Требования к содержанию пояснительной записки РГЗ 1 глава

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО РЫБОЛОВСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

 

А.Б. Власов, З.Н. Черкесова

 

Задачи и методы их решения по курсу

²Электротехника и электроника²

Допущено Ученым советом университета
в качестве учебного пособия для курсантов и студентов

по дисциплинам

“Электротехника и электроника”

“Общая электротехника и электроника”,

для специальностей

180404.65 ²Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики², 160905.65 ²Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования², 210302.65 ²Радиотехника², 130404.65 ²Подземные разработки месторождений полезных ископаемых², 230105.65 ²Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем² и других

Мурманск

УДК 621.382 (075)

ББК 32.85 + 32.844

Власов, А.Б., Черкесова З.Н. ²Задачи и методы их решения по курсу ²Электротехника и электроника², Учеб. пособие по дисциплинам ²Электротехника и электроника², ²Общая электротехника и электроника²: Учеб. пособие для специальностей 180404.65 ²Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики², 160905.65 ²Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования², 210302.65 ²Радиотехника², 230105.65 ²Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем², 130404.65 ²Подземные разработки месторождений полезных ископаемых² и других: 260302.65; 260501.65; 180103.65; 270112;180402 / А.Б. Власов, З.Н. Черкесова. - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2009. – 111 с.

 

Представлены материалы для самостоятельной работы студентов в процессе обучения курса ²Электротехника и электроника². Рассмотрены вопросы методов решения задач по различным разделам. Предназначено в качестве дополнительного материала по самостоятельной работы для студентов всех форм обучения, обучающихся по специальностям ²Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики², ²Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования², ²Радиотехника², ²Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем² и других.

 

It is intended for the students of the following specialities: 180404.65 “Operation of Ship Electrical Equipment and Automation”, 160905.65 “Technical Maintenance of Transport Radio Equipment”, 210302.65 “Radio Engineering” and etc.

 

Илл. 39; список лит. – 22 названий.

 

Рецензенты:

Артеменко С.И., председатель НТС инжиниринговой фирмы ²Энергоконсультант²;

И. Л. Бродский, профессор Мурманского областного института повышения

квалификации работников образования и культуры;

 

 

Анатолий Борисович Власов

Черкесова Зинаида Николаевна

²Задачи и методы их решения по курсу ²Электротехника и электроника²

В авторской редакции

©Анатолий Борисович Власов

©Зинаида Николаевна Черкесова

©Мурманский государственный

Технический университет, 2009

ISBN

Введение

Учебное пособие включает задания к выполнению контрольных, расчетно-графических работ (РГЗ) по курсам ²Теоретические основы электротехники², ²Электротехника и электроника² и методы их решения.

Учебное пособие представляет материалы и рекомендации по самостоятельной работе по курсу ²Электротехника и электроника².

Студенты различных специальностей выполняют необходимое количество контрольных работ (РГЗ), в строгом соответствии с указанием преподавателя, который определяет:

- сроки представления работ,

- перечень задач и этапов, выполняемых в течение семестра.

Каждый студент выполняет один из N вариантов, предлагаемых в соответствующем задании. Номер варианта выбирается по указанию преподавателя или по двум последним цифрам шифра зачетной книжки (для заочников).

Для повышения понимания, степени усвоения материала и проверки решения каждая задача решается поэтапно и имеет пример решения. Студентам предлагается по мере решения индивидуального варианта сверять свои действия с решенным примером.

В конце решения каждой задачи должна быть приведена таблица с окончательными ответами к каждому пункту этапа решения.

Требования к оформлению пояснительной записки РГЗ

1.1. Запрещается выполнять контрольные работы путем ксеро- или копирования текстов на ЭВМ и распечатыванием их на принтерах. Материалы, представленные в форме машинной распечатки, к рассмотрению не принимаются и не рассматриваются преподавателем.

1.2. РГЗ выполняется в стандартной тетради (в клеточку) с полями не менее 30 мм.

1.3. Обложка работы оформляется (можно ручкой) в соответствии с образцом (см. приложение), на котором ставится дата сдачи работы, роспись студента и т.п.

Требования к содержанию пояснительной записки РГЗ

2.1. При решении задачи, приведенной в перечне задач, необходимых для решения в течение семестра в Пояснительной записке (далее, Записка) первоначально приводятся: полное условие (текст) поставленной задачи, исходная схема, номер варианта, задание варианта (данные для расчета), краткая запись задачи и т.п.

2.2. Решение задачи начинается с расчетной схемы, включающей в себя указание на положительные направления токов и напряжений, обозначений потенциалов узлов и т.п.

Все схемы должны быть выполнены аккуратно, в крупном масштабе, при помощи чертежных элементов на обычных листах тетради или миллиметровой бумаги, вклеиваемой в записку.

