Svidchenko_mETodi4ka_po_tOE
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – УЧЕБНО-НАУЧНО- ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»
ФАКУЛЬТЕТ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
Кафедра «Электрооборудование и энергосбережение»
С.Ю. Свидченко
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ В СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ
Методические указания по выполнению расчетно-графической работы
Дисциплина – «Теоретические основы электротехники» Специальность – 140610 «Электрооборудование
иэлектрохозяйства предприятий, организаций
иучреждений»
Допущено ФГОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК» для использования в учебном процессе в качестве методических указаний для высшего профессионального образования
Орел 2011
1
Автор: канд. техн. наук, доц. каф. ЭиЭ |
С.Ю. Свидченко |
Рецензент: д-р техн. наук, проф. каф. ЭиЭ |
В.И. Загрядцкий |
Методические указания содержат контрольные задания для выполнения расчетно-графической работы. Приводятся краткие теоретические и справочные сведения, требования по оформлению пояснительной записки и примеры решения четырех типовых задач разными методами.
Предназначены студентам, обучающимся по специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйства предприятий, организаций и учреждений», изучающим дисциплину «Теоретические основы электротехники», а также могут быть использованы студентами, обучающимся по направлению 140600.62 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».
Редактор Л.Г. Харитонова Технический редактор О.Н. Фролова
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Государственный университет – учебно-научно- производственный комплекс»
Лицензия ИД № 00670 от 05.01.2000 г.
Подписано к печати 14.03.2011 г. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 2,6. Тираж 26 экз.
Заказ №________
Отпечатано с готового оригинал-макета на полиграфической базе ФГОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК»,
302030, г. Орел, ул. Московская, 65.
© ФГОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК», 2011
2
|
|
Содержание |
|
|
Введение |
4 |
|
1. |
Требования к оформлению пояснительной записки |
5 |
|
2. |
Контрольные задания задачи № 1 Расчет |
|
|
|
переходных процессов в цепях второго порядка |
6 |
|
3. |
Пример решения задачи № 1 |
10 |
|
|
3.1 |
Решение классическим методом |
10 |
|
3.2 |
Решение операторным методом |
13 |
4. |
Контрольные задания задачи № 2 Расчет |
|
|
|
нелинейного моста |
17 |
|
5. |
Пример решения задачи № 2 |
21 |
|
6. |
Контрольные задания задачи № 3 Расчет |
|
|
|
реактивного фильтра |
27 |
|
7. |
Методические указания и рекомендации |
|
|
|
по решению задачи № 3 |
32 |
|
8. |
Контрольные задания задачи № 4 Расчет |
|
|
|
длинной линии |
35 |
|
9. |
Методические указания и рекомендации |
|
|
|
по решению задачи № 4 |
39 |
|
10. Литература |
41 |
||
11. Приложение |
42 |
||
3
Введение
Выполнение расчетно-графической работы (РГР) по дисциплине «ТОЭ, ч. ІІ» является видом самостоятельной работы студентов, важной формой закрепления теоретических знаний и формирования практических навыков в применении аналитических, графических и численных методов расчета линейных и нелинейных электрических цепей различных видов в динамических и статических режимах.
В процессе выполнения работы устанавливаются основные причинно-следственные связи с некоторыми разделами дисциплин «Физика», «Математика», ТОЭ, специальных дисциплин и др. Задания на расчетно-графическую работу предоставляют широкие возможности применения навыков, полученных при изучении дисциплины «Информатика», а также при самостоятельном освоении специализированных компьютерных программ.
Освоение материалов данной РГР позволит студентам пополнить методологическую эрудированность и компетентность в важных разделах не только общей теории электрических цепей, но и создаст предпосылки успешного освоения некоторых разделов специальных дисциплин.
Представленные задачи по сложности неодинаковы. По более простым задачам даны методические указания. Более сложные снабжены примерами решения. Комбинируя количество и типы задач, можно добиться нормируемой трудоемкости , отводимой учебным планом для семестровой РГР.
