МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Московский государственный университет информационных технологий, радиотехники и электроники»

МГУПИ

Факультет общей подготовки

Кафедра ОП–4 «Электротехника и электроника»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине

«Электротехника и электроника»

Тема курсовой работы «Расчёт электрических цепей постоянного и переменного тока»

Студент группы КБ4-1402вс Некрасов А.С

Руководитель курсовой работы Таржанов И.В

Работа представлена к защите «___»_________201__ г.

(подпись студента)

«Допущен к защите» «___»_________201__ г.

(подпись руководителя)

Москва 201__

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Московский государственный университет информационных технологий, радиотехники и электроники»

МГУПИ

Факультет общей подготовки Кафедра оп–4 «Электротехника и электроника»

ЗАДАНИЕ на выполнение курсовой работы по дисциплине

«Электротехника и электроника»

Студент

Шифр учебной группы

Тема «Расчёт электрических цепей постоянного и переменного тока»

Исходные данные:

Задание №1 «Электрические цепи постоянного тока»:

В электрической цепи постоянного тока определить:

1. Токи в ветвях (их значение и фактическое направление).

2. Показания вольтметра и ваттметра.

3. Режимы работы источников ЭДС. Составить баланс мощностей.

Решение методом контурных токов.

№ схем. 1.1

Выключатель замкнут.

E₁= 36 В, E₂= 24 В, E₃= 28 В.

R₀₁= 0,1 Ом, R₀₂= 0,2 Ом, R₀₃= 0,1 Ом.

R₁= 1,9 Ом, R₂= 3,8 Ом, R₃= 2,9 Ом, R₄= 3 Ом, R₅= 5 Ом, R₆= 10 Ом.

Задание №2 «Расчет электрических цепей однофазного синусоидального тока»:

В электрической цепи однофазного синусоидального тока определить:

1. Полное сопротивление электрической цепи и его характер.

2. Действующие значения токов в ветвях.

3. Показания вольтметра и ваттметра.

Построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений для всей цепи.

№ схем. 1.2, f = 50 Гц, E = 100 В.

R₁= 8 Ом,

L₁= 31,8 мГн,

R₂= 10 Ом,

C₂= 637 мкФ,

R₃= 10 Ом,

L₃= 15,9 мГн.

Срок представления к защите курсовой работы: до «___»__________201_ г.

Задание на курсовую

работу выдал «___»_______201__г. _______________

Задание на курсовую

работу получил «___»_______201__г. _______________

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Московский государственный университет информационных технологий, радиотехники и электроники»

МГУПИ

Факультет общей подготовки Кафедра оп–4 «Электротехника и электроника»

ПРОТОКОЛ заседания комиссии по защите курсовой работы

от «___» _______ 201__ г. № _____

Состав комиссии : ______________________________________________________

______________________________________________________

______________________________________________________

Утверждена на заседании кафедры ОП–4 «Электротехника и электроника» от «___» ___________ 201__г.

Слушали защиту курсовой работы «Расчёт электрических цепей постоянного и переменного тока» по дисциплине _______________________________________

Студента ____________________________________________________________

шифр учебной группы Фамилия И.О. студента

Во время защиты были заданы следующие вопросы:

1. _________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________

3. _________________________________________________________________

Итоговая оценка выполнения курсовой работы _____________________

Члены комиссии

Задание №1 «Электрические цепи постоянного тока».

Дано:

Решение методом контурных токов, № схем. 1.1, выключатель замкнут, E₁= 36 В, E₂= 24 В, E₃= 28 В, R₀₁= 0,1 Ом, R₀₂= 0,2 Ом, R₀₃= 0,1 Ом, R₁= 1,9 Ом, R₂= 3,8 Ом, R₃= 2,9 Ом, R₄= 3 Ом, R₅= 5 Ом, R₆= 10 Ом.

Перепишем схему в более удобный вид:

Как видим количество узлов 3, а ветвей 5.

n=3, m=5.

По первому закону Кирхгофа: n-1 = 2.

По второму закону Кирхгофа: m-(n-1) = 3.

Составим систему уравнений:

I₁₁*(R₀₁+R₁+R₆)- I₂₂*R₆ = E₁

I₂₂*(R₀₃+R₃+R₆+R₄)- I₁₁*R₆- I₃₃*(R₀₃+R₃) = E₃

I₃₃*(R₀₂+R₂+R₅+R₀₃+R₃)- I₂₂*(R₀₃+R₃) = E₂- E₃

I₁₁*12- I₂₂*10=36

I₂₂*16- I₁₁*10- I₃₃*3=28

I₃₃*12- I₂₂*3=-4

Перепишем систему линейных уравнений в матричном виде:

[12	-10	0]		[I11]		[36]
[-10	16	-3]	*	[I22]	=	[28]
[0	-3	12]		[I33]		[-4]

	[12	-10	0]		12*16*12-12*(-3)*(-3)-12*(-10)*(-10)=996
∆	[-10	16	-3]	=
	[0	-3	12]

	[36	-10	0]		36*16*12+(-10)*(-3)*(-4)-36*(-3)*(-3)-12*28*(-10)= 9828
∆ I11	[28	16	-3]	=
	[-4	-3	12]

	[12	36	0]		12*28*12-12*(-3)*(-4)-12*36*(-10)= 8208
∆ I22	[-10	28	-3]	=
	[0	-4	12]

	[12	-10	36]		12*16*(-4)+(-10)*(-3)*36-12*28*(-3)-(-10)*(-10)*(-4)= 1720
∆ I33	[-10	16	28]	=
	[0	-3	-4]

I₁₁ = ∆ I₁₁/∆ = 9,86 А

I₂₂ = ∆ I₂₂/∆ = 8,24 А

I₃₃ = ∆ I₃₃/∆ = 1,72 А

I₁ = I_{11 =} 9,86 А

I₂ = I₂₂- I₃₃ = 6,51 А

I₃ = I₃₃ = 1,72 А

I₄ = I₂₂ = 8,24 А

I₅ = I₁₁- I₂₂ =1,62 А

Показания ваттметра и вольтметра:

P_w = I₁² * R₁=9,86² * 1,9 = 184,71 Вт

P_v = I₂ * R₃ - I₃ * R₅ = 6,51 * 2,9 – 5 * 1,72 = 10,279 В

Баланс мощностей:

P_п = I₁² * (R₀₁ + R₁) + I₂² * (R₀₃ + R₃) + I₃² * (R₂ + R₀₂ + R₅) + I₄² * R₄ + I₅² * R₆ = 9,86² * 2 + 6,51² * 3 + 1,72² * 9 + 8,24² * 3 + 1,62² * 10 = 578,15 Вт

P_и = I₁ * E₁ + I₂ * E₃ + I₃ * E₂ = 9,86 * 36 + 6,51 * 28 + 1,72 * 24 = 578,5 Вт

Т.к мощность источников и потребителей сходятся, то баланс мощностей подсчитан верно.

Т.к направления токов совпадают с направлением ЭДС, ток все источники.

Задание №2 «Расчет электрических цепей однофазного синусоидального тока»:

Дано:

№ схем. 1.2, f = 50 Гц, E = 100 В.

R₁= 8 Ом, L₁= 31,8 мГн, R₂= 10 Ом, C₂= 637 мкФ, R₃= 10 Ом, L₃= 15,9 мГн.

Перепишем схему в более удобный вид:

Рассчитаем реактивное сопротивление цепи:

XL₁ = 2πfL₁ = 2*3,14*50*31,8*10^-3 = 10 Ом

XC₂ = 1/2πfC₂ = 1/(2*3,14*50*637*10^-6) = 5 Ом

XL₃ = 2πfL₃ = 2*3,14*50*15,9*10^-3 = 5 Ом

Рассчитаем комплексы полных сопротивлений всех ветвей:

Z₁ = R₁ + jXL₁ = 8 + j10 = * = 12,8 * Ом

Z₂ = R₂ - jXC₂ = 10 – j5 = * = 11,2 * Ом

Z₃ = R₃ + jXL₃ = 10 + j5 = * = 11,2 * Ом

Z₂₃ = = = = 6,27 = 6,27cos(0) + j6,27sin(0) = 6,27 Ом

Z_Экв = Z₁ + Z₂₃ = 8 + j10 + 6,27 + j0 = 14,27 + j10 = * = 17,4 * Ом

I₁ = = = 5,74 * A

U₂₃ = I₁ * Z₂₃ = 5,74 * * 6,27 = 36 * В

I₂ = = = 3,2 * A

I₃ = = = 3,2 * A

Показания вольтметра и ваттметра:

S = *Z_Экв = 5,74² * 17,4 = 573,23 B

P = *R_Экв = 5,74² * 14,27 = 470,16 B

Q = *X_Экв = 5,74² * 10 = 329,48 В BA

Таким образом, показания ваттметра будут P_w = 470,16 Вт.

P_v = I₃ * Z₃ = 3,2 * * 11,2 * =35,84 * B.

Построим векторную диаграмму токов и напряжений:

Уравнения:

I₁ = I₂ + I₃

U = U_R1 + U_L1 + U_R2 + U_C2 U = U_R1 + U_L1 + U₂₃

U = 100 * B

Вычисления:

U_R1 = I₁ * R₁* = 8 * * 5,74 * = 45,92 * В

U_L1 = I₁ * XL₁* = 10 * * 5,74 * = 57,4 * В

U_R2 = I₂ * R₂* = 10 * * 3,2 * = 32 * В

U_C2 = I₂ * XC₂* = 5 * * 3,2 * = 16 * В

U₂₃ = 36 * В