАРИАНТ№3
Выполнил:
студент ФДО ТУСУР
гр.:210405
1111111111111.
18 сентября 2010 г.
1111111111
2010г
Контрольная работа представляет собой расчетное задание, в котором требуется произвести различными методами определение токов всех ветвей заданной электрической цепи с четырьмя источниками энергии.
Обобщенная схема, из которой формируются индивидуальные расчетные схемы, представлена на рис. 1.
Напряжения источников напряжения и токи источников тока заданы в табл. 1.1, а сопротивления в цепи и проводимости источников тока — в табл. 1.2.
| Е1, В | J2, A | E3, B | E4, B | E5, B | E6, B | J7, A | E8, B |
| 10 | 0 | 0 | 0 | 20 | 15 | 0,3 | 0 |
Таблица 1.2
| R1, Ом | g2, См | R3, Ом | R4, Ом | R5, Ом | R6, Ом | g7, См | R8, Ом |
| 0 | 0,02 | 25 | 30 | 10 | 0 | 0,033 | 20 |
По данным табл. 1.1 и табл.1.2 из схемы на рис. 1 формируется индивидуальная схема, показанная на рис. 2.
В контрольной работе необходимо выполнить следующее задание:
1. Рассчитать токи всех ветвей методом контурных токов.
2. Рассчитать токи всех ветвей методом узловых потенциалов.
3. Произвести проверку правильности расчетов токов составлением
баланса мощностей.
4. Рассчитать ток в одной из ветвей (по выбору студента) методом
эквивалентного генератора.
Решение.
1. Рассчитать токи всех ветвей методом контурных токов.
Заменим источник тока J1 на эквивалентный источник Э.Д.С.
Эквивалентные параметры источника Э.Д.С. будут:
E7=
Расчетная схема после такой замены приведена на рис. 3.
Рис. 3
Выбираем направления токов в ветвях и контурных токов I11, I22, I33, I44, как показано на рис. 3
Подставим численные значения величин:
Подставляем значения в I44
Подставляем значения в I44
Найдем токи ветвей:
I1=I11= 0.13 A
I2=I44= -0.06A
I3= I11- I44 = 0,19 A
I4=I22-I11= -0,16 A
I5=I44-I33= -1,21 A
I6= I33- I22 = 1,18 A
I7=I22= -0,03 A
I8=I33= 1,15 A
2.Расчёт методом узловых потенциалов:
Рис. 4
В этой цепи два идеальных источника э.д.с.: между узлами
и 
.
Принимаем φ3=0, φ3=E6=15B тогда
Для узла 2
I7=I4+I3+I2
Для узла 4
I2=I5+I8
Составляем и решаем систему уравнений:
Найдем токи ветвей:
Баланс мощностей: Рист=Рнагр
Рист=E1I1 +E5 I5+E6I6+E7I7=10*0,13-20*-1,21+15*1,18+9,09*-0,03=42,93 Вт.
Рнагр=
.
(0.13)2*50+(0.19)2*25+(-0.16)2*30+(-1.21)2*10+(-0.03)2*30.3+(1.15)2*20=42.94 Вт.
Рист= 42,9 Вт =Рнагр=42,9 Вт.
Вычислим I3 методом эквивалентного генератора:
а) Определим Uxx в схеме активного двухполюсника методом узловых потенциалов.
Рис 5
б) Определим R12 в схеме пассивного двухполюсника точки 1 и 2
Рис 6
Упростим схему рис.6, получим схему рис. 7.
Ом
Ом
Рис. 7
Ом
А
studfiles.net
В. М. МЯКИШЕВ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Самара 2009
Уважаемые студенты
Курс « Теоретические основы электротехники», по дистанционной форме обучения, изучается в течении двух семестров. В каждом семестре необходимо выполнить лабораторные работы и получить зачет, выполнить одну контрольную работу и сдать экзамен.
В помощь Вам для изучения курса изданы и имеются в представительствах учебные пособия:
Киреев К.В., Мякишев В.М. Теоретические основы электротехники. СамГТУ, Самара, 2007. ( Часть 1)
Киреев К.В., Мякишев В.М. Теоретические основы электротехники. СамГТУ , Самра, 2008.