4
1. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
1.Пояснительная записка к расчетно-графической работе должна быть снабжена титульным листом (приложение А), заданием на расчет, изложением решения, выводами по полученным результатам и списком использованной литературы.
2.Пояснительная записка к расчетно-графической работе оформляется на листах формата А4 (294х210 мм), скрепленных неразъёмно, причем листы должны иметь поля: левое – не менее 25 мм, правое – 10 мм, верхнее – 15 мм, нижнее – 20 мм.
3.Расчет каждой декларируемой величины следует выполнить в общем аналитическом виде, а затем в приведенную формулу подставить численные значения и дать окончательный результат с указанием единиц измерения.
4.Рисунки, графики, схемы должны быть выполнены с использованием чертежных принадлежностей. Масштабы при
выполнении графиков и векторных диаграмм следует выбирать с использованием базисов: 1х10n , 2х10n, 5х10n ед/см, где n = 0, ±1, ±2,…
5.Допускается полное или частичное применение компьютера при выполнении и оформлении расчетно-графической работы. Однако промежуточные расчеты должны присутствовать в пояснительной записке.
6.Основные положения решения должны быть пояснены настолько, чтобы самостоятельность выполнения работы была очевидной.
7.Результаты вычислений должны быть приведены до третьей значащей цифры.
8.Возвращенная на доработку и исправление пояснительная записка к расчетно-графической работе корректируется путем снабжения дополнительными листами с указанием заголовка «Исправление ошибок. Дата...........» и представляется на повторную проверку полностью, т.е. с первоначальным вариантом решения.
9.Пояснительная записка предъявляется не позже, чем за неделю до рубежного контрольного мероприятия по дисциплине (экзамена). Пояснительная записка по зачтенной РГР студенту не возвращается.
5
2. Контрольные задания задачи № 1
Расчет переходных процессов в цепях второго порядка
Дана электрическая цепь (см. рисунки 1-10), в которой происходит коммутация. В цепи действует постоянная э.д.с. Е. Параметры цепи приведены в таблице 1.
Определить закон изменения во времени (функцию времени) указанной в таблице 1 величины. Задачу решить классическим и операторным методами. На основании полученного аналитического выражения построить график искомой величины в функции от времени в интервале от t = 0 до t = 5/pmin, где pmin,- меньший по модулю корень характеристического уравнения послекоммутационной цепи.
Таблица 1
Вар |
Рис |
E |
L |
C |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
Опре- |
и- |
у- |
В |
мГн |
мкФ |
Ом |
Ом |
Ом |
Ом |
делить |
ант |
нок |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
5 |
100 |
1 |
10 |
20 |
20 |
0 |
2 |
uL |
2 |
2 |
150 |
2 |
5 |
5 |
10 |
5 |
5 |
i2 |
3 |
10 |
120 |
1 |
10 |
1 |
2 |
1 |
1 |
i2 |
4 |
1 |
50 |
1 |
1500 |
2 |
13 |
2 |
3 |
iL |
5 |
4 |
100 |
1 |
10 |
50 |
20 |
30 |
50 |
uL |
6 |
6 |
30 |
1 |
2.5 |
5 |
10 |
15 |
7 |
i3 |
7 |
7 |
200 |
10 |
10 |
50 |
50 |
50 |
100 |
iR3 |
8 |
8 |
120 |
10 |
10 |
20 |
80 |
1000 |
1000 |
i2 |
9 |
9 |
200 |
1 |
10 |
10 |
10 |
50 |
30 |
i2 |
10 |
5 |
100 |
1 |
10 |
20 |
2 |
18 |
2 |
uC |
11 |
2 |
150 |
2 |
5 |
4 |
10 |
5 |
6 |
i3 |
12 |
10 |
120 |
1 |
10 |
2 |
1 |
1 |
1 |
uR3 |
13 |
3 |
100 |
5 |
50 |
6 |
8 |
2 |
8 |
iL |
14 |
1 |
50 |
1 |
1500 |
2 |
13 |
3 |
2 |
uL |
15 |
4 |
80 |
1 |
10 |
15 |
10 |
40 |
15 |
i3 |
16 |
6 |
30 |
1 |
2.5 |
15 |
10 |
5 |
7 |
i4 |
17 |
7 |
200 |
10 |
10 |
25 |
75 |
50 |
100 |
uC |
18 |
8 |
120 |
10 |
10 |
30 |
780 |
1000 |
1000 |
i3 |
19 |
9 |
200 |
1 |
10 |
10 |
25 |
50 |
15 |
i3 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
Продолжение табл.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
20 |
5 |
100 |
1 |
10 |
20 |
10 |
10 |
2 |
uR3 |
21 |
2 |
150 |
2 |
5 |
7 |
10 |
5 |
3 |
uL |
22 |
10 |
120 |
1 |
10 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1 |
uL |
23 |
3 |
100 |
5 |
50 |
1 |
8 |
7 |
8 |
i2 |
24 |
1 |
50 |
1 |
1500 |
2 |
13 |
4 |
1 |
uC |
25 |
4 |
50 |
1 |
10 |
25 |
30 |
20 |
25 |
i1 |
27 |
7 |
200 |
10 |
10 |
0 |
100 |
50 |
100 |
uL |
28 |
8 |
120 |
10 |
10 |
40 |
60 |
1000 |
1000 |
uL |
29 |
9 |
200 |
1 |
10 |
10 |
30 |
50 |
10 |
uL |
30 |
5 |
100 |
1 |
10 |
20 |
16 |
4 |
2 |
uR1+uR3 |
31 |
2 |
150 |
2 |
5 |
10 |
10 |
5 |
0 |
uC |
32 |
10 |
120 |
1 |
10 |
0 |
3 |
1 |
1 |
uC |
33 |
3 |
100 |
5 |
50 |
4 |
8 |
4 |
8 |
uL |
34 |
1 |
50 |
1 |
1500 |
2 |
13 |
5 |
0 |
uR1 |
35 |
4 |
100 |
1 |
10 |
50 |
35 |
15 |
40 |
i2 |
36 |
6 |
30 |
1 |
2.5 |
8 |
10 |
12 |
7 |
uL |
37 |
7 |
200 |
10 |
10 |
75 |
25 |
50 |
100 |
i2 |
38 |
8 |
120 |
10 |
10 |
50 |
50 |
1000 |
1000 |
uC |
39 |
9 |
200 |
1 |
10 |
10 |
18 |
50 |
22 |
uC |
40 |
5 |
100 |
1 |
10 |
20 |
15 |
5 |
2 |
i |
41 |
2 |
150 |
2 |
5 |
8 |
10 |
5 |
2 |
i1 |
42 |
3 |
50 |
5 |
50 |
2 |
8 |
6 |
8 |
i1 |
43 |
1 |
50 |
1 |
1500 |
2 |
13 |
1 |
4 |
i1 |
44 |
4 |
60 |
1 |
10 |
35 |
25 |
25 |
35 |
uC |
45 |
6 |
30 |
1 |
