Теоретические основы электротехники

Вид работы:

Контрольная работа
Предмет:

Физика
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

385,93 Кб
Опубликовано:

2012-04-24

Скачать контрольную работу Читать текст online Посмотреть все контрольные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Теоретические основы электротехники

Задача № 1

Расчет сложной электрической цепи постоянного тока

Исходные данные:

Задана сложная электрическая цепь (рисунок. 1.1 - 1.35). Параметры отдельных элементов заданы в таблице 1.1. Вариант расчетной схемы определяется номером студента по списку группы в журнале; вариант задания исходных данных к расчетной схеме определяется номером группы.

Таблица 1.1.

Номер группы	Е1, В	Е2, В	J1, A	J2, A	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом	R6, Ом	Расчетная ветвь
106116	800	500	2,0	1,5	110	120	130	140	150	160	1

Содержание задания:

1 Определить токи в ветвях схемы методом по законам Кирхгофа;

2 Определить токи в ветвях схемы методом контурных токов;

3 Определить токи в ветвях схемы методом наложения. Частичные токи ветвей определить с помощью уравнений, составленных в п.1 или п.2.

4 Рассчитать частичные токи во всех ветвях схемы для источника ЭДС Е₁методом эквивалентных преобразований.

5 Определить токи в ветвях схемы методом узловых потенциалов;

6 Определить ток в заданной расчетной ветви (таблица 1.1) методом эквивалентного генератора напряжения (Е_э,R_э) и эквивалентного генератора тока (J_э,R_э). Проверить соотношение между параметрами по формуле R_э=U_э/J_э;

7 Для метода эквивалентного генератора напряжения рассчитать, составить таблицу значений и построить график функции Р_k = f(R_k) для 1-ой ветви при изменении сопротивления резистора R_k в диапазоне от 0 до десятикратного заданного;

8 Проверить выполнение баланса мощностей SР_ист=SР_пр;

9 Для выбранного контура схемы, включающего два источника ЭДС, рассчитать и построить в масштабе потенциальную диаграмму.

Методические указания:

1 Все результаты расчётов получить с точностью до 4-х значащих цифр.

2 Решение систем алгебраических уравнений выполнить с помощью ЭВМ;

3 Значения токов в ветвях расчетной схемы, определенные различными методами свести в таблицу для сравнения результатов расчета;

4 График Р_k = f(R_k) и потенциальную диаграмму построить на миллиметровой бумаге.

2. Определим токи методом контурных токов:

Ik₁=1,5880 А

Ik₂=-2,5398 А

Ik₃=-0,9346 А

Тогда токи на резисторах:

I₁=Ik₁-Ik₂;₂=Ik₃;₃=Ik₂;₄=Ik₁-J₁;₅=-Ik₂-J₂+Ik₃;₆=Ik₃-Ik₁;

. Определим токи методом наложения

4. Преобразуем схему. Сперва треугольник R₂ -R₅ -R₆преобразуем в звезду

’₂ -R’₃ -R’₄по формулам:

Получим эквивалентную схему:

Определим эквивалентное сопротивление:

Определим разность потенциалов между точками 3, 2, 4 и токи.

Ответ:

5.Определим ток в ветвях схемы методом узловых потенциалов:

6.Определим ток в ветви эквивалентным генератором тока:

Определим эквивалентное сопротивление:

Преобразуем схему. Сперва треугольник R₂ -R₅ -R₆преобразуем в звезду

’₂ -R’₁ -R’₃по формулам:

Получим схему:

Определим ток в ветви эквивалентным генератором напряжения:

Проверим соотношение

7.Для метода эквивалентного генератора напряжения рассчитаем и составим таблицу значений и построим график функции Р₂ = f(R₂) для 1-ой ветви при изменении сопротивления резистора R₂ в диапазоне от 0 до десятикратного заданного.