При вычерчивании схемы (под линейку) необходимо пользоваться соответствующими ГОСТами. Условные обозначения элементов схемы, как правило, располагаются над элементами или справа от них.

2.3. Расчеты следует проводить поэтапно, в соответствии с предлагаемым алгоритмом (по пунктам таблицы этапа), не пропуская каждый пункт и выделяя каждый этап (пункт) соответствующим номером и подзаголовком, например: ²3. Расчет переходного процесса в цепи классическим способом², ²3.3. Составление характеристического уравнения² и т.д. Каждый пункт должен сопровождаться пояснением, например: ²из выражения… следует…; производим расчет …².

2.4. Все уравнения и формулы следует записывать в общем виде, затем производить подстановку числовых значений, приводя все промежуточные вычисления.

Запись окончательного ответа без промежуточных значений не допускается.

2.5. Любая физическая величина должна быть приведена со своей размерностью (в СИ или производных единицах).

2.6. Все параметры, постоянные, переменные, входящие в используемые формулы, рисунки и схемы должны быть подробно описаны, включая их размерности.

2.7. В тексте не допускаются сокращения слов, кроме общепринятых.

2.8. В том случае, когда производится расчет промежуточной схемы, то эта часть схемы должна быть приведена перед началом расчета.

2.9. Промежуточные результаты расчетов и конечный результат (с точностью до второй-третьей значащей цифры) необходимо приводить в отдельных строках и выделять из общего текста.

2.10. Графические зависимости (графики) следует строить на миллиметровой бумаге в масштабе, выбранном в соответствии с ГОСТом.

При построении графиков следует по осям координат наносить равномерные шкалы, указывать величины, откладываемые по осям и единицы их измерения. Весь график в целом и отдельные кривые, показываемый на нем, должны иметь названия. Если на графике приведено несколько функций, то они подписываются и поясняются.

Для графиков, построенных по точкам, составляют и приводят таблицу, в которой приведены все числовые значения (до третьей значащей цифры). Таблица должна иметь название и располагаться рядом с графиком.

2.11. При построении графиков в формате Excel выполняются все требования п. 2.10. Допускается представление таблиц и графиков в формате Excel, моделей схем и осциллограмм в формате Workbench, Matlab, вклеенных в пояснительную записку.

2.12. Все математические расчеты, схемы, графики, которые получены в ходе расчета РГЗ, должны сопровождаться текстом, который объясняет те или иные преобразования и формулы, выбор масштабов и т.п.

2.13. Векторные и топографические диаграммы токов и напряжений, требуемые в условии задачи, должны быть построены в соответствии с выбранным масштабом осей с помощью линейки и транспортира.

2.14. Каждая задача Записки должна заканчиваться выводами и приведением таблицы, в которой и в полной мере, но лаконично, описаны все искомые параметры и элементы, заданные в алгоритме задания.

2.15. В том случае, когда рекомендуется использование какой либо инженерной программы, необходимо приложить напечатанные схемы, результаты исследования, временные диаграммы и т.п., к пояснительной записке.

2.16. Пояснительная записка сдается в сроки, определяемые графиком учебного процесса.

2.17. После проверки, материалы РГЗ защищаются лично учащимся в сроки, определяемые графиком учебного процесса.

2.18. Защита РГЗ предполагает безусловное понимание теоретического материала, умение оперативно производить вычисления по этапам, предлагаемым в пособии.

Раздел 1. ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ

²ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА²

Задача № 1.1

Параметры схемы, показанной на рис. 1.1, а, приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Задание к задаче 1.1

Параметры	Последняя цифра номера зачетки	Пример
E 1, В
E 2, В
E 3, В
I эг	I 3	I 2	I 1	I 3	I 2	I 1	I 3	I 3	I 1	I 2	I 2
	Предпоследняя цифра номера зачетки
R 1, Oм
R 2, Ом
R 3, Ом

Определить:

- значения токов всех ветвей электрической схемы, пользуясь методами: применения законов Кирхгофа, узлового напряжения (двух узлов), эквивалентного генератора (в цепи с током I _эг);

- баланс активной мощности источников и приемников энергии.