( Часть 2)
В настоящее время планируется их переиздание.
Эти учебные пособия и разобранные в них примеры и задачи помогут Вам в изучении материала.
Задания к контрольным работам 1 и 2 необходимо брать только из электронной базы кафедры или деканата дистанционного обучения в системе « Промитей».
С уважением к.т.н., доцент В.М. Мякишев.
Федеральное агентство по образованию
Министерство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Самарский государственный технический университет
В. М. МЯКИШЕВ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Самара 2009
УДК 621.3 (075.8)
М-991
Теоретические основы электротехники: Учебное пособие /В.М. Мякишев; Самар.гос.техн.ун-т. Самара, 2009 с.72
Рассмотрены примеры и представлены задания к контрольной работе №1 для студентов дистанционной формы обучения. Пособие включает четыре раздела курса ТОЭ, это « Цепи постоянного тока», « Цепи однофазного синусоидального тока», « Цепи трехфазного тока» и « Цепи несинусоидального тока».
Рекомендуется для студентов электроэнергетического и электротехнологических направлений по специальностям 140204, 140205, 140211, 140605, 140601, 140604, 140607 и может быть рекомендовано при двухуровневой подготовки специалистов.
Печатается по решению редакционно- издательского совета Самарского государственного технического университета.
Рецензент: д.т.н., профессор Л.С. Зимин
В.М. Мякишев
Самарский государственный
технический университет
1. Одним из основных видов самостоятельной работы является выполнение контрольных работ.
Контрольные работы по курсу ТОЭ планируются и выполняются с целью:
углубления и закрепления теоретических знаний;
приобретения навыков выполнения электротехнических расчетов и оформления технической документации;
проверки уровня усвоения курса.
2. Прежде чем приступить к выполнению контрольной работы, студент должен изучить рекомендуемые разделы учебников, учебных и методических пособий.
Особое внимание следует уделить соблюдению определенных методических требований.
Основными из них являются:
буквенные обозначения электрических и магнитных величин, их размерностей и основных единиц;
правила написания математических формул и уравнений, общие правила оформления графиков, таблиц и диаграмм.
Изучение и соблюдение студентами этих правил необходимо как для выполнения в дальнейшем курсовых и дипломных проектов, так и для всей будущей инженерной деятельности.
К представленным на проверку контрольным заданиям предъявляются следующие требования:
контрольная работа должна быть выполнена на листах формата 297×210 (А4) на одной стороне листа или электронном врианте.
работа должна иметь титульный лист. Все листы должны быть сшиты или скреплены;
основные этапы, решения должны быть достаточно подробно пояснены;
рисунки, графики, схемы, в том числе и заданные условием задачи, должны быть выполнены аккуратно и в удобочитаемом масштабе;
вычисления должны быть сделаны с точностью до третьей значащей цифры;
контрольные задания должны быть датированы и подписаны студентом;
незачтенное контрольное задание должно быть выполнено заново и представлено на повторную проверку вместе с первоначальной работой и замечаниями преподавателя. Исправление ошибок в ранее проверенном тексте не допускаются. Если неправильно выполнена не вся работа, а только ее часть, то переработанный и исправленный текст следует записать на отдельных листах после первоначального текста под заголовком «Исправление ошибок».
Контрольные работы засчитываются, если решения не содержат ошибок принципиального характера, выполнены все перечисленные выше требования и студент отвечает на контрольные вопросы, или тесты при беседе с преподавателем.
Работа над контрольным заданием помогает студентам проверить степень усвоения ими курса, вырабатывает у них навык четко и кратко излагать свои мысли.
Для успешного достижения этой цели необходимо руководствоваться следующими правилами:
начиная решение задачи, указать, какие физические законы или расчетные методы предполагается использовать при решении, привести математическую запись этих законов и методов;
тщательно продумать, какие буквенные или цифровые обозначения предполагается использовать в решении, пояснить значение каждого обозначения;
в ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые направления токов и наименования узлов, сопротивлений, а также обозначения, заданные условием. При решении одной и той же задачи различными методами одну и ту же величину следует обозначать одним и тем же буквенным символом;
расчет каждой определяемой величины следует выполнить сначала в общем виде, например: 
а затем в полученную формулу подставить числовые значения и привести окончательный результат с указанием единиц измерения. При решении системы уравнений целесообразно воспользоваться известными методами упрощения расчетов;
промежуточные и конечные результаты расчетов должны быть ясно выделены из общего текста;
решение задач не следует перегружать приведением всех алгебраических преобразований и арифметических расчетов;
для элементов электрических схем и соответствующих индексов следует использовать обозначения, применяемые в учебниках по ТОЭ;
каждому этапу решения задачи нужно давать пояснения;
контрольная работа должна быть выполнена письменно и представлена на экзамене.
Работы, оформленные на ксероксе- не принимаются.
studfiles.net
Министерство по образованию и науки РФ
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «Электроснабжение и электротехника»
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
по курсу ТОЭ (2 ЧАСТЬ)
Задания и методические указания
Контрольная работа по ТОЭ
Задача 1. Трехфазные цепи
Вариант определяется последней цифрой зачетной книжки и соответствует столбцу таблицы 2.1.
К симметричной четырехпроводной системе питания с линейным напряжением, частотой 
Гц подключить несимметричный трехфазный потребитель, фазные сопротивления которого заданы вариантом..
1) Изобразить схему электрической цепи.
2) Рассчитать комплексное сопротивление фазы, содержащей катушку индуктивности, коэффициент мощности данной фазы.
4) Определить величину компенсирующей емкости, при которой 
для фазы, содержащей катушку индуктивности.
5) Изобразить схему четырехпроводной трехфазной цепи с учетом найденных компенсирующих емкостей и рассчитать
фазные напряжения и токи потребителя;
ток в нулевом проводе;
построить векторные диаграммы напряжений и токов;
рассчитать соотношение между линейными и фазными напряжениями.
Примечание: п.5) может выполняться методом компьютерного моделирования.
6) Методом компьютерного моделирования провести анализ электрического состояния трехпроводной трехфазной цепи (п. 5): определить напряжение смещения нейтрали, фазные напряжения и токи потребителя
в номинальном режиме: схема с учетом найденной экспериментально компенсирующей емкости;
при обрыве линии провода;
при коротком замыкании одной фазы
7)По данным исследования построить векторные диаграммы напряжений и токов для всех режимов.
Таблица 1.2
| № столбцов | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|
| 220 | 380 | 660 | 220 | 380 | 660 | 220 | 380 | 660 | 380 |
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|
| 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
|
| 100 | 150 | 70 | 120 | 100 | 90 | 80 | 70 | 60 | 50 |
|
| 100 | 90 | 80 | 70 | 100 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 |
Краткая теория
При изучении темы следует понимать ее значимость: почти все электроснабжение, включающее производство, передачу и распределение электрической энергии осуществляется с помощью трехфазных цепей, которые представляют собой своеобразную систему передачи энергии, где от каждого "генератора" ЭДС энергия передается одним проводом. Таким образом, для передачи той же мощности экономия на проводах почти в два раза. Необходимо хорошо усвоить все определения трехфазной цепи: фазные и линейные токи, напряжения, симметричной и несимметричной цепи.
Важным свойством трехфазной цепи является то, что независимо от характера нагрузки сумма линейных напряжений всегда равна нулю.
Способ соединения трехфазной нагрузки не зависит от способа соединения фаз генератора. Возможность переключения фаз со звезды на треугольник, и наоборот, часто используется для регулирования тока и мощности.
При анализе трехфазных цепей можно пользоваться всеми методами расчета цепей синусоидального тока. При расчете симметричных цепей удобно использовать некоторые специфические приемы, т.е. расчет вести только для одной из фаз, для получения токов и напряжений в двух других фазах достаточно воспользоваться операторами а и 
. (а = - 
+ j
), (
== - 
- j
).
Необходимо понимать, что нейтральный провод обеспечивает сохранение симметрии фаз. Для несимметричных цепей ток в нейтральном проводе не равен нулю.
