Роздрукувати сторінку

Главная \ Методичні вказівки \ Методичні вказівки \ 1895 Методичні рекомендації до виконання курсової роботи з дисципліни Автоматизація та комп’ютерно-інтегоровані технології, НАУ

Методичні рекомендації до виконання курсової роботи з дисципліни Автоматизація та комп’ютерно-інтегоровані технології, НАУ

« Назад

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет

ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА

Методичні рекомендації до виконання курсової роботи для студентів спеціальності «Автоматизація та комп’ютерно-інтегоровані технології»

Укладач доцент Красношапка Н.Д.

Київ 2012

ВСТУП

В методичних рекомендаціях розглянуті питання щодо виконання курсових робіт з дисципліни «Електротехніка та електромеханіка» для студентів напряму підготовки 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології». Навчальною програмою з даного напряму підготовки передбачено виконання курсової роботи в третьому семестрі.

В курсовій роботі необхідно провести розрахунок розгалуженого однофазного електричного кола синусоїдного змінного струму, розрахунок трифазного електричного кола та виконати розрахунок нелінійного кола постійного струму.

Методичні рекомендації містять завдання на курсову роботу, відповідний варіант вибирається за двома останніми цифрами номер залікової книжки.

В методичних рекомендаціях наведені основні теоретичні питання та приклади виконання завдань для кожної задачі.

Курсова робота оформлюється відповідно до існуючих вимог.

ЗАДАЧА № 1

РОЗРАХУНОК КОЛА ОДНОФАЗНОГО СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ

1. Методом контурних струмів визначити струми у вітках електричного кола на рис. 1.1 та напруги на елементах.

2. Перевірити розрахунки складанням балансу потужностей .

3. Побудувати векторну діаграму напруг для контуру А та векторну діаграму струмів для вузла 1.

Вибір номеру варіанту здійснюється за двома останніми цифрами залікової книжки. За передостанньою цифрою номеру вибираються дані з табл. 1.1, а за останньою цифрою номеру залікової книжки – дані з табл. 1.2.

Таблиця 1.1

Параметри електричного кола, що вибираються за передостанньою цифрою номера залікової книжки

Варі-ант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ė₁, В	100е^j90°	100е^j90°	100е^j90°	100е^j90°	100е^j90°	100е^j90°	100е^j90°	100е^j90°	100е^j90°	100е^j90°
Ė₂, В	90е^–^j90°	—	—	—	90е^–^j90°	90е^–^j90°	90е^–^j90°	—	—	—
Ė₃, В	110е^j45°	110е^j45°	—	—	—	—	—	110е^j45°	110е^j45°	—
Ė₄, В	—	80е^–^j60°	80е^–^j60°	—	80е^–^j60°	—	—	—	—	80е^–^j60°
Ė₅, В	—	—	120е^j30°	120е^j30°	—	120е^j30°	—	120е^j30	—	—
Ė₆, В	—	—	—	95е^–^j30°	—	—	95е^–^j30°	—	95е^–^j30°	95е^–^j30°

Таблиця 1.2

Параметри електричного кола, що вибираються за останньою цифрою номера залікової книжки

Варіант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
w, рад/с	100	1000	100	1000	100	1000	100	1000	100	1000
R₁, Ом	5	8	10	12	15	5	7	10	12	15
R₂, Ом	15	15	12	10	5	8	—	15	10	—
R₃, Ом	8	5	—	15	12	—	12	8	15	5
R₄, Ом	10	12	5	—	10	12	5	12	—	12
R₅, Ом	12	10	15	5	—	15	10	—	5	10
R₆, Ом	—	—	7	8	8	10	15	5	8	7
L₁, мГн	60	6	40	4	30	3	50	5	70	7
L₂, мГн	50	—	60	6	50	4	—	7	40	3
L₃, мГн	40	5	—	—	40	7	70	6	60	—
L₄, мГн	30	7	50	5	70	6	60	—	—	6
L₅, мГн	70	2	30	7	—	5	40	5	50	5
L₆, мГн	—	3	70	3	60	—	30	3	20	7
C₁, мкФ	100	2000	200	1000	200	5000	250	2500	100	2000
C₂, мкФ	200	1000	100	—	100	2000	500	2000	—	—
C₃, мкФ	—	—	250	2500	250	—	—	1000	500	5000
C₄, мкФ	—	5000	500	—	—	2500	—	5000	200	—
C₅, мкФ	250	2500	—	2000	500	—	200	—	—	1000
C₆, мкФ	500	—	—	5000	—	1000	100	—	250	2500

Метод контурних струмів. Якщо відомі всі елементи кола та його конфігурація і потрібно визначити струми, то при складанні рівнянь за законами Кірхгофа рекомендується дотримуватися такої послідовності: спочатку вибрати довільні додатні напрями струмів у всіх вітках електричного кола, потім скласти рівняння для вузлів на підставі першого закону Кірхгофа (рівняння (1.1)) і, нарешті, скласти рівняння для контурів за другим законом Кірхгофа (рівняння (1.2)).