2.5 |
10 |
10 |
10 |
7 |
uC |
46 |
7 |
200 |
10 |
10 |
100 |
0 |
50 |
100 |
i1 |
47 |
8 |
120 |
10 |
10 |
10 |
90 |
1000 |
1000 |
i1 |
48 |
9 |
200 |
1 |
10 |
10 |
20 |
50 |
20 |
i1 |
49 |
3 |
100 |
5 |
50 |
10 |
6 |
4 |
6 |
i1 |
50 |
10 |
120 |
1 |
10 |
1 |
2 |
1 |
2 |
uC |
51 |
2 |
150 |
20 |
50 |
100 |
100 |
50 |
0 |
i2 |
52 |
10 |
50 |
5 |
15 |
4 |
6 |
4 |
6 |
i2 |
53 |
1 |
120 |
2 |
1000 |
12 |
8 |
10 |
0 |
uC |
54 |
4 |
100 |
1 |
8 |
80 |
47 |
23 |
80 |
uC |
55 |
6 |
200 |
2 |
6 |
20 |
14 |
10 |
7 |
i3 |
56 |
7 |
30 |
8 |
16 |
150 |
50 |
50 |
50 |
i2 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
Продолжение табл.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
|
8 |
9 |
10 |
|
58 |
9 |
100 |
2 |
15 |
5 |
|
20 |
|
30 |
20 |
i1 |
|
59 |
3 |
150 |
7 |
30 |
20 |
|
12 |
|
8 |
12 |
i2 |
|
60 |
5 |
120 |
3 |
8 |
3 |
|
6 |
|
3 |
6 |
uC |
|
61 |
7 |
120 |
9 |
11 |
30 |
|
90 |
|
60 |
120 |
uL |
|
62 |
1 |
50 |
1.1 |
1450 |
2.5 |
|
15 |
|
3 |
4 |
iC |
|
63 |
4 |
80 |
0.9 |
9 |
40 |
|
80 |
|
20 |
40 |
uR4 |
|
64 |
6 |
40 |
0.9 |
2.3 |
6 |
|
12 |
|
18 |
8 |
i1 |
|
65 |
7 |
110 |
8 |
9 |
25 |
|
75 |
|
50 |
100 |
i1 |
|
66 |
8 |
150 |
8 |
8 |
15 |
|
60 |
|
750 |
750 |
i2 |
|
67 |
9 |
170 |
0.85 |
8.5 |
10 |
|
25 |
|
50 |
15 |
i3 |
|
68 |
3 |
90 |
4.6 |
46 |
5 |
|
10 |
|
5 |
10 |
uC |
|
69 |
5 |
100 |
0.8 |
8 |
18 |
|
10 |
|
8 |
1 |
i |
|
70 |
2 |
160 |
2.1 |
5.3 |
8 |
|
11 |
|
6 |
2 |
i1 |
|
71 |
10 |
70 |
1.1 |
11 |
5 |
|
7 |
|
5 |
7 |
i |
|
72 |
9 |
160 |
1.1 |
11 |
9 |
|
22.5 |
|
45 |
15 |
i2 |
|
73 |
8 |
180 |
8.5 |
8.5 |
16 |
|
64 |
|
800 |
8 |
i3 |
|
74 |
7 |
130 |
8.5 |
10.5 |
35 |
|
105 |
|
70 |
140 |
i2 |
|
75 |
6 |
50 |
0.95 |
2.4 |
7 |
|
14 |
|
21 |
10 |
i2 |
|
76 |
5 |
120 |
0.85 |
8.5 |
18 |
|
9 |
|
9 |
2 |
iC |
|
77 |
4 |
80 |
0.95 |
9.5 |
30 |
|
20 |
|
10 |
30 |
i1 |
|
78 |
3 |
100 |
4.7 |
47 |
7 |
|
10 |
|
3 |
10 |
i2 |
|
79 |
2 |
160 |
2.2 |
5.5 |
7 |
|
10 |
|
5 |
3 |
uL |
|
80 |
1 |
60 |
1.05 |
1400 |
3 |
|
|
18 |
|
4 |
3 |
iL |
81 |
10 |
80 |
1.15 |
11.5 |
6 |
|
8 |
|
6 |
8 |
i3 |
|
82 |
9 |
150 |
0.9 |
9 |
11 |
|
27.5 |
|
55 |
18 |
i1 |
|
83 |
8 |
160 |
9.5 |
9.5 |
17 |
|
68 |
|
850 |
850 |
i1 |
|
84 |
7 |
140 |
9.5 |
9.5 |
25 |
|
|
75 |
|
50 |
100 |
uL |
85 |
6 |
60 |
0.85 |
2.1 |
8 |
|
|
16 |
|
24 |
11 |
uC |
86 |
5 |
130 |
0.90 |
9 |
16 |
|
|
10 |
|
6 |
2 |
uL |
87 |
4 |
80 |
1.05 |
10.5 |
35 |
|
|
15 |
|
20 |
35 |
i2 |
88 |
3 |
110 |
4.8 |
48 |
8 |
|
|
10 |
|
2 |
10 |
i1 |
