Примечание. Единицы измерения величин: R – в Омах;

L – в мГн;

C – в мкФ.

Таблица 2.2 – Варианты ЭДС и исследуемых параметров

Последняя цифра зачетной книжки	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Значение ЭДС, В	100 ej30	120 ej40	110 ej20	135 ej45	115 ej10	125 ej70	140 ej60	145 ej15	105 ej35	130 ej65
Исследуемые параметры

2.1.2 Используя программу MathCad, произвести следующие расчеты:

1. Составить проблемный текст на основании приведенной ниже методики расчета характеристик асинхронного электродвигателя:

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Необходимо рассчитать и построить электромеханическую и механическую характеристики асинхронного электродвигателя.

а) Рассчитаем приведенные значения индуктивного и активного сопротивлений обмотки ротора и индуктивное сопротивление короткого замыкания двигателя

;

;

,

где – абсолютные значения индуктивного и активного сопротивлений ротора двигателя соответственно, Ом;

– приведенные к статору значения индуктивного и активного сопротивлений ротора двигателя соответственно Ом;

– индуктивное сопротивление статора двигателя Ом;

– коэффициент трансформации между обмотками статора и ротора двигателя;

– индуктивное сопротивление короткого замыкания двигателя, Ом.

б) Для расчета электромеханической характеристики используем следующую формулу:

,

где – ток электродвигателя, А;

– фазное напряжение на зажимах электродвигателя, В;

– текущее значение скольжения, отн. ед.

в) Расчет механической характеристики выполним по уточненной формуле Клосса:

,

где – коэффициент, определяемый соотношением

;

– активное сопротивление статора двигателя, Ом;

– критическое скольжение, отн. ед., определяемое выражением

;

– максимальный момент двигателя, кНм, соответствующий критическому скольжению , равный

;

– кратность максимального момента;

– номинальный момент двигателя, кНм, определяемый по формуле

;

- номинальная мощность двигателя, кВт;

- номинальная скорость вращения ротора, об/мин.

2 Ввести в данный проблемный текст следующие каталожные данные по вариантам:

= 2,66;

= 2,5;

= 220 В;

(далее добавить параметры по варианту согласно таблицам 2.3 и 2.4).

Таблица 2.3 – Первая таблица исходных данных по вариантам

Последняя цифра зачетной книжки	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
, кВт	4,5	8	12	17,5	22	28	32	35	40	45
, Ом	0,97	0,71	0,47	0,34	0,29	0,23	0,19	0,14	0,10	0,07
, Ом	1,14	0,86	0,54	0,43	0,37	0,31	0,26	0,18	0,16	0,13
, Ом	0,31	0,25	0,16	0,12	0,10	0,08	0,07	0,05	0,04	0,03
, Ом	0,65	0,53	0,34	0,25	0,22	0,17	0,15	0,12	0,09	0,07

---

Таблица 2.4 – Вторая таблица исходных данных по вариантам

Предпоследняя цифра зачетной книжки	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
, об/мин	2880	1445	945	730	2885	1450	960	735	2900	1440

3 Построить график функции I(s). Для этого создать ранжированную переменную для скольжения, при этом начальное значение скольжения задать равным нулю, шаг изменения аргумента задать равным 0,05, количество значений задать равным 21. Создать массивы значений аргумента и функции, аналогично примеру к первой задаче.

4 Произвести аналогичные действия для функции M(s).

5 Результаты расчетов и графики сохранить на диске с именем «имя12.mcd».

2.1.3 Дана следующая схема электроснабжения

Рисунок 2.2 – Исходная схема электроснабжения

Для данной схемы, используя программу MathCad, произвести следующие расчеты:

1 Составить проблемный текст на основании приведенной ниже методики расчета режима короткого замыкания:

РАСЧЕТ РЕЖИМА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Для расчета тока короткого замыкания на шинах 10 кВ силового трансформатора необходимо предварительно рассчитать параметры элементов, входящих в энергосистему.

а) Индуктивное сопротивление энергосистемы определяется по формуле

,

где - индуктивное сопротивление системы, Ом;

- номинальное напряжение системы, кВ;

- мощность короткого замыкания на шинах системы, МВА.

б) Активное сопротивление энергосистемы обычно принимают равным

,

где - активное сопротивление системы, Ом.

в) Индуктивное и активное сопротивления линии электропередачи

определяются на основании погонных ее сопротивлений и длины линии по формулам

;

,

где - индуктивное и активное сопротивления линии электропередачи соответственно, Ом;

- индуктивное и активное погонные сопротивления линии электропередачи соответственно, Ом/км;

- длина линии, км.

