Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Bulashenko_C4

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
4.03 Mб
Скачать

12.Основи теорії кіл: підручник для студентів вищих навчальних закладів / Ю. О. Коваль, Л. В. Гринченко, І. О. Милютченко, О. І. Рибін / за заг. редакцією В. М. Шокала та В. І. Правди. – Х.: Компанія СМІТ, 2008. – Ч.1 – 432с.

13.Методичні вказівки до практичних робіт на тему «Розрахунок електричних кіл постійного струму» з дисципліни «Теорія електричних та магнітних кіл» / Укладач А.В. Булашенко. - Суми:Вид-во СумДУ, 2010. – 81с.

14.Методичні вказівки до виконання розрахункової роботи з дисципліни «Теорія електричних та магнітних кіл» на темою «Розрахунок лінійних електричних кіл в усталених режимах» / Укладач А. В. Булашенко. – Суми: Вид-во СумДУ,

2010. – 87с.

15.Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Теорія електричних та магнітних кіл» на тему «Розрахунок перехідних процесів у лінійних електричних колах із зосередженими параметрами» / Укладач А. В. Булашенко.

– Суми: Вид-во СумДУ, 2008. – 78 с.

16.Теоретичні основи електротехніки: підручник: у 3 т. / за заг. ред. І. М. Чиженка, В. С. Бойко. - К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка», 2004. - Т. 1.: Усталений режим лінійних електричних кіл із зосередженими параметрами. –272с.

17.Теоретичні основи електротехніки: підручник: у 3 т. / за заг. ред. І. М. Чиженка, В. С. Бойко. - К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка», 2008. - Т. 2.: Перехідні процеси у лінійних електричних колах, нелінійнійні кола. –224с.

18.Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з дисципліни «Теорія електричних та магнітних кіл» на темою «Розрахунок перехідних процесів у лінійних електричних колах із зосередженими параметрами» / Укладач А. В. Булашенко. – Суми: Вид-во СумДУ, 2008. – 86с.

19.Новгородцев А. Б. 30 лекций по теории электрических цепей. – СПб.: Политехника, 1995. – 520с.

161

20.Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Теорія електричних та магнітних кіл» за темою «Усталені режими у лінійних електричних колах із зосередженими параметрами» / Укладач А. В. Булашенко. – Суми: Вид-во: СумДУ, 2008. – 70с.

21.Методичні вказівки до практичних робіт на тему «Розрахунок електричних кіл несинусоїдального періодичного струму» з дисципліни «Теорія електричних та магнітних кіл» / Укладач А.В. Булашенко. - Суми:Вид-во СумДУ, 2010. – 38с.

22.Методичні вказівки до самостійного вивчення теми «Лінійні електричні кола трифазного струму» з дисципліни «Теорія електричних та магнітних кіл» / Укладач А.В. Булашенко - Суми:Вид-во СумДУ, 2010. – 64с.

23.Теорія електричних та магнітних кіл: конспект лекцій у 5-ти частинах. – Частина 1: Лінійні електричні кола опстійного та змінного струму / Укладач А.В. Булашенко - Суми:Видво СумДУ, 2010. – 177с.

24.Теорія електричних та магнітних кіл: конспект лекцій у 5-ти частинах. – Частина 2: Складні лінійні та нелінійні електричні кола змінного струму / Укладач А.В. Булашенко - Су- ми:Вид-во СумДУ, 2010. – 175с.

25.Теорія електричних та магнітних кіл: Конспект лекцій у 5-ти частинах. – Частина 3: Перехідні процеси у лінійних електричних колах із зосередженими параметрами / Укладач А.В. Булашенко - Суми:Вид-во СумДУ, 2010. – 212с.

26.Методичні вказівки на до самостійного вивчення теми «Частотний метод та метод змінних стану аналізу перехідних

процесів у лінійних електричних колах та моделювання перехідних процесів у Electronics Workbench 5.12» з дисципліни «Теорія електричних та магнітних кіл» / Укладач А. В. Булашенко - Суми:Вид-во СумДУ, 2010. – 137с.