Важно знать, что преимуществом четырехпроводной цепи является то, что при изменении режима работы одной из фаз режимы других фаз не изменяются. Это свойство получило название независимость работы фаз, и крайне важно при несимметричной нагрузке. На практике нейтральный провод выбирают меньшего сечения.
Следует помнить, что: к трехфазным потребителям электрической энергии относятся трехфазные синхронные и асинхронные двигатели и трансформаторы (с нагрузкой), электрические печи, приборы электрического освещения и др. Большинство потребителей носит активно индуктивный характер.
Следует понимать, что в цепях синусоидального тока полезной является активная мощность. Существуют различные способы ее увеличения, в том числе за счет уменьшения реактивной мощности. Одним из таких способов является использование компенсаторов реактивной мощности, которые имеют емкостной характер и дополнительно включаются в цепь с индуктивной нагрузкой. Общее реактивное сопротивление уменьшается, а значит, уменьшается и реактивная мощность.
Методы расчета трехфазной цепи
Трехфазная цепь представляет собой сочетание трех однофазных цепей. Для ее расчета могут быть применены все известные методы расчета однофазных цепей.
При расчете трехфазных цепей рекомендуется использовать принятую систему обозначений: токи, ЭДС, напряжения, сопротивления источника следует обозначать соответствующей буквой с фазным индексом в виде прописной буквы: 
и т.д.; токи, напряжения, сопротивления приемника – соответственно с фазным индексом в виде строчной буквы:
и т.д.
Во всех рассматриваемых вариантах расчета источник принимается симметричным.
Е
сли входное напряжение задается линейными значениями, а в расчете предлагается использовать фазные значения напряжения, то при переходе отлинейных значений к фазным (и наоборот) необходимо учитывать смещение векторов линейного и фазного напря-жений (рис. 3.2):
Рассмотрим варианты расчета трехфазных цепей. При выполнении расчетно-графической работы студен-там предлагается для расчета заданной схемы применить наиболее рацио-нальный метод или сочетание методов и приемов, требующих минимального объема расчетной работы.
1. Расчет несимметричной трехфазной цепи при соединении по схеме «звезда – звезда» (рис.3.3):
Расчет такой цепи можно выполнить, например, методом узловых потенциалов. Принимая потенциал точки 
равным нулю, определим потенциал точки
:
где
Тогда по закону Ома определим токи в фазах:
2
. Расчет несимметричной трехфазной цепи при соединении приемника по схеме треугольник (рис. 3.4).
В такой цепи линейные токи можно определить, используя известные методы расчета ( метод узловых потенциалов), предварительно преобразовав нагрузку в эквивалентное соединение звездой (рис. 3.3). Фазные токи в исходной схеме (рис. 3.4) определяются по выражениям
где
Задача 2. Переходные процессы в линейных электрических цепях
с сосредоточенными параметрами.
Найти выражения для токов и напряжений в ветвях в заданной согласно варианту схеме классическим методом.
Вариант контрольной работы состоит из двух цифр разделенной точкой.
Первая цифра варианта задает по таблице 2.1 расчетную схему.
Вторая цифра – столбец таблицы 2.2.
Форма входного напряжения определяется четностью варианта: четный – форма на рис. 2.1; нечетный – форма на рис. 2.2.
Для этого необходимо:
1) Рассчитать установившейся режим до коммутации. Найти значения токов и напряжений при U = U1.
2) Рассчитать установившейся режим после коммутации. Найти значения токов и напряжений при U = U2.
3) Найти свободные составляющие 
или
независимых начальных условий
и
4) Составить характеристическое уравнение и найти его корни. Записать выражения для искомых переходных токов и напряжений в общем виде, в которых неизвестными являются постоянные интегрирования.
5) Найти постоянные интегрирования и записать выражения для токов и напряжений переходного режима.
6) Построить графики переходных токов и напряжений в программе Mathcad.
7) Получить компьютерную модель заданной схемы в программе Multisim. С помощью виртуального осциллографа получить зависимости напряжения на временной плоскости. Сравнить с графиками из п. 6.
studfiles.net