г) Индуктивное и активное сопротивления трансформатора определяются по формулам:

;

,

где - индуктивное и активное сопротивления трансформатора соответственно, Ом;

- напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- мощность короткого замыкания трансформатора, кВт;

- напряжение обмотки высокого напряжения трансформатора, кВ;

- номинальная мощность трансформатора, МВА.

д) Суммарные сопротивления цепи короткого замыкания определяются по формулам

;

.

е) Действующее значение периодической тока короткого замыкания равно, А

.

ж) Мгновенные значения периодической, апериодической слагающих и полного тока короткого замыкания, А, равны

;

;

,

---

где - постоянная времени затухания апериодической слагающей тока короткого замыкания, с, равная

.

2. Ввести в данный проблемный текст следующие каталожные данные по вариантам, согласно таблицам 2.5 и 2.6:

Таблица 2.5 – Первая таблица исходных данных по вариантам

Последняя цифра зачетной книжки	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Сечение провода ВЛ, мм2	50	70	95	120	150	120	70	95	50	120

Продолжение таблицы 2.5

Последняя цифра зачетной книжки	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Среднегеометрическое расстояние между проводами, м	0,9	1,1	1,3	1,5	2,0	2,0	1,3	1,5	1,1	2,5
Мощность трансформатора, кВА	100	250	400	630	1000	1000	400	630	250	1600

Таблица 2.6 – Вторая таблица исходных данных по вариантам

Предпоследняя цифра зачетной книжки	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Длина линии, км	24	56	32	21	34	19	44	37	29	25
, МВА	2500	2000	1800	2200	1980	2144	1780	2300	2400	2100

3. Аналогично предыдущей задаче, построить графики функций периодической, апериодической слагающих и полного тока короткого замыкания, создать таблицы значений данных функций. При этом начальное значение времени задать равным нулю, а шаг изменения аргумента и количество значений для обеих функций задать такими, чтобы на графиках отображался один полный период синусоиды тока короткого замыкания. Создать массивы значений аргумента и функций.

Результаты расчетов и графики сохранить на диске с именем «имя13.mcd.

2.1.4 Создать с помощью программы MathCad квадратную матрицу X с комплексными значениями размером а х а, где а – предпоследняя цифра зачетной книжки. (Если a = 0, то принять значение 10, если a = 1 или a = 2, то принять значение равное 5). Заполнить верхнюю треугольную часть матрицы слева направо и сверху вниз. Первый элемент равен b + bi, где b – последняя цифра зачетной книжки. Для каждого последующего элемента верхней треугольной матрицы каждое слагаемое увеличивается на единицу. Нижняя треугольная часть матрицы должна быть симметрична верхней относительно главной диагонали. Пример заполнения матрицы размерностью 3 х 3 при b = 4 приведен в приложении Б.

На основании созданной матрицы, используя палитру «Матрицы», получить:

- транспонированную матрицу Xt;

- обратную матрицу Y;

- значение определителя матрицы D;

- вывести значения трех любых элементов матрицы.

Сохранить файл с результатами расчетов на диске с именем «имя14.mcd».

2.2 Контрольная работа № 2

2.2.1 Используя вычислительную систему MatLab в режиме прямых вычислений, выполнить следующие действия:

---

1. С помощью любого текстового редактора (например, блокнота) создать файл матрицы A. Содержимое данной матрицы должно быть в соответствии с п. 4 задания к контрольной работе № 1, при этом элементы матрицы должны содержать только действительную часть. Файл сохранить в каталоге результатов диска в кодах ascii с именем «a.txt».

2. Запустить систему MatLab, в качестве рабочего каталога установить каталог результатов на диске. Открыть файл журнала сессии с именем «имя2.txt». Загрузить матрицу A из ранее созданного файла в рабочую среду MatLab и выполнить над матрицей следующие действия:

• вычислить транспонированную матрицу AT;

• вычислить обратную матрицу AI;

• найти определитель матрицы D.

Каждую из двух полученных матриц не только вывести на экран, но и записать в одноименные файлы каталога результатов диска в кодах ascii с расширением .txt.

3. Создать матрицу комплексных чисел, аналогичную матрице по п. 4 контрольной работы № 1, путем выполнения матричной операции . Над данной матрицей выполнить следующие действия:

• вычислить транспонированную матрицу AAT;

• вычислить комплексно-сопряженную матрицу AAS;

• вычислить обратную матрицу AAI;

• найти определитель матрицы D2;

• возвести в квадрат матрицу АА (результат в виде матрицы AA2);

• выполнить поэлементное возведение в квадрат матрицы АА (результат в виде матрицы AA3);

• вывести на экран значения любых трех элементов матрицы АА.