162

ДОДАТОК А

(довідковий)

Розрахунок лінійних електричних кіл постійного струму

Для схеми, що зображена на рис. А.1 необхідно розрахувати всі струми, якщо задані такі параметри елементів кола

R1=45 Ом,R2=60 Ом,R3=33 Ом,

R4=60 Ом, R4=20 Ом, R5=21

Ом, R6=50 Ом, R6=25 Ом.,

E1=0 В, E2=52,5 В, E3=22,5 В J1= 0 В, J2= 0,3 В, J3=0 В.

Рисунок А.1

Розв’язання

А.1 Перетворення загальної схеми за варіантом

R

R

 

R

50

25 75

Замінимо резистори

''

,

'''

зі схеми,

що зображена на

66

66

 

66

 

 

 

рис. А.,1 одним (рис. А.2)

 

 

 

 

 

 

R6 R6'

R6''

 

50

25

75

Ом

Рисунок А.2

Рисунок А.3

Перетворимо джерело струму зі схеми, що зображена на рис. А.2, на джерело напруги (рис. А.3)

EE

J 2 R2

18

В, R4

 

R4

R4

 

60

20

15

Ом.

 

R4

R

60

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

163

 

 

 

 

 

 

Продовження додатка А

А.2 Розрахунки невідомих струмів у гілках за законами Кірхгофа

а) Для схеми 2: число гілок-8; число гілок з відомими струма- ми-1 (гілки з J2); невідомих струмів у гілках 8-1=7; система повинна містити 7 рівнянь (за кількістю невідомих струмів), число вузлів a,b,c,d,m дорівнює 5, число рівнянь за I законом Кірхгофа повинне бути 5-1=4, оскільки один з вузлів заземлений. У схемі 2, де є гілки без опору bm, потрібно заземлити один з вузлів цієї гілки. Для складання рівнянь за II законом Кірхгофа потрібно 7-4=3 рівняння. Складемо граф схеми (джерела енергії у графі представляємо своїми внут-

рішніми опорами RE 0, RJ

, резистори R не зображуються)

рис.3.

 

Рисунок А.4 – Ненаправлений граф схеми

2

Рівняння за II законом Кірхгофа складаються для гнізд графа. Напрямок обходу контурів можна вибирати довільно. Розв’язуючи

систему, знаходимо невідомі струми I1, I2 , IR2 , I3, I4 , I5, I6 ( за

завданням розв’язувати систему не потрібно).

б) Для схеми 3: Число невідомих струмів - 6, число вузлів – 4, число рівнянь за I законом Кірхгофа 4-1=3, число рівнянь за II законом Кірхгофа 6-3=3. Контури та напрямки обходу вибираємо за графом схеми (рис.А.5).

164

Продовження додатка А

 

a

I3

I4

I5

 

 

 

c

I1

I5

I6

 

d

I6

I2

I 3

 

I

 

I5R5

I1R1

 

II

 

I4R4

I2R2

 

I1R1 I6R6

Рисунок А.5

III

 

 

 

0

I4R4

I3R3 I2R2

0

E2 EЭ E3 EЭ E2

Розв’язуючи систему, знаходимо струми I1, I2, I3, I4, I5, I6 (за завданням, розв’язуювати систему не потрібно).

А.3 Розрахунки невідомих струмів у гілках МКС

Число рівнянь системи МКС дорівнює числу рівнянь за II законом Кірхгофа. У контурах I, II, III прохо-

дять невідомі контурні струми I11,

I22, I33, які і є невідомими система-

ми. У гілці із джерелом струму проходить відомий струм J2, який створює у контурі відомий контурний струм J22=J2=0,3 A (схема 2) рис. А.2.

Рисунок А.2

Складемо систему рівнянь за методом контурних струмів

I11 (R5

R1 R4 ) I 22 R4 I33 R1

0,

 

I11 R4

I 22 (R4

R2

R3 ) I33 R2

J 22 R2

E2 E3 ,

I11 R1

I 22 R2

I33 (R1

R6 R2 )

J 22 R2

E2 ,

або перенесемо J 22 R2

J 2 R2

EE

у праву частину

I11 (R5

R1 R4 ) I 22 R4 I33 R1

0,

 

I11 R4

I 22 (R4

R2

R3 ) I33 R2

E2

E3 EE ,

I11 R1

I 22 R2

I33 (R1

R6

R2 )

E2

EE ,

 

 

 

165

 

 

 

Продовження додатка А

У такому вигляді система відповідає схемі 3. Запишемо систему у матричній формі.

