- •Кафедра «Теоретические основы электротехники»
- •Контрольная работа №1 для фдо
- •2009 Общие методические указания к выполнению контрольных работ по курсу «Теоретические основы электротехники».
- •По каждой работе студент отчитывается перед преподавателем в устной беседе. Работа не зачитывается, если в устной беседе студент не может объяснить решение хотя бы одной задачи
- •Кафедра «Теоретические основы электротехники»
- •Часть I
- •1. Расчет цепей постоянного тока. Задача 1.1
- •Задача № 1.4
- •Задача 1.2
- •Задача 1.3
- •2. Расчет цепей однофазного синусоидального тока. Задача № 2.1
- •Задача № 2.2
- •Задача 2.3
- •3. Расчет трехфазных цепей. Задача 3.1.
- •Данные вариантов взять из таблицы 1.3.
- •4. Расчет цепей несинусоидального тока. Задача 4.1.
- •Часть II
- •2.1 Алгоритм расчета простых электрических цепей постоянного тока (задачи 1.1 -1.4)
- •Алгоритм расчёта электрической цепи методом законов Кирхгофа
- •Алгоритм расчёта электрических цепей методом контурных токов
- •Алгоритмы расчёта электрических цепей методом узловых напряжений (потенциалов)
- •Алгоритм расчета цепей однофазного синусоидального тока (задачи 2.1 – 2.3)
- •Алгоритм расчета трехфазных цепей (задача 3.1)
- •Методические указания для расчета цепей несинусоидального тока (задача 4.1)
- •Часть III Примеры расчета цепей постоянного тока задача1.1
- •Задача 1.2
- •Задача 1.3
- •Задача 1.4
- •Решение
- •Цепи однофазного синусоидального тока.
- •Краткая запись порядка построения векторной диаграммы
- •Пример расчета задачи 2.4
- •3. Расчет трехфазных цепей Задача 3.1
- •Пример расчета задачи 3.1
- •2. Нулевой провод разомкнут (ключ k отключен).
- •3. Нулевой провод замкнут (ключ k включен).
- •Расчет цепей несинусоидального тока Пример расчета задачи 4.1
- •Часть IV Контрольные тесты
- •Цепи синусоидального тока
- •Цепи несинусоидального тока
- •Приложение 1 Приблизительный перечень экзаменационных вопросов по курсу тоэ I часть.
- •Библиографический список
Методические указания для расчета цепей несинусоидального тока (задача 4.1)
Несинусоидальные токи и напряжения в электрических цепях возникают вследствие наличия различных нелинейных элементов, в том числе полупроводников, ферромагнитных элементов и т.п.
Несинусоидальная функция, удовлетворяющая условию Дирихле, может быть разложена в ряд Фурье, который можно записать, например, в виде:
,
где
- постоянная составляющая, которая
характеризуется нулевой частотой
;
- первая
(основная) гармоника, период которой
совпадает с периодом несинусоидальной
функции. Частота первой гармоники
;
- высшие
гармоники (вторая, третья и т.д.). Частота
k-ой
гармоники в k
раз выше частоты 1ой
гармоники.
Линейные электрические цепи при воздействии несинусоидального напряжения (тока) рассчитываются методом наложения.
Таким образом, расчет заданной цепи надо вести для каждой гармоники и постоянной составляющей отдельно.
Расчет по постоянной (нулевой) составляющей.
Ее
частота
,
следовательно
,
тогда реактивные сопротивления
,
а
.
Таким образом, по постоянной составляющей индуктивность представляет собой закороченный участок, а емкость – обрыв данной ветви.
Величины токов в ветвях определяются только сопротивлениями резистивных элементов R. Напряжения на конденсаторе определяются его схемой включения и рассчитывается из уравнения, записанного по второму закону Кирхгофа.
Расчет
по первой(основной)
гармонике
ведется символическим методом.
Сопротивление реактивных элементов в
задаче обычно задаются по первой
гармонике. Исходя из этого, записываем
комплексы сопротивлений всех ветвей
.
Дальнейший алгоритм расчета зависит
от поставленной задачи* и подробно
рассматривается далее.
Расчет
по высшим гармоникам ведется, так же
как и на первой, но только необходимо
помнить, что реактивные сопротивления
и
зависят от частоты, т.е.
и
![]()
сопротивление индуктивности растет пропорционально номеру гармоники – k, а сопротивление емкости – обратно пропорционально номеру гармоники.
Закон Ома для участка цепи для k-ой гармоники имеет вид:
![]()
*) Смотри алгоритм расчета цепей однофазного синусоидального тока (задача 2.3)
Часть III Примеры расчета цепей постоянного тока задача1.1
Дано электрическая цепь (Рис. 3.1)
с параметрами:
R1 = 3 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 20 Ом,
E = 40 В.
Определить ток, напряжение на резисторах,
Составить баланс мощностей и построить
потенциальную диаграмму.
Решение
Так как все резисторы включены в одну цепь (нет узлов), то они соединены последовательно и эквивалентное сопротивление: (Рис. 3.2)
![]()

По закону Ома ток в ветви
![]()
Падения напряжений на резисторах определим по закону Ома для участка цепи.
![]()
![]()
![]()
Результаты расчета проверим по второму закону Кирхгофа.
![]()
Составим баланс мощностей:
Рист = Рпотр
Мощность источника
![]()
Мощность потребителя
![]()
Определим
потенциалы точек цепи. Примем потенциал
точки “a”
за нуль. (
).
Тогда, потенциал точки “b”
будет ниже потенциала точки “a”
на величину падения напряжения на
сопротивлении R1
Аналогично находим потенциалы остальных
точек.
;
![]()
![]()
![]()
Потенциал точки “a” выше потенциала точки “d” на величину э.д.с. E, тогда
![]()
Качественно, потенциальная диаграмма изображена на рис. 3.3
R3 R2 R1![]()

R a



a





b α

c -

Рис.3,3 d
tg α ⇒ I = U / R