Каждую из этих матриц вывести только на экран, полученные результаты сравнить с аналогичными результатами контрольной работы № 1. Удалить затем у матрицы AAS любую строку и любой столбец.

4. Создать следующие матрицы специального вида:

• нулевую;

• диагонально-единичную;

• единичную;

• выделить диагональ матрицы A в вектор d;

• на основании вектора d создать диагональную матрицу AD с нулевыми недиагональными элементами.

Каждую из этих матриц вывести только на экран. Имена первым трем матрицам дать самостоятельно, матрицы сделать квадратными, их размерность равна сумме предпоследней и последней цифр зачетной книжки. Если эта сумма меньше пяти, то размерность следует увеличить на пять.

5. С использованием символа двоеточия сгенерировать вектор-строку B со значениями элементов от 1 до 5 с шагом 0,2. Из данного вектора выделить с использованием символа двоеточия новый вектор B1, содержащий X элементов вектора B со 2 по X+1, где X – число строк в матрице AD. Найти произведение вектора B1 на матрицу AD.

6. Сохранить рабочую среду сессии в виде файла с именем «имя2 .mat». Затем закрыть журнал сессии и выйти из программы. С помощью блокнота просмотреть журнал сессии.

2.2.2 Используя вычислительную систему MatLab в режиме работы с М-файлами, выполнить следующие действия:

1. Составить файл-функцию для следующей синусоидальной функции

.

Вместо a и b подставить значения своего варианта. Сохранить файл-функцию на диске в каталоге результатов с именем «имя21.m». Для последующей работы с ней добавить в состав путей поиска MatLab каталог результатов диска.

---

2. Используя созданную файл-функцию, в командном окне вычислить значение переменной, равной этой функции при значении аргумента, равном 2. Полученное значение отразить в пояснительной записке к контрольной работе.

3. Используя вызов созданной файл-функции, создать и запустить на выполнение М-файл программы построения анимированного графика этой функции. Изменение аргумента задать в интервале от 0 до 2 с шагом 0,0005. М-файл данной программы сохранить в каталоге результатов диска с именем «имя22.m».

4. Составить программу с использованием цикла for для построения на одной плоскости серии графиков созданной файл-функции при изменении ее амплитуды от 1 до 0,5 с шагом 0,1. Аргумент при этом должен изменяться в тех же пределах, что и в п. 3 данного задания.

Полученный график отредактировать следующим образом:

• для верхней кривой толщину линии установить равной 2 мм, изменить тип ее линии на штриховую, а цвет – на красный;

• сделать сноску для данной кривой в виде стрелки с горизонтальной полкой. Над полкой сделать надпись
  «y = a sin(bx)», где вместо a и b подставить значения по варианту. Отредактировать созданную надпись, установив для нее шрифт Times New Roman, курсив, размер 14 пт. Цвет шрифта, а также стрелки с горизонтальной полкой изменить на красный;

• сделать заголовки: для оси X – «x», для оси Y – «Y», для графика – «Семейство кривых Asin(bx)». Для заголовков осей установить шрифт Arial размером 12 пт, стиль полужирный и курсив. Для заголовка графика установить шрифт MS Sans Serif размером 14 пт, полужирный, цвет сиреневый. Используя команды редактирования интерпретатора ТеХ (см. справочное приложение В), фрагмент заголовка «Asin(bx)» выполнить шрифтом Arial размером 16 пт. и добавить курсивность.

М-файл программы сохранить в каталоге результатов с именем «имя23.m», а полученный график сохранить в каталоге результатов с именем «имя24.jpg».

5. Составить М-файлы программ построения трехмерных графиков следующих функций:

а) поверхности одной функции:

;

б) поверхностей двух функций на одном графике:

;

.

Вместо a и b подставить значения своего варианта. Для построения обоих графиков задать изменение аргументов X и Y в диапазоне от –10 до +10 с шагом 0,5.

Отредактировать полученные графики. Для первого графика установить цвет линий сетки черным, а цвет поверхности – в виде изменяющейся цветовой палитры (Blended CData). Для второго графика цвет линий сетки также установить черным, а каждую поверхность окрасить равномерным цветом. Цвет каждой поверхности выбрать самостоятельно так, чтобы контрастно отображалось место пересечения поверхностей.

Дать заголовки графикам: первому – «График одной поверхности», второму – «График двух поверхностей». Заголовки осям можно не давать. Для заголовков выбрать шрифт Сourier обычного начертания размером
14 пт. Цвета заголовков установить отличные от черного по своему усмотрению.

---

Смотрите также файлы

• МУ по изучению дисциплин.doc

• МУ по самостоятельной работе.docx

• Обложка на лабы.docx

• Вопросы к зачету.doc

• Laba5zadanie1.doc