R5 R1 R4

R4

R1

I11

 

0

R4

R4 R2 R3

R2

I 22

E2

E3 EE .

R1

R2

R1 R2

R6 I33

E2

EE

Матриця у числах:

81

15

45

I11

0

15

108

60

I 22

12 .

45

60

180

I33

34.5

Розв’язуючи систему щодо невідомих, знаходимо контурні

струми I11 0.142 А, I 22

0.042 А,

I33

0.241А, а тоді за прин-

ципом накладення виражаємо через них струми у гілках. Якщо контурний струм проходить згідно із прийнятим напрямком струму, то він береться зі знаком плюс і навпаки

 

I1

I33 I11

0.099А, I2

I33

I22

0.198А,

I3 I 22

0.042А, I 4

I11

I 22

0.099 А,

I5

I11

0.142А,

I6

I33

0.241А,

I R2

I33

I22

J 2

0.498А.

А.4 Розрахунки невідомих струмів у гілках МВП

Число рівнянь системи дорівнює числу рівнянь за I зако-

ном Кірхгофа. Невідомими системи є невідомі потенціали вуз-

лів. Потенціал одного з вузлів беремо таким, що дорівнює 0. У схемі, де є гілки, що містить тільки Е, потрібно вибирати за нуль потенціал одного з вузлів цієї гілки.

Для схеми 2: b 0 , m b E2 52.5B невідомими будуть a c і d .

166

Продовження додатка А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запишемо систему для МВП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

E3

 

,

 

 

 

 

a R

R

4

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

c R

d

R

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a R

 

 

c

 

R

R

6

 

 

 

 

R

 

 

d R

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

1

J

 

E3

.

a

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

R

 

R

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

R

 

 

R

 

 

 

 

R

 

 

R

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

6

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

Для схеми 3:

 

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

R

4

 

 

 

 

R

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

R

c R

 

 

 

R

6

 

 

5

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a R

 

c R

6

 

 

 

d

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Системи еквівалентні, тому що

Система в матричній формі:

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

E3

,

 

 

 

 

 

 

 

 

c R

 

d R

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

d R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

EE

 

E2

 

 

E3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3 R2

 

R6

 

 

 

 

R2

 

 

 

R3

 

 

EE

E2

 

 

EE

 

 

E2

 

J

 

 

 

E2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

R2

 

 

R2

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

E3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

R4

R5

 

 

 

 

R5

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

R5

 

 

R1

 

R6

R5

 

 

 

 

R6

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

1

 

 

1

d

2

R2

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

R6

 

 

R3

R2

R6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язуючи систему щодо невідомих, знаходимо невідомі

потенціали вузлів:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

= -1,489 B

 

c = -4,472 B

 

d = -22,579 В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

167

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продовження додатка А

Виражаємо струми у гілках за законом Ома

 

I

 

 

b

c

0.099 А, I 4

 

 

b

 

a

0.099 А,

 

1

 

R1

 

 

 

 

 

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

c d

 

 

0.241 А,

I3

d

a

E3

 

0.042 А,

6

 

 

R6

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I5

 

 

c

a

0.142 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За схемою 2:

I R 2

 

 

 

d

 

m

 

 

 

d

(

E2 )

 

0.498 А,

 

 

 

R2

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I 2

 

I R 2

J 2

0.198 А.

 

 

 

За схемою 3: I

 

 

 

d

 

b

 

E2

EE

 

0.198 А.

 

2

 

 

 

 

 

 

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А.5 Порівняльна таблиця результатів розрахунків струмів

 

I1, A

I2, A

IR2, A

I3, A

I4, A

I5, A

I6, A

МКС

0,099

0,198

0,498

0,042

0,099

-0,142

0,241

МВП

0,099

0,198

0,498

0,042

0,099

-0,142

0,241

 

 

 

 

 

 

 

 

А.6 Баланс потужностей

Перевіримо виконання балансу потужності у схемі 2, розраховуючи потужності споживачів та джерел.

