Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гродненский государственный университет

имени Янки Купалы»

Технологический колледж

Специальность: 2-530101 Автоматизация технологических

процессов и производств

Группа АТПиП - 60.10/2

Л А Б О Р А Т О Р Н Ы E Р А Б О Т Ы

по дисциплине

«Промышленная электроника и микроэлектроника»

Разработчик А. В. Кисель

Руководитель О.М. Журавская

Введение

Данная работа является финальным этапом нашего изучения предмета ОЭ. В ней сложены важнейшие элементы, которые я освоил за весь год обучения.

Для решения данной курсовой работы нужно не только хорошо владеть теоретическим материалом, а и отлично понимать сущность всех законов, методов, расчётов.

Данная работа проверяет знания учащегося, полученными им за год обучения. Он должен знать единицы измерения всех электрических величин, формулы расчёта и перевода значении из одного вида в другой.

Теоретические вопросы электротехники рассматриваются в неразрывной связи с практическими задачами , что обеспечивает знание качественных и количественных соотношений в различных процессах.

В данной курсовой работе необходимо произвести расчёт электрических цепей постоянного и переменного тока различными методами, повторить построение потенциальных и векторных диаграмм.

В процессе выполнения курсовой работы должны закрепить знания в области электротехники, а также научиться оформлять текстовые документы и работать с технической и справочной литературой.

С одержание

Введение
1 Анализ электрического состояния линейных электрических цепей постоянного тока
1.1Применеие метода законов Кирхгофа
1.2 Метод контурных токов
1.3 Метод наложения
1.4 Метод узлового напряжения
1.5 Метод эквивалентного генератора
1.6 Расчет показаний вольтметра
1.7 Анализ результатов расчёта с помощью баланса мощности
1.8 Расчёт и построение потенциальной диаграммы
2 Анализ электрического состояния линейных электрических цепей переменного тока
2.1 Расчет однофазных линейных электрических цепей переменного тока
2.2 Расчёт трёхфазных линейных электрических цепей переменного тока
Заключение
Литература
Приложение А ТК ГрГУ гр. АТПиП-61.10/2

Приложение А

Задание 1.

По заданным в таблице 1значениям сопротивлений приемников и значениям ЭДС начертить электрическую схему и выполнить следующее:

1) составить систему уравнений, необходимую для определения токов в схеме методом узловых и контурных уравнений (по методу законов Кирхгофа).

2) определить все токи в цепи по методу контурных токов.

3) определить все токи в цепи по методу узлового напряжения.

4) определить все токи в цепи по методу наложения.

5) определить ток, обозначенный в колонке 21 методом эквивалентного генератора.

6) рассчитать и построить в масштабе потенциальную диаграмму для любого контура цепи, содержащего две ЭДС

6) составить баланс мощностей для заданной схемы.

Таблица 1

1. Расположение ветвей в схеме

Номер ветви и её «начало» и «конец»
1	2	3	4	5	6	7	8
13	35	34	42	26	61	51	32

1.2Исходные данные

, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	Источник ЭДС, В		Вычислить
										U, B	I, A
620	240	450	530	310	130	350	540	E6=400	E8=500	36	I1

Приложение А

Задание 2.

По заданным в таблице 2 амплитудным значениям напряжения источника питания U _м , начальной фазе напряжения ψ_U , параметров элементов ветвей электрической цепи начертить схему замещения с включенным вольтметром в соответствии с вариантом. Частота тока питающего напряжения составляет

50 Гц.

Выполнить следующее:

1) определить сопротивления реактивных элементов цепи Х_L и Х_С ; действующие значения токов ветвей I и записать их мгновенные значения i.

2) определить показание вольтметра.

3) построить график изменения во времени напряжения, измеряемого с помощью вольтметра.

4) составить баланс активных и реактивных мощностей.

5) построить в масштабе совмещенную векторную диаграмму токов и напряжений на комплексной плоскости.

Таблица 2

2.1 Расположение ветвей

Номер ветки и её «начало» и «конец»
1	2	3	4
12	23	-		12

2.2 Исходные данные

, В	, град.	, Ом	, мГн	, мкФ	, Ом	, мГн	, мкФ	, Ом	, мГн	, мкФ	, Ом	, мГн	, мкФ	, В
70	-60	5	-	640	10	16	-	-	-	-	10	7	-	12

Приложение А

Задание 3

По заданным в таблице 3 линейному напряжению , начальной фазе фазного или линейного напряжения, схеме включения фаз приёмника (звезда – Y, звезда с нейтральным проводом – Y, треугольник – ∆) и их сопротивлениями ( ),

( ), ( ) начертить электрическую схему приёмника, включенного в сеть трёхфазного тока.

Выполнить следующее:

1) определить фазные и линейные токи, ток в нейтральном проводе ( для четырёхпроводной цепи).

2) определить активную, реактивную и полную мощности приёмника, коэффициент мощности.

3) построить в масштабе совмещённую векторную диаграмму токов и напряжений на комплексной плоскости.

Таблица 3

3.1 Исходные данные

Схема включения приёмника	, В	ψ, град.	( )		( )		( )
			R, Ом	±jx, Ом	R, Ом	±jx, Ом	R, Ом	±jx, Ом
Y	380	ψ A=30	6	+j8	3	-j4	15	+j8

1 Анализ электрического состояния линейных электрических цепей постоянного тока

1. Применение метода законов Кирхгофа

Строим схему по данным заданным в таблице 1(приложение А). Схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1

Составляем на основании законов Кирхгофа систему уравнений для определения токов во всех ветвях цепи. При расчёте данным методом произвольно задаём направление токов в ветвях.

Заданная цепь имеет шесть неизвестных токов, значит, система должна иметь шесть независимых уравнений. По первому закону Кирхгофа составляем 3 независимых уравнения. Выбираем узлы A, B и C.

Три недос­тающих составляем для линейно независимых контуров. Чтобы они были независимыми, в каждый следующий контур необходимо включить хