Файл: Задача Расчет электрической цепи постоянного тока содержание.docx
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 29
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный университет»
Факультет «Химическая технология»
Кафедра «Электромеханика»
РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
по дисциплине «Электротехника и электроника»
Расчет электрических цепей постоянного и переменного токов
Студент группы А. А. Гизатуллин
Преподаватель А.Ф. Сочелев
Комсомольск-на-Амуре
2022
Задача 1. Расчет электрической цепи постоянного тока
СОДЕРЖАНИЕ
-
По заданному графу и строке исходной информации, начертить электрическую схему. -
Записать уравнения Кирхгофа, предварительно задавшись направлением токов ветвей и обходами контуров. -
Решить систему уравнений методом Крамера. -
Составить баланс мощностей. Убедиться, что баланс сходится. -
Решить уравнения п. 2 встроенной функцией Given – Find. Убедиться в схождении результатов. -
Для одной из ветвей определить ток методом эквивалентного генератора -
Для контура, содержащего максимальное количество источников, рассчитать и построить потенциальную диаграмму
Таблица 1 - Варианты параметров схемы к задаче 1
| Первая цифра | Сопротивления ветвей, Ом | ЭДС источника Е1, В | Вторая цифра | Номера ветвей с источниками ЭДС | Номера ветвей с источником тока | ||||||||||
| R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | | | | | | |||||
| 9 | 50,0 | 40,0 | 60,0 | 40,0 | 35,0 | 70,0 | 60 | 8 | 5, 6 | 1 | | ||||
При этом ЭДС источников и ток источника тока определяется через E1, по соотношениям :
E2 = 0,8 E1; E3 = 1,25 E1; E4 = 1,4 E1; E5 = 2 E1; E6 = 1,5E1; Jк = E1 R1.
Источники ЭДС включаются последовательно с соответствующими сопротивлениями ветвей, а источник тока - параллельно к сопротивлению.
-
Расчет электрической цепи постоянного тока
-
Исходные данные для расчета цепи и граф для ее построения изображены на рисунке 1.1 и 1.2 соответственно.
Рисунок 1.1 – Исходные данные в Mathcad для цепи постоянного тока
Рисунок 1.2 – Граф для построения электрической цепи
По исходным данным и графу начертим схему электрической цепи постоянного тока (рисунок 1.3)
Рисунок 1.3 – Схема электрической цепи постоянного тока
-
Уравнения Кирхгофа
Запишем уравнения Кирхгофа, предварительно задавшись направлением токов ветвей и обходами контуров (рисунок 1.4)
Рисунок 1.4 – Схема электрической цепи постоянного тока, с заданными обходами контура
Запишем уравнения первого закона Кирхгофa для а, b и c узлов:
Рисунок 1.5 – Уравнения в Mathcad, составленные по 1-му закону Кирхгофа
Для трех контуров электрической цепи запишем уравнения по 2-му закону Кирхгофа (рисунок 1.6):
Рисунок 1.6 – Уравнения в Mathcad, составленные по 2-му закону Кирхгофа
-
Решение системы уравнений методом Крамера
Решим систему уравнений методом Крамера, составив главную матрицу, получим ее определитель, а так же алгебраические дополнения. После чего найдем токи цепи.
Рисунок 1.5 – Определитель главной матрицы
Рисунок 1.6 – Ток I1
Рисунок 1.7– Ток I2
Рисунок 1.8 – Ток I3
Рисунок 1.9 – Ток I4
Рисунок 1.10 – Ток I5
Рисунок 1.11 – Ток I6
-
Баланс мощностей цепи постоянного тока
Составим баланс мощностей для электрической цепи постоянного тока.
Рисунок 1.12 – Баланс мощностей
-
Решение уравнений встроенной функцией Given-Find
Рисунок 1.13 – Решение уравнений встроенной функцией Given-Find
Видим, что токи получились такими же.
1.6 Потенциальная диаграмма
Рассчитаем и построим потенциальную диаграмму для контура dab (рисунок 1.14-1.15):
Рисунок 1.14 – расчет диаграммы
Рисунок 1.15 – Диаграмма
По диаграмме (рисунок 1.15) видно, что выходит в ноль, следовательно, диаграмма рассчитана и построена верно.
-
Расчет цепи переменного тока с двумя источниками
2.1 Исходные данные для расчета цепи переменного тока
Рисунок 2.1 – Исходные данные в Mathcad для цепи переменного тока
Рисунок 2.2 – Схема электрической цепи переменного тока
-
Комплексные сопротивления ветвей и токи
Рисунок 2.3 – Комплексные сопротивления ветвей в токе
З а п и ш е м у р а в н е н и я п е р в о г о з а к о н а К и р х г о ф а д л я у з л а «а», дл я к о н т у р о в з а п и ш е м у р а в н е н и я п о в т о р о м у з а к о н у К и р х г о ф а .
Рисунок 2.4 – Первый и второй закон Кирхгофа
Найдем главный определитель
Рисунок 2.5 – Главный определитель
Алгебраические дополнения
Рисунок 2.6 – Алгебраические дополнения
Найдем значения токов
Рисунок 2.7 – Значения токов
Решим уравнения встроенной функцией Given-Find.
Рисунок 2.8 – Значения токов
-
Баланс мощностей цепи переменного тока
Найдем комплексно-сопряженные токи в ветвях с источниками:
Рисунок 2.9 – комплексно-сопряженные токи
Рассчитаем баланс мощностей:
Рисунок 2.10 – Баланс мощностей
-
Топографическая диаграмма напряжений и диаграмма токов (рисунок 2.12) и напряжений (2.13).
Рассчитаем топографическую диаграмму:
Рисунок 2.11 – Расчёт
Рисунок 2.12 – Диаграмма токов и напряжений
Список использованных источников
1. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники: Учеб. пособие для студ. неэлектрических спец. средних спец. учеб. заведений / И.А. Данилов, И. М. Иванов – М.: Высш. шк., 2004. – 752 с.
2. Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника: Учеб. для учащихся неэлектротехн. спец. Техникумов / Ф.Е. Евдокимов – М.: Высш. шк., 1987. -352 с.
3. Прошин В.М. Электротехника для неэлектрических профессий: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Порошин – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 464 с.
4. Прошин В.М. Электротехника: учебник для студ. учреждений сред. проф. Образования / В.М. Порошин - М.: Издательский центр «Академия», 2015. – 288 с.
5. Фуфаева Л.И. Электротехника: учебник для студ. учреждений сред. проф. Образования / Л.И. Фуфаева - М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 384 с.