Рис. 1.1. Схемы (а, б, в) задаче № 1.1

Этапы решения задачи № 1.1

Для электрической схемы, соответствующей номеру варианта, выполнить этапы расчета, представленные в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Этапы расчета задачи № 1.1

№	Задание	Формула	Пример
	Зарисовать схему и записать задание, соответствующее номеру варианта (рис. 1.1, а; табл. 1.1)
	Определение токов в ветвях с различными методами
	Метод с использованием законов Кирхгофа предполагает составление уравнений по I и II законам Кирхгофа
	Определяем положительные направления токов в ветвях cda, abca (рис. 1.1, а)
	Записываем уравнение по I закону Кирхгофа для токов в узле а	I 1- I 2 + I 3 =0 (1)
	Выбираем положительное направление обхода выделенных контуров аесda и abсеa	По часовой стрелке
	Записываем уравнение по II закону Кирхгофа для контура аесda	-Е 2+ Е 1= I 1 R 1+ I 2 R 2 (2)
	Записываем уравнение по II закону Кирхгофа для контура аbcеa	+Е 2- Е 3=- I 3 R 3- I 2 R 2 (3)
	Из (1) выражаем I 3 и подставляем в (2)	I 1 = -I 3+ I 2 (4) Е 1=(-I 3+ I 2) R 1+ I 2 R 2 + Е 2 = -I 3 R 1 + I 2(R 2 + R 1)+ Е 2 (5)
	Учтем, что в данном варианте E 2=0	Е 1= -I 3 R 1 + I 2(R 2 + R 1) (6)
	Из (6) выражаем I 3	I 3 =[- Е 1+ I 2(R 2 + R 1)]/ R 1 (7)
	Из (3) выражаем I 3	I 3 = (Е 3- I 2 R 2)/ R 3 (8)
	Объединяем (7) и (8) и выражаем E 1	[- Е 1+ I 2(R 2 + R 1)]/ R 1 = (Е 3- I 2 R 2)/ R 3 (9) Е 1 = -(Е 3+ I 2 R 2) R 1/ R 3 +I 2(R 2 + R 1) (10) Е 1 = - Е 3 R 1/ R 3 +I 2(R 2 + R 1 +R 2 R 1/ R 3) (11)
	Из (11) выражаем I 2	I 2=(Е 1 + Е 3 R 1/ R 3)/(R 2 + R 1 +R 2 R 1/ R 3) (12)
	В выражение (12) подставляем значения ЭДС и сопротивлений ветвей, и, преобразуя, находим I 2	I 2=3,287 A (13)
	Используя (13) определяем I 3 с учетом (8)	I 3 = 0,742A (14)
	Используя (14) определяем I 1 с учетом (1)	I 1 = 2,545 A (15)
	Определение токов в ветвях методом узлового напряжения (метод двух узлов)
	Для определения напряжения между точками а и с используем метод двух узлов, согласно которому Uaс= (E 1 G 1+ E 2 G 2+ E 3 G 3)/(G 1+ G 2+ G 3), где G 1 , G 2, G 3 - проводимости ветвей (16)
	Проводимость G1	G 1=1/ R 1	G 1 = 0,1429 Cм
	Проводимость G2	G 2=1/ R 2	G 2 = 0,04 Cм
	Проводимость G3	G 3=1/ R 3	G 3 = 0,04167 Cм
	Напряжение Uaс между точками а и с (вектор Uaс направлен от а к с)	(по 16)	Uaс = 82,184 В
	Рассчитываем токи в ветвях с учетом направлений токов и ЭДС
	Определение I 1	I 1= (E 1- Uaс)/ R 1	I 1 = 2,545 A
	Определение I 2	I 2= Uaс / R 2	I 2 = 3,287 A
	Определение I 3	I 3= (E 3- Uaс)/ R 1	I 3= 0,742 A
	Определение токов в ветвях методом эквивалентного генератора Метод предполагает, что в ветви, содержащей искомый ток, имеется разрыв, так что между точками а и с действует напряжение холостого хода U хх
	Исследуем схему (рис. 1.1, а), размыкая ветвь aec (разрыв между точками а и с), получаем схемы (б, в)
	Согласно этапам метода с учетом выбранных положительных направлений токов, напряжения Ů хх и ЭДС, необходимо определить: - определить ЭДС эквивалентного генератора, равное напряжению холостого хода E ген =U хх; - внутреннее сопротивление эквивалентного генератора R ген как входное сопротивление цепи с разрывом; - ток в искомой ветви равен: I 2=(E ген - Е 2)/(Rас + R 2) (17)
	Рассчитываем E ген = U хх , используя метод двух узлов, аналогично п. 18	U хх = (E 3 G 3+ E 1 G 1)/(G 1+ G 3)	E ген = 100 В
	В этом режиме входная проводимость G экв цепи	G экв = G 1+ G 3	G экв = 0,1845 См
	Внутреннее сопротивление генератора R ген	R ген=1/ G экв	R ген= 5,419 Ом
	Для схемы с эквивалентным генератором, приведенной на рис. 1.1, в, рассчитываем I г = I 2 (с учетом того, что в варианте E 2=0)	I г = I 2==(E ген - E 2)/(R ген+ R 2)	I г = I 2=3,28 А
	Сравнивая результаты расчета, делаем вывод, что значениятоков, полученные различными методами, идентичны друг другу
	Оценка баланса мощностей
	Суммарная активная мощность источников E 1, E 2, E 3	РЕ= å EiIi	РЕ = 328,8 Вт
	Суммарная активная мощность приемников	Р = å RiIi 2	Р = 328,8 Вт
	В результате расчета делаем вывод, что суммарная активная мощность источников равна активной мощности, выделяемой на приемниках