Розрахуємо напругу

Udm I R2 R2 29.92 В.

Потужність споживачів

P

I 2 R

I 2 R

2

I 2 R

I 2 R

4

I 2 R

I 2 R

6

20.36

Вт.

R

1

1

2

3

3

4

5

5

6

 

 

Потужність джерел

PE E2 I2 E3 I3 J 2Udm 20.36 Вт.

Оскільки потужність споживачів та джерел однакові, отже баланс потужності сходиться.

168

Продовження додатка А

А.7 Розрахунки I1 для схеми 2 МЕГ

Візьмемо R1 , тобто розглянемо схему 3 у режимі ХХ. Оде-

ржимо схему рис. А.7, відповідну до еквівалентного генератора. Це нова схема 4, у якій вибираємо напрямки нових струмів

Ia хх , Ib хх , Ic хх , Idxx . У

ній три вузли

a, m, d. Ви-

ходить, МВП

відповідає

система 2 рівнянь. МКТ також відповідає система 2 рівнянь (див. рис. 8.А), оскільки у схемі 2 контуру з невідомими контурними струмами I11xx та I22 xx .

Рисунок А.7 – Контурні струми у схемі 2

Схемі 3 буде відповідати система: МКТ – 2 рівняння, МУП – 1 рівняння). Гілки з J2 створює відомий контурний

струм J22=J2 .

 

 

а)

Система

МУП:

візьмемо

d 0 (рис.А.8).

Рисунок А.8 – Граф схеми для МКТ

Складемо систему рівняннь за МВП

 

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

1

 

 

E3

 

E2

,

a.xx R R

4

R R

6

 

 

m.xx R

 

 

 

R R

4

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

4

3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

 

 

 

 

E2

 

J 2 .

 

 

a.xx

 

R4

 

m.xx

 

R2

R4

 

 

 

 

 

 

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

169

Продовження додатка А

Матриця в числах

0.107 0.067

0.067 0.083

a.xx

m.xx

4.1823.8 .

З системи знаходимо такі значення потенціалів

a.xx

21.12B,

m.xx

28.7 B.

 

 

Через значення знайдених потенціалів знаходимо значення струмів

I a.xx

 

a.xx 0 E3

 

0.041 А, Ib.xx

 

a.xx

m.xx E2

 

0.178 А,

 

R3

 

 

 

 

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I c.xx

 

a.xx

0

0.22 А,

Id .xx

Ib.xx

J 2

0.478А.

 

 

 

 

 

 

 

R5

 

R6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) Система МКС (рис. А.8):

 

 

 

 

 

 

 

 

I11.xx (R4

R2

R3 )

I 22.xx (R4

R2

R3 )

J 2 R2

E3 E2 ,

 

 

I11.xx (R4

 

R2 ) I 22.xx (R4

R2

R5 R6 ) J 2 R2

 

E2 .

 

Перенесемо в праву частину рівняння в цифрах J2R2 і

складемо матричні рівняння

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

108

75

I11.xx

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

75

171

I 22.xx

 

34.5 .

 

 

 

Знайдемо струми

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I11.xx 0.041В,

I 22.xx

0.22В.

 

 

 

Виражаємо струми у гілках через контурні

 

 

Ia.xx

I11.xx

0.041А,

Ib.xx

I11.xx

I

Ic.xx I 22.xx

0.22А, Id .xx

I11.xx

I22.xx

J

22.xx

2

0.178А, 0.478А.

в) Прирівняємо струми у гілках, отримані МВП і МКС.

г) Знаходимо U

bc xx

( тому що струм I

I

bc

у схемах 2 і 3). Розрахо-

 

1

 

 

вуємо його за 2 різними шляхами, роблячи перехід від другої точки «с» до першої «b». Зміну потенціалів на елементах враховуємо за законом Ома (рис. А.7).

170

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]