Расчет электрических цепей постоянного и переменного тока

 
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

“ВИТЕБСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ТЕХНИКУМ”

Специальность 2-380131 “ Производство и техническая эксплуатация

приборов и аппаратов  ” 
 
 
 
 
 
 
 

  
 

РАСЧЁТ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО  И  ПЕРЕМЕННОГО  ТОКА 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ “Теоретические основы электротехники” 
 
 
 
 
 
 
 

Разработчик                       

Руководить проекта                                                           . 

Нормоконтролёр                                                                .  
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Содержание

1 Введение……………………………………………………………………………………………….………….………….4

2 Краткие сведения  из теории………………………………………………………………………………..6

2.1 Линейные электрические  цепи постоянного  тока……………………………………….6

2.2 Нелинейные электрические  цепи постоянного  тока…………………………………..8

2.3 Линейные однофазные  электрические цепи  переменного тока ….…..……..9

2.4 Трёхфазные электрические  цепи переменного  тока………….……………..……...10

3 Расчётная часть…………………………………………………………………………………………….………12

3.1 Расчёт линейных  электрических цепей  постоянного тока…...………..…......12

3.2 Расчёт нелинейных  электрических цепей  постоянного тока………………..24

3.3 Расчёт линейных  однофазных электрических  цепей переменного  тока……………………..……………………………………………………………………………………………….…...…28

3.4 Расчёт трёхфазных  электрических цепей  переменного тока……………...33

4 Заключение……………………………………………………………………………………………………...….…. 42

Литература…………………………………………………………………………………..………………………..….43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

                                                  Введение

     Практически во всех областях деятельности современного общества применяется электрическая энергия.

     Энергия - общая количественная мера различных форм движения материи. Для любого вида энергии можно назвать материальный объект, который является ее носителем. Так, механической энергией обладают вода, ветер; тепловой - нагретый газ, пар, вода. Носителем электрической энергии является особая форма материи - электромагнитное поле.

     Электрическая энергия  получается путем  преобразования других  видов энергии  (механической, тепловой, химической, ядерной  и др.) и обладает ценными свойствами: относительно несложно, с малыми потерями передается на большие расстояния, легко дробится и преобразуется в нужный вид энергии. 

         Широкое применение электрической  энергии во всех отраслях народного хозяйства и человеческой деятельности требует определенных  знаний не только от электриков, но и от специалистов других профилей.

     Электротехника – это наука, изучающая техническое использование электромагнитных явлений для нужд промышленного производства и быта. Она дает возможность изучить и понять устройство и принцип работы современных машин, аппаратов, приборов и научиться их правильно эксплуатировать. Следовательно, важность предмета «Теоретические основы электротехники» для подготовки квалифицированных специалистов не вызывает сомнения. Он является базой для изучения электротехнических величин. В настоящее время специальные электротехнические дисциплины ставят перед курсом ТОЭ задачи расчета и исследования процессов, характеризуемых токами, напряжениями, мощностями, магнитными потоками, а также задачи и исследования явлений, которые характеризуются индукцией магнитного и напряженностью электрического полей, потоком мощности.

   Во всех современных электротехнических устройствах, предназначенных для различных технических целей, происходят те или иные энергетические преобразования. В радиотехнике, космической технике, на транспорте, в быту находят применение маломощные источники электрической энергии, такие как батареи аккумуляторов, сухие элементы, термоэлементы, фотоэлементы, в которых происходит прямое преобразование химической, тепловой, световой энергии в электрическую. В ряде технологических процессов осуществляют преобразование электрической энергии в тепловую и химическую. Так, с помощью электронагрева и электролиза получают цветные металлы и химические продукты, восстанавливают изношенные детали машин, получают металлические копии с неметаллических изделий.

    Современная электротехника  начинается с открытия  английским физиком М.Фарадеем в 1831 г. Закона электромагнитной индукции. Развивая идеи Фарадея, Дж.Максвелл (1831-1879) создал теорию электромагнитного поля, предсказал существование электромагнитных волн и выдвинул идею электромагнитной природы света, которые были

экспериментально доказаны работами русского физика П.Н.Лебедева,

  опытами немецкого  физика Г.Р.Герца  в 1886-1889 гг., а также  изобретением радио  А.С.Поповым в 1895 г.

Так развивалась теория электротехники, а вместе с ней происходило и быстрое расширение практического применения электротехники. Большой вклад в это внесли выдающиеся русские электротехники. Так, Б.С.Якоби создал электродвигатель (1834 г.); П.Н.Яблочков(1847-1894),создавший электрическую свечу, положил начало первой практически применимой системе освещения; в 1885 г. Н.Г.Славянов и Н.Н.Бенардос изобрели электросварку.

    Практически во всем мире во многих сферах человеческой деятельности применяется электротехника, и это делает изучение такой дисциплины как «ТОЭ» необходимым и наиважнейшим  для электротехнических специальностей. 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Расчётная часть

3.1 Расчёт линейных цепей постоянного тока.

3.1.1 Составляем на основании законов Кирхгофа систему уравнений для определения токов во всех ветвях схемы.

Задача 1

Дано: ,

           ,

          

           ,

           ,

           ,

           ,

           ,

           ,

           .

 Найти: , , , , , .  

             

                     Рисунок 1

 

В заданной цепи шесть ветвей, значит, в системе должно быть шесть уравнений.

Уравнения для узлов по первому  закону Кирхгофа. В  цепи 4 узла (1,2,3,4), значит, число уравнений: 4-1=3 

Узел 1                    

Узел 2                    

Узел 4   

Всего в системе должно быть шесть уравнений. Три недостающих  составляем для линейно независимых контуров по второму закону Кирхгофа: 

Контур 1-2-3-7       

Контур 2-3-4         

Контур 1-3-5-6       

Получена  система из шести  уравнений с шестью неизвестными:

   

3.1.2 Определяем токи во всех ветвях схемы, используя метод контурных токов. 

                                                                        
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                        Рисунок 2 

Были  выбраны направления  контурных   токов и направления обходов контура соответственно. Можно составить систему уравнений и решить с помощь определителей:

 

                                                              

Подставив численные значения, система примет вид:

 

Необходимо  вычислить определитель системы и частные  определители:

  =  

    1  =   

    2 =    
 

    3  =    

Разделив  определители, соответствующие  каждому из контурных  токов, на определитель системы находим  контурные токи: 

 

Теперь  находим действительные токи ветвей: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.1.3 Определяем токи во всех ветвях схемы на основании метода наложения.  

а) Определяем частные  токи от ЭДС1, при  отсутствии ЭДС2, так как показано на рисунке 3.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

              Рисунок3 

Преобразуем данную цепь, соединяя резисторы R4,R5,R6 звездой

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                          Рисунок 4

 

Показываем  направление частных  токов от ЭДС1 и  обозначаем буквой I с одним штрихом ( )