Имеем

R2,Oм	0	10	55	110	220	244,6	440	660
P2,Вт	0	16,9313	67,294	96,0113	111,8591	112,17	103,0353	88,5192
R2,Oм	880	1100	1320	1540	1760	1980	2000	2200
P2,Вт	76,3648	66,7749	59,1799	53,0696	48,0689	43,910	43,5671	40,403

8.Проверим выполнение баланса мощностей SР_ист=SР_пр;

.Для выбранного контура схемы ABCDEF, включающего два источника ЭДС, рассчитаем и построим в масштабе потенциальную диаграмму.

Задача № 2

Расчет однофазной электрической цепи переменного тока

Исходные данные:

Задана однофазная электрическая цепь (рисунок. 2.1 - 2.33). К зажимам электрической цепи подключен источник синусоидального напряжения u=U_msin(wt+Y_u), В и частотой f =50 Гц. Амплитуда, начальная фаза напряжения и параметры элементов цепи заданы в таблице 2.1. Вариант расчетной схемы определяется номером студента по списку группы в журнале; вариант задания исходных данных к расчетной схеме определяется номером группы.

Таблица 2.1

Номер	Um,	Yu,	R1	R2	R3	L1	L2	C1	C2
группы	В	град.	Ом			мГн		мкФ
106116	141,4	90	25	50	30	79,5	127,2	127,2	79.5

Содержание задания:

1) Начертить расчетную схему электрической цепи для комплексной формы расчета. Рассчитать и представить в комплексной форме входное напряжение и сопротивления ветвей;

2) Определить действующие значения токов в ветвях цепи методом эквивалентных преобразований;

) Определить токи в ветвях цепи методом по законам Кирхгофа;

) Записать уравнение мгновенного значения тока источника;

) Определить показание ваттметра и составить баланс активных и реактивных мощностей;

) Рассчитать напряжения на каждом элементе цепи;

) Построить векторную диаграмму токов, совмещенную с топографической векторной диаграммой напряжений.

Методические указания:

1) Расчеты выполнить в комплексной форме;

2) Все результаты расчётов вещественных, мнимых частей и модулей комплексных величин получить с точностью до 4-х значащих цифр. Значения углов начальных фаз напряжений и токов, а также углов разности фаз комплексных сопротивлений вычислять в градусах и округлять до целых чисел;

) Решение системы алгебраических уравнений в п.3 выполнить с помощью ЭВМ;

) Векторную диаграмму токов, совмещенную с топографической векторной диаграммой напряжений построить на миллиметровой бумаге.

1) Начертим расчетную схему электрической цепи для комплексной формы расчета.

) Определим действующие значения токов в ветвях цепи методом эквивалентных преобразований;

3) Определим токи в ветвях цепи методом по законам Кирхгофа;

) Запишем уравнение мгновенного значения тока источника

5) Определим показание ваттметра и составим баланс активных и реактивных мощностей;

Баланс мощностей выполняется.

6) Рассчитаем напряжения на каждом элементе цепи;

7) Построим векторную диаграмму токов, совмещенную с топографической векторной диаграммой напряжений.

Задача № 3

Расчет сложной электрической цепи переменного тока

Исходные данные:

Задана схема трёхфазной цепи (рисунок 3.1), включающая симметричный трёхфазный генератор с напряжением U_л/U_ф=220/127 В, линию электропередачи с сопротивлением Z_л=R_л+jX_л (Ом) и три приёмника энергии с различными схемами соединения фаз (звезда с нулевым проводом, звезда без нулевого провода и треугольник). Параметры отдельных элементов схемы приведены в комплексной форме Z=R+jX в таблице 3.1.

Варианты заданий для групп:

гр. 106116: №№ 1 - 29 в соответствии с номером по списку группы в журнале;

гр. 106216: №№ (30+N), где N - номер студента по списку группы в журнале;

гр. 106226: №№ (60+N), где N - номер студента по списку группы в журнале;

Содержание задания:

1) Определить линейные и фазные напряжения каждого из приёмников. Расчет провести методом узловых потенциалов в комплексной форме. Решение системы алгебраических комплексных уравнений выполнить на ЭВМ;

2) Определить линейные и фазные токи каждого из приёмников;

) Определить токи в проводах линии электропередачи;

) Выполнить проверку результатов расчета токов приемников и линий, рассчитав их по методу законов Кирхгофа: составить комплексные уравнения и решить их на ЭВМ;

) Определить потерю и падение напряжения в проводах линии;

) Определить активную Р_ист и реактивную Q_ист мощности источника энергии. Определить активную Р_пр и реактивную Q_пр мощности каждого из приёмников энергии и соответственно их суммы SР_пр и SQ_пр. Проверить выполнение балансов активных и реактивных мощностей: Р_ист=SР_пр и Q_ист=SQ_пр;

) Определить показания первой группы ваттметров W₁, W₂ и W₃ и проверить баланс мощностей: W₁+W₂+W₃=P₁+P₂+P₃;

) Определить показания второй группы ваттметров W₄ и W₅ и проверить баланс мощностей: W₄+W₅=P₂+P₃;

) Построить в единой системе координат на миллиметровой бумаге в выбранных масштабах векторную диаграмму токов, совмещенную с топографической векторной диаграммой напряжений.

Методические указания:

1) Все результаты расчётов вещественных, мнимых частей и модулей комплексных величин получить с точностью до 4-х значащих цифр. Значения углов начальных фаз напряжений и токов, а также углов разности фаз комплексных сопротивлений вычислять в градусах и округлять до целых чисел.