 

Раздел 2. ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ

²ЦЕПИ ПеременнОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА²

Задача № 2.1

Имеется цепь переменного тока частотой f = 50 Гц с активно-индуктивной нагрузкой (рис. 2.1). Показания приборов (амперметра, вольтметра, ваттметра) приведены в таблице 2.1.

а) б) в)

Рис. 2.1. Схема (а) и векторные (б, в) диаграммы к задаче 2.1

Необходимо определить (рассчитать):

- параметры резистора r ₁ и индуктивности L ₁ катушки;

- величины напряжений на резисторах и на участке bd;

- углы сдвига фаз между напряжением и током на входе цепи и на участке bd;

- параметры схемы для построения векторной диаграммы.

 

 

Таблица 2.1

Задание к задаче № 2.1

Параметр	Последняя цифра номера зачетки	Пример
I, А
U, В
P, Вт
	Предпоследняя цифра номера зачетки
r 2, Ом

Этапы расчета задачи № 2.1

Для электрической схемы, соответствующей номеру варианта и изображенной на рис. 2.1, выполнить этапы расчета, представленные в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Этапы расчета задачи № 2.1

№	Задание	Формула	Пример
	Зарисовать схему и записать задание, соответствующее номеру варианта (рис. 2.1, табл. 2.1)
	Определить (рассчитать)
	Значение cos j с учетом показания приборов	P = UI cos j	cos j =0,59
	Значение угла j, рад		j = 0,94 рад
	Значение угла j, град		j = 53,72 град
	Общее активное сопротивление R, учитывая, что ваттметр показывает активную мощность Р	P = I 2(r 1 + r 2) = I 2 R	R = 112,5 Ом
	Сопротивление r 1	R = r 1 + r 2	r 1 = 105,5 Ом
	Модуль Z полного комплексного сопротивления	Z =U / I	Z = 190 Ом
	Индуктивное сопротивление XL	Z 2 = R 2 + XL 2	XL = 153,11 Ом
	Величина индуктивности L	XL = 2p fL	L = 0,49 Гн
	Модуль полного сопротивления участка bd	Zbd = (r 12 + XL 2)0,5	185,94 Ом
	Модуль комплексного напряжения Ů 1 на резисторе R 1	U 1 =IR 1	U 1=211 В
	Модуль комплексного напряжения Ů 2 на резисторе R 2	U 2 =IR 2	U 2 = 14 В
	Модуль комплексного напряжения Ů L на индуктивности сопротивлением XL	UL=IXL	UL =306,23 В
	Проверить правильность расчета напряжений, сравнив модуль суммарного расчетного напряжения U расч с заданным U	U расч = [(U 1+ U 2)2+ U L2]0,5	U расч = 380 В
	Модуль комплексного напряжения Ubd на участке bd	Ubd = IZbd	Ubd = 371,88 В
	Сдвиг фаз Dj = j1	j1= arctg(XL / r 1)	j1=0,98 рад
	Сдвиг фаз Dj = j1 в градусах		j1=55,46 град
	Построение векторной диаграммы токов и напряжений цепи Векторная диаграмма строится по следующим этапам: - выбираем масштабы для векторов напряжения и тока (рис. 2.2, б, в), например, 1см -1 А; 0,5 см -100 В: - рисуем оси +1 и + j (ось + j направляем, например, вверх); - на комплексной плоскости отмечаем точку, от которой будем строить вектора напряжений и токов (этой точке соответствует точка а схемы); - поскольку в задаче не дается начальный угол вектора тока İ, по умолчанию, принимаем его равным нулю, поэтому вектор İ направлены по оси +1; - поскольку сдвига фаз между током и напряжением на резисторах нет, то вектора Ů 1, Ů 2 направлены по оси +1; - поскольку вектор напряжения ŮL опережает ток İ на 90 о (идеальная индуктивность), то направляем вектор ŮL по оси +j; -геометрическая сумма векторов Ů 1, Ů 2 направлена по оси +1; геометрическая сумма векторов Ů 1, Ů 2, ŮL дает суммарный вектор Ů; после построения с помощью транспортира, проверяем равен ли угол jгеом, расчетному значению значению j; - вектор Ůbd находим, откладывая его из конца вектора Ů 2 в конец вектора Ů.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: