Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КР1вся.DOC
Скачиваний:
23
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
1 Мб
Скачать
☆
    1. Государственное образовательное учреждение

    2. высшего профессионального образования

    3. «Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М. Ф. Решетнева»

(СибГАУ)

Кафедра САУ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

(Вариант 0573)

Выполнил: ст. гр. ХХ71 Сидоров И.И.

Подпись, дата.

Проверил: подпись

Красноярск 2011 г.

6

Часть I

Электрические цепи постоянного тока.

7

Содержание работы.

  1. По законам Кирхгофа составить систему уравнений для определения неизвестных токов в ветвях схемы.

  2. Для указанной цепи найти токи во всех ветвях:

а) методом контурных токов с применением матриц.

б) методом узловых потенциалов.

  1. Составить баланс мощностей.

  2. Найти ток в третьей ветви (с R3 и Е3) методом эквивалентного генератора. Расчет токораспределения в схеме при определении тока I3, выполнить методом наложения. Входное сопротивление эквивалентного генератора определить методом преобразования схем.

  3. Построить потенциальную диаграмму для внешнего контура схемы.

Указания.

Шифр задания имеет 4-х значное число, например, 0146 или 1527. В этом шифре: первые две цифры 01 и 15 обозначают номер схемы;

Третья цифра – номер варианта в таблице 1, содержащей числовые данные параметров схемы;

Четвертая цифра – номер варианта в таблице 2, содержащей числовые данные параметров схемы.

8

9

10

11

12

Числовые данные параметров схем

Таблица 1

п/п

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,

Ом

R7,

Ом

1

6

7

10

5

3

2

4

2

8

5

4

6

6

7

2

3

6

4

5

4

5

8

3

4

2

3

4

6

4

4

7

5

3

5

6

3

5

4

6

6

7

10

3

2

8

6

4

7

5

3

2

6

7

10

2

8

3

2

5

7

6

10

3

9

5

6

7

9

4

5

5

Таблица 2

п/п

Е1, В

Е2, В

Е3, В

Е4, В

Е5, В

1

9

13

17

21

25

2

50

30

40

20

10

3

10

20

30

40

50

4

15

25

20

30

35

5

20

40

60

50

40

6

10

15

20

25

30

7

30

50

10

60

60

8

40

60

15

10

20

9

25

10

25

35

15

14

Цепь постоянного тока.

Цель расчёта: определение величин неизвестных токов и напряжений электрической цепи постоянного тока с помощью основных законов и положений теории электротехники.

Исходные данные: схема электрической цепи и её параметры.

Содержание работы: приведено в задании на типовой расчёт.

ЛИТЕРАТУРА

Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Ч.1 и П.М. «Энергия», 1970.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М, Высшая школа, 1976.

Теоретические основы электротехники, под редакцией проф. П.А. Ионкина, ч.1, М, высшая школа, 1976.

Пример выполнения расчёта.

В качестве примера произведем расчет электрической цепи, схема которой приведена на рис. 1.

Параметры

E1 = 9В; E2 = 13В; E3 = 17В;

r1 = 3 Ом; r2 = 2 Ом; r3 = 5 Ом;

r4 = 7 Ом; r5 = 6 Ом; r6 = 10 Ом;

Рис.1 Схема электрической цепи.

15

I. Составление по законам Кирхгофа системы уравнений для расчета заданной электрической цепи.

Изображаем расчетную схему цепи (рис.2),на которой показываем положительные направления Э.Д.С. и произвольно выбранные положительные направления токов в ветвях, а также направления обходов контуров (по часовой стрелке). Обозначаем узлы цепи буквами А, В, С, Д.

Рис.2. Расчетная схема.

По первому закону Кирхгофа можно составить число уравнений равное q – 1, где q – число узлов. Для данной цепи число уравнений будет 4 – 1 = 3.

Уравнения по первому закону Кирхгофа составляем для узлов А, В, С.

Узел А I4 – I5 – I6 = 0,

Узел В I6 – I1 – I2 = 0,

Узел С I2 + I3 – I4 = 0.

По второму закону Кирхгофа можно составить независимые контурные уравнения, число которых равно n = b – (q-1), где b – число ветвей в цепи. Для данной цепи n = 6- (4-1) = 6-3 = 3.

Уравнения по второму закону Кирхгофа составляем для независимых контуров I,II,III.

Для контура I: r6 I6 + r1 I1 – r5 I5 = E1.

Для контура II: r2 I2 – r3 I3 – r1 I1 = E2 – E3 – E1.

Для контура III: r5 I5 + r3 I3 – r4 I4 = E3.

Подставив в уравнения, составленных по первому и второму законам Кирхгофа, значения сопротивлений и известных э.д.с., получаем окончательно:

I4 – I5 – I6 = 0, (1)

I6 – I1 – I2 = 0, (2)

I2 + I3 – I4 = 0. (3)

10I6 + 3I1 – 6I5 = 9, (4)

2I2 – 5I3 – 3I1 = -13, (5)

6I5 + 5I3 + 7I4 = 17. (6)

16

Решение системы из шести уравнений с шестью неизвестными достаточно сложно, поэтому для расчета рассматриваемой электрической цепи применяем другие методы.

2. а) Определение токов во всех ветвях системы методом контурных токов в матричной форме.

1.В данной схеме можно выделить три независимых контура, например, контуры АВДА, ВСДВ, АДСА. Полагаем, что в каждом из этих контуров течет свой контурный ток, соответственно, J1, J2, J3. Уравнения составляем относительно контурных токов, выбираем произвольно (по часовой стрелке).

Расчёт ведём по схеме, приведённой н+а рис.3.

Рис.3. Расчётная схема.

При составлении уравнений в левой части каждого из них стоит произведение контурного тока на сумму всех сопротивлений этого контура плюс произведение соседнего тока на смежное сопротивление (если контурные токи протекают в этом сопротивлении в одном направлении и с минусом, если эти направления противоположны), а в правой - алгебраическая сумма э.д.с. данного контура. Э.д.с, совпадающие с направлением обхода, входят в уравнение с плюсом, направленные против обхода - с минусом.

Составляем уравнения по методу контурных токов для контура АBDA.

для контура BCDB

для контура ADCA

  1. Полученную систему трёх уравнений с тремя неизвестными представим в матричной форме

17

или сокращенно

Это матричное уравнение может быть решено относительно матрицы || J|| .

Для этого обе стороны уравнения (2) должны быть умножены на матрицу, обратную матрице || r|| .

Квадратная матрица ||r|| собственных и общих смежных сопротивлений контуров может представлена как где a11=r1 + r5 + r6 ; a12=-r1 и.т.д. называются элементами матрицы. Обратная матрица имеет вид:

где Δr – определитель системы

Для получения обратной матрицы r-1 необходимо заменить в исходной матрице r каждый элемент aij его алгебраическим дополнением, Rij, затем заменить строки соответствующими столбцами и полученную таким образом матрицу разделить на определитель исходной матрицы Δr.

Алгебраическим дополнением Rijэлемента aijквадратной матрицыrназывается умноженной на (-1)i+jопределитель, получающийся из элементов матрицыrпосле исключения i – ой строки и j – го столбца, т.е. Rij= (-1)i+jMij,

где Mij– определитель, получающийся из элементов матрицыr, например,

Произведение обратной матрицы на исходную матрицу равно единичной матрице, т.е. квадратной матрице, у которой все элементы главной диагонали (идущие от левого верхнего угла к правому нижнему) равны единице, а остальные элементы равны нулю