89 |
2 |
160 |
2.3 |
5.8 |
9 |
|
|
13 |
|
6 |
3 |
uC |
90 |
1 |
70 |
0.95 |
1350 |
2 |
|
|
13 |
|
3 |
2 |
uR3 |
91 |
10 |
90 |
1.2 |
12 |
5 |
|
|
7 |
|
5 |
7 |
i2 |
92 |
9 |
140 |
0.95 |
9.5 |
12 |
|
|
30 |
|
60 |
20 |
uL |
93 |
8 |
170 |
10.5 |
10.5 |
18 |
|
|
72 |
|
900 |
900 |
uL |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
Окончание табл.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
94 |
7 |
150 |
10.5 |
11 |
40 |
120 |
80 |
160 |
uC |
95 |
6 |
70 |
0.80 |
2 |
5 |
10 |
15 |
7 |
i3 |
96 |
5 |
140 |
0.95 |
9.5 |
17 |
9 |
8 |
2 |
uC |
97 |
4 |
100 |
0.8 |
8 |
60 |
20 |
40 |
60 |
uC |
98 |
3 |
120 |
4.9 |
49 |
9 |
12 |
3 |
12 |
i3 |
99 |
2 |
160 |
2.4 |
6.0 |
4 |
10 |
5 |
4 |
i3 |
100 |
1 |
80 |
0.9 |
1550 |
2.8 |
17 |
3 |
4 |
uR4 |
L |
R1 |
R3 |
|
|
i1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
iL |
|
R1 |
|
|
|
|
Е |
iC |
C |
E R4 i2 |
iL |
L |
R2 |
|
|
|
|
R3 |
i3 |
C |
|
|
|
R2 |
R4 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
Рисунок 1 |
Рисунок 2 |
|
|
R1 |
|
R1 |
R2 |
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
E |
i1 |
i2 |
i3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 R4 |
C |
E |
|
C |
i2 |
i3 i2 L |
|
|
R3 |
|
|
|
i1 |
R4 |
|
|
R3 |
Рисунок 3 |
|
Рисунок 4 |
|
|
||
R1 |
R2 |
|
|
|
R3 |
|
i |
i2 |
C |
i3 i1 L |
i1 |
R1 |
|
E |
|
E |
|
|
|
|
L |
R4 R3 |
|
R4 i4 |
C i2 |
R2 |
|
Рисунок 5 |
|
Рисунок 6 |
|
|
||
9
R1 |
L |
|
R1 |
L |
|
|
|
|
i2 |
|
|
|
i1 |
E ` R3 |
|
R4 |
E |
R3 |
R4 |
|
i1 |
C |
|
|
|
|
C |
R2 |
|
|
|
R2 |
|
i3 |
|
Рисунок 7 |
|
Рисунок 8 |
|
||
R3 |
|
|
R2 |
R1 |
L |
|
|
|
|
|
i1 |
|
i2 |
E |
|
|
|
E |
R3 |
R4 |
|
C |
i2 |
i3 |
L |
|
|
|
i1 R1 |
R4 |
|
|
R2 C |
|
|
i3 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 9 |
|
|
|
Рисунок 10 |
|
||||||
3. Пример решения задачи №1
|
|
|
|
|
R |
Д а н о : E =100 B ; |
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
i 1 |
|
L |
|
|
|
|
L = 10 мГн ; C = 2,5мкФ; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 = 12 Ом ; R= 4 Ом ; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 3 R3 |
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
R2 |
R2 = 6 Ом ; R3 = 12 Ом . |
||||
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н а й т и : i 3(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 11 Заданная схема
3.1 Решение классическим методом
До коммутации i = i 3
E 100
i3 (0-) = = = 5 A ;
R1 |
· R2 |
12 · 6 |
R+ R3 + |
4 + 12 + |
|
R1 |
+ R2 |
12 + 6 |
|
|
10 |