Рисунок 3.1

электрический ток напряжение мощность

Таблица 3.1

Вариант	R, X	ZЛ	ZA1	ZB1	ZC1	Z2	ZAB	ZBC	ZCA
1	R	1	13	13	16	17	42	33	44
1	X	3	10	15	-11	15	-25	37	21
2	R	1	16	18	15	19	38	51	45
2	X	4	-12	14	-21	16	-54	27	-32
3	R	2	11	15	18	14	51	24	35
3	X	4	17	-16	14	-19	33	-41	50
4	R	2	15	18	12	18	37	48	52
4	X	3	11	-10	-16	15	54	-27	-30
5	R	2	17	15	20	19	24	57	38
5	X	5	18	-19	11	12	-52	24	41
6	R	1	16	18	21	20	33	61	27
6	X	5	-15	14	-10	-14	49	-20	-49
7	R	2	13	21	23	21	25	31
7	X	6	19	-15	-11	-12	37	-58	52
8	R	3	18	15	17	10	42	67	55
8	X	4	-13	11	16	22	-65	29	-53
9	R	3	32	13	23	24	37	31	67
9	X	5	-12	-28	26	-14	66	-57	40
10	R	3	26	17	15	12	57	40	31
10	X	5	13	34	-19	29	-42	55	-48
11	R	3	32	35	18	27	67	65	28
11	X	6	-14	17	28	-15	43	-37	-61
12	R	2	24	38	19	24	35	70	41
12	X	7	16	-11	-31	36	-71	33	47
13	R	3	27	32	22	35	64	52	39
13	X	7	-18	15	33	-21	86	-63	57
14	R	3	22	29	17	21	85	83	46
14	X	6	25	-14	-31	33	-42	51	-68
15	R	4	25	18	11	19	77	39	82
15	X	5	-16	-32	35	-35	62	-79	47
16	R	4	37	33	32	38	51	44	76
16	X	6	19	-16	-37	25	84	-81	52
17	R	4	14	37	27	31	61	76	85
17	X	7	36	-21	-34	29	-82	51	-40
18	R	4	29	30	17	25	94	38	62
18	X	8	18	-14	28	36	-56	91	58
19	R	5	33	19	21	37	55	97	86
19	X	6	-24	35	34	-27	105	-68	45
20	R	5	35	42	27	27	108	102	62
20	X	7	37	21	-38	39	-75	76	-104
21	R	4	32	47	17	42	74	117	103
21	X	9	39	-14	-41	-38	114	-54	78
22	R	4	31	38	29	31	71	128	84
22	X	10	47	-18	-46	-45	122	57	-114
23	R	5	41	47	31	42	86	121	72
23	X	7	-19	24	37	-16	115	-68	-125
24	R	5	45	34	27	37	77	81	99
24	X	8	-20	-39	41	-28	127	104
25	R	5	48	44	14	33	124	122	64
25	X	9	19	-26	-46	-42	78	-87	131
26	R	5	45	51	22	34	122	83	57
26	X	10	24	18	-38	45	-75	96	-128
27	R	5	36	52	19	43	84	76	131
27	X	11	-44	-24	37	-26	114	-123	42
28	R	6	52	38	67	48	104	95	74
28	X	7	42	-45	18	25	-121	132	-108
29	R	6	47	56	19	50	114	135	87
29	X	8	-28	21	61	-28	129	-102	-122
30	R	6	39	64	47	31	118	62	131
30	X	9	45	23	-52	54	-87	142	-93
31	R	6	48	32	55	36	153	144	76
31	X	10	-52	-62	24	-53	79	-88	134
32	R	7	55	37	46	42	96	128	85
32	X	7	-24	44	-32	48	-134	106	142
33	R	7	58	43	64	37	153	124	136
33	X	8	37	-47	31	-58	78	112	-107
34	R	7	32	48	51	48	146	69	146
34	X	9	-43	35	-24	39	-85	156	98
35	R	7	25	52	56	44	67	132	98
35	X	10	65	-23	28	-29	153	-117	-152
36	R	6	54	63	38	57	87	89	159
36	X	11	-42	45	51	34	-127	146	-74
37	R	6	25	72	52	62	124	133	167
37	X	12	61	28	-57	39	137	142	-112
38	R	6	32	69	29	41	118	87	103
38	X	13	-58	37	64	-52	148	-171	156
39	R	6	59	34	65	35	98	116	172
39	X	14	21	-26	38	67	-154	168	-126
40	R	7	45	52	71	51	104	121	167
40	X	10	48	-45	23	-37	124	-136	-89
41	R	7	65	27	59	62	126	117	163
41	X	11	-28	62	-35	27	-147	143	103
42	R	7	38	65	33	32	145	97
42	X	12	46	-26	-57	-61	132	-137	164
43	R	7	62	48	51	62	124	114	171