Нехай електричне коло містить т гілок і п вузлів (рис. 1.2). На підставі першого і другого законів Кірхгофа можна скласти відповідно
(п—1) і (т—п+1) взаємно незалежних рівнянь, що в сумі дає необхідне і достатнє число рівнянь для визначення всіх струмів.

Для розрахунку та дослідження складного електричного кола можна обмежитись сумісним розв’язанням лише незалежних рівнянь, складених за другим законом Кірхгофа, використовуючи метод контурних струмів. При цьому перший закон Кірхгофа задовольняється. Розглянемо метод контурних струмів на прикладі електричної схеми на рис. 1.2. Так само вибираємо взаємно незалежні контури.

Використовуючи рівняння (1.1), виключимо з рівнянь (1.2) струми всіх віток (, і ), спільних для декількох контурів.

Введемо позначення: – контурні струми, відповідно І-го, ІІ-го та ІІІ-го контурів, для схеми на рис. 1.1 , , ; – власні контурні опори відповідно І-го, ІІ-го та ІІІ-го контурів, для схеми на рис.1 , , ; – спільні опори І-го контуру з ІІ-м і ІІІ-м (, ). Спільні опори ІІ-го контуру з І-м і ІІІ-м та ІІІ-го з І-м і ІІ-м контурами: , та , ; – контурні ЕРС, відповідно І-го, ІІ-го та ІІІ-го контурів (,,).

Тоді систему рівнянь (1.4) можна записати у вигляді.

Розв’язуючи систему рівнянь (1.5), знаходимо значення контурних струмів, які дорівнюють струмам в незалежних вітках електричного кола. Враховуючи співвідношення (1.3), знаходимо струм в інших вітках схеми.

ЗАДАЧА № 2

РОЗРАХУНОК ТРИФАЗНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА

До симетричного трифазного генератора з лінійною напругою U_л підключено трифазний приймач електричної енергії (рис. 2.1).

Визначити:

1. Фазні та лінійні струми в лінії передачі та в приймачі.

2. Напруги на фазах приймача і падіння напруги в лінії.

3. Результати розрахунків перевірити складанням балансу потужностей

4. Розрахувати активну, реактивну і повну потужності приймача і побудувати векторні діаграми струмів і напруг.

Вибір номеру варіанту здійснюється за двома останніми цифрами залікової книжки. За передостанньою цифрою номеру вибираються дані з табл. 2.1, а за останньою цифрою номеру залікової книжки – дані з табл. 2.2.

Комплексний опір фази навантаження визначається як.

Таблиця 2.1

Параметри електричного кола, що вибираються за передостанньою цифрою номера залікової книжки

Варіант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
U_л, В	380	220	270	140	380	120	110	250	300	150
z₀, Ом;	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2
z_л1, Ом	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1

Таблиця 2.2

Параметри електричного кола, що вибираються за останньою цифрою номера залікової книжки

Варіант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
z_A, Ом	16	16	16	14	14	14	18	18	16	18
z_B, Ом	20	16	16	16	16	16	18	18	18	20
z_C, Ом	18	16	16	18	18	20	18	18	20	16
φ_A, °	-45	60	-45	45	-60	30	60	-45	30	-60
φ_B, °	-60	30	60	30	45	30	45	-30	30	45
φ_C, °	-30	-45	-30	-60	-30	30	-30	60	30	30

При з’єднанні генератора у зірку лінійна напруга по модулю в рази більша фазової напруги генератора.

Лінійний струм при з’єднанні генератора у зірку дорівнює фазовому струму генератора. При з’єднанні навантаження у зірку лінійний струм дорівнює фазовому струму навантаження.

Трифазні кола є різновидом кіл синусоїдального струму, тому розрахунок і дослідження процесів у них проводять такими ж методами (методи рівнянь Кірхгофа, контурних струмів, вузлових потенціалів та ін.).

По І-му закону Кірхгофа струм у нульовому проводі дорівнює геометричній сумі фазових струмів.

Якщо (таке навантаження називають рівномірним), то струм дорівнює нулю і нульовий провід може бути видалений із схеми без зміни режиму її роботи.

При нерівномірному навантаженні фаз струм у загальному випадку не дорівнює нулю.

При наявності у нульовому проводі деякого опору розрахунок схеми проводять методом вузлових потенціалів.

ЗАДАЧА № 3

РОЗРАХУНОК НЕЛІНІЙНОГО КОЛА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Розрахувати струм у вітці з нелінійним елементом та визначити напругу на нелінійному опорі в колі на рис. 3.1 графоаналітичним методом.

Вольт-амперна характеристика нелінійного елементу задана в табл. 3.1 у відносних одиницях (U*, I*). Абсолютні значення напруги і струму визначаються за співвідношеннями U=U*U_б, I=I*І_б. Базисні значення напруги і струму U_бта І_б наведені в табл. 3.3. Нелінійний елемент позначений в табл. 3.3 як НЕ.

Вибір номеру варіанту здійснюється за двома останніми цифрами залікової книжки. За передостанньою цифрою номеру вибираються дані з табл. 3.2, а за останньою цифрою номеру залікової книжки – дані з табл. 3.3.

Таблиця 3.1

Вольт-амперна характеристика нелінійного елемента

U*, в.о.	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3
I*, в.о.	0	0,13	0,24	0,4	0,51	0,61	0,7	0,77	0,84	0,9	0,95	1,0	1,02	1,05	1,06

Таблиця 3.2

Параметри електричного кола, що вибираються за передостанньою цифрою номера залікової книжки

Варіант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Е₁, В	50	0	100	0	150	0	200	0	250	0
Е₂, В	0	70	0	120	0	170	0	220	0	270
U_б, В	20	28	40	48	60	68	80	88	100	110
І_б, А	2,5	3,5	5	6	8	8,5	10	11	13	15

Таблиця 3.3

Параметри електричного кола, що вибираються за останньою цифрою номера залікової книжки

Варіант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
R₁, Ом	2	1	2	1	2	2	1	1	2	2
R₂, Ом	2	2	1	1	2	1	2	1	2	1
R₃, Ом	НЕ	7	8	7	НЕ	8	7	8	НЕ	7
R₄, Ом	7	НЕ	8	7	7	НЕ	7	7	8	НЕ
R₅, Ом	7	8	НЕ	8	8	7	НЕ	7	7	7
R₆, Ом	8	7	7	НЕ	7	7	8	НЕ	7	8

При розрахунках розгалужених електричних кіл з одним нелінійним елементом найчастіше використовують метод еквівалентного генератора, коли лінійна частина кола представляється як еквівалентна ЕРС Е_г із внутрішнім опором R_г. Таким чином, розрахункова схема може бути представлена у вигляді (рис. 3.2).

Знайдемо робочу точку на перетині ВАХ НЕ із дзеркальним відображенням ВАХ еквівалентного генератора. Одна точка для побудови графіка І(Е_г–U_R_г) – з координатами (120 В; 0). Для побудови другої точки задаємо значення струму І_j = 0,5 А. Тоді U_Rj = R_г×І_j = 0,5×80 = 40 В. Відкладемо 40 В від 120 В вліво і отримаємо точку з координатами (80 В; 0,5 А). Проведемо пряму через ці дві точки (рис. 3.5). Робоча точка В дозволяє визначити U_л» 83 В; І_л» 0,45 А.

Потужності, що споживаються елементами кола можуть бути розраховані як добутки відповідних значень напруги і струму через елемент.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Красношапка Н. Д. Електротехніка та електромеханіка. Конспект лекцій / Красношапка Н. Д., Єнчев С.В. – К.: Видавництво НАУ «НАУ-друк», 2010. – 64 с.

2. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи / Бессонов Л. А. – М.: Гардарики, 1999. – 639 с.

3. Бойко В.С. Теоретичні основи електротехніки: Підручник: у 3-х т. Т.1 / Бойко В.С., Бойко В.В., Видолоб Ю.Ф. і др. – К.: Політехніка, 2004. – 272 с.

4. Шегедин О.І. Теоретичні основи електротехніки: Навчальний посібник/ Шегедин О.І., Маляр В.С.; МОН. – Львів, 2004. – 168 с.

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!