43	X	13	-25	-53	38	45	-163	153	-89
44	R	7	71	64	28	56	1`16	157	127
44	X	14	32	-36	57	63	186	-103	135
45	R	8	64	37	26	38	163	105	166
45	X	8	-45	53	-63	57	-118	157	102
46	R	8	72	68	55	42	31	116	102
46	X	9	32	51	-65	-66	-178	-162	-111
47	R	8	54	37	52	44	188	117	122
47	X	10	-45	-62	38	59	-106	164	138
48	R	8	64	42	37	53	194	171	108
48	X	11	31	-58	43	-58	109	-102	-162
49	R	8	38	69	45	61	186	101	111
49	X	12	-65	24	-56	38	-145	166	148
50	R	8	46	38	32	57	162	175	166
50	X	13	42	-54	64	-45	149	-118	112
51	R	5	36	41	51	28	133	162	131
51	X	8	54	52	-33	61	147	-129	-159
52	R	5	42	52	27	61	162	135	177
52	X	9	-38	36	51	-38	-144	108	132
53	R	5	45	51	32	34	122	87	76
53	X	10	24	28	-38	45	-89	122	-128
54	R	5	23	34	39	52	143	136	126
54	X	11	-47	51	-45	-34	95	112	-122
55	R	5	54	37	28	38	103	124	99
55	X	12	32	-46	44	49	-133	-89	138
56	R	5	26	53	36	28	141	103	143
56	X	13	41	34	-53	-58	109	127	-98
57	R	5	44	38	27	39	132	114	108
57	X	14	-47	51	62	-48	-97	138	146
58	R	5	36	57	28	61	144	89	79
58	X	15	48	-37	-51	37	103	-119	138
59	R	5	57	42	37	28	121	96	148
59	X	16	-31	46	55	-53	97	133	108	R	6	44	33	62	46	107	109	113
60	X	8	37	-51	-32	51	-148	155	126
61	R	6	51	62	51	51	162	106	171
61	X	9	45	33	-42	-38	121	-142	102
62	R	6	31	44	45	37	141	84	98
62	X	10	44	-29	-27	32	96	-132	118
63	R	6	34	42	28	48	109	116	125
63	X	11	-29	31	46	-37	127	-143	98
64	R	6	46	56	51	32	99	89	149
64	X	12	34	-39	47	36	-142	134	-107
65	R	6	56	48	29	38	114	124	157
65	X	13	41	-43	58	-47	-116	142	87
66	R	6	36	44	32	28	108	103	142
66	X	14	-56	41	-49	52	118	-137	-105
67	R	6	61	37	51	51	122	138	139
67	X	15	32	-47	27	-37	-98	113	108
68	R	7	39	28	32	36	107	79	137
68	X	10	-42	36	-54	38	88	-120	-101
69	R	7	28	38	41	55	112	107	154
69	X	11	46	-44	37	-38	125	135	-87
70	R	7	39	56	31	26	129	114	102
70	X	12	48	29	-61	52	131	-98	-133
71	R	7	52	28	37	32	102	121	156
71	X	13	-32	44	51	-48	-128	145	87
72	R	7	47	39	41`	51	137	124	118
72	X	14	56	-52	-62	39	145	-151	157
73	R	7	55	36	68	56	118	107	128
73	X	15	42	-61	27	-41	-156	159	142
74	R	7	48	31	45	39	154	135	171
74	X	16	-62	65	47	56	124	-162	-97
75	R	8	37	56	39	34	167	108	177
75	X	11	64	-47	51	-65	-131	174	116
76	R	8	47	39	67	61	122	181	153
76	X	12	-56	61	34	-52	176	-98	132
77	R	8	66	55	51	42	138	118	146
77	13	48	-71	-67	44	-165	173	-152
78	R	8	54	32	45	39	141	134	156
78	X	14	-43	67	56	-61	155	-167	133
79	R	8	38	46	51	54	133	109	116
79	X	15	57	-36	43	-64	-146	175	171
80	R	8	45	54	59	37	145	152	107
80	X	16	38	36	-41	68	154	-161	-165
81	R	9	49	63	54	61	175	168	172
81	X	12	62	-47	58	-51	133	-182	148
82	R	9	41	38	63	54	172	148	139
82	X	13	-55	62	41	39	-154	-162	157
83	R	9	48	71	52	43	137	181	168
83	X	14	67	-32	41	-54	167	145	-137
84	R	9	41	53	38	67	162	133	157
84	X	15	-65	49	-71	38	146	-171	137
85	R	8	64	37	26	38	163	105	166
85	X	8	-45	53	-63	57	-118	157	102
86	R	8	72	68	55	42	31	116	102
86	X	9	32	51	-65	-66	-178	-162	-111
87	R	8	54	37	52	44	188	117	122
87	X	10	-45	-62	38	59	-106	164	138
88	R	8	64	42	37	53	194	171	108
88	X	11	31	-58	43	-58	109	-102	-162
89	R	8	38	69	45	61	186	101	111
89	X	12	-65	24	-56	38	-145	166	148
90	R	8	46	38	32	57	162	175	166
90	X	13	42	-54	64	-45	149	-118	112
91	R	5	36	41	51	28	133	162	131
91	X	8	54	52	-33	61	147	-129	-159
92	R	5	42	52	27	61	162	135	177
92	X	9	-38	36	51	-38	-144	108	132
93	R	5	45	51	32	34	122	87	76
93	X	10	24	28	-38	45	-89	122	-128
94	R	5	23	34	39	52	143	136	126
94	X	11	-47	51	-45	-34	95	112	-122
95	R	53	51	49	72	177	156	142
95	X	16	64	-58	67	49	-138	144	-152
96	R	5	45	42	27	27	108	102	62
96	X	7	37	21	-38	59	-75	86	-104
97	R	4	32	47	17	52	74	117	103
97	X	9	39	-34	-41	-38	114	-54	78
98	R	4	31	38	29	31	71	128	84
98	X	10	37	-48	-46	-45	122	57	-114
99	R	5	41	47	31	42	76	121	72
99	X	7	-29	24	37	-26	115	-68	-125
100	R	5	45	34	27	37	67	81	99
100	X	8	-20	-39	41	-28	107	-124	104
101	R	5	48	44	24	33	124	122	64
101	X	9	29	-26	-46	-42	78	-87	131
102	R	5	45	51	22	34	112	83	57
102	X	10	24	28	-38	45	-75	96	-128
103	R	5	36	52	29	43	84	76	121
103	X	11	-34	-24	37	-36	114	-113	42
104	R	6	52	38	57	48	104	95	74
104	X	7	42	-45	28	25	-121	132	-108
105	R	6	47	46	29	50	114	115	87
105	X	8	-28	21	51	-28	129	-102	-122
106	R	6	39	64	47	31	118	62	131
106	X	9	45	23	-52	54	-87	142	-93
107	R	6	48	32	55	36	153	144	76
107	X	10	-52	-62	24	-53	79	-88	134
108	R	7	55	37	46	42	96	128	85
108	X	7	-24	44	-32	48	-134	106	142
109	R	7	58	43	64	37	153	124	136
109	X	8	37	-47	31	-58	78	112	-107
110	R	7	32	48	51	48	146	69	146
110	X	9	-43	35	-24	39	-85	156	98
111	R	7	25	52	56	44	67	132	98
111	X	10	65	-23	28	-29	153	-117	-152
112	R	6	54	63	38	57	87	89	159
112	X	11	45	51	34	-127	146	-74
113	R	6	25	72	52	62	124	133	167
113	X	12	61	28	-57	39	137	142	-112
114	R	6	32	69	29	41	118	87	103
114	X	13	-58	37	64	-52	148	-171	156
115	R	5	48	44	24	33	114	122	64
115	X	9	19	-26	-46	-42	78	-87	121
116	R	5	45	51	22	34	125	83	57
116	X	10	24	28	-38	45	-75	96	-128
117	R	5	36	52	29	43	94	76	131
117	X	11	-44	-24	37	-26	114	-113	42
118	R	6	52	38	67	48	104	95	74
118	X	7	46	-45	28	25	-121	132	-108
119	R	6	47	56	29	50	114	135	87
119	X	8	-28	21	61	-28	129	-102	-122
120	R	6	39	64	47	31	118	62	111
120	X	9	45	26	-52	54	-87	142	-93
121	R	6	38	32	55	36	153	144	76
121	X	10	-52	-67	24	-53	89	-88	134
122	R	7	45	27	46	42	96	118	85
122	X	7	-24	44	-32	48	-134	106	132
123	R	7	58	43	64	37	143	124	126
123	X	8	37	-47	41	-58	78	112	-107
124	R	7	42	48	51	48	146	69	146
124	X	9	-43	38	-24	39	-85	156	98
125	R	7	25	42	36	44	67	132	98
125	X	10	55	-23	28	-29	143	-117	-142

Теоретические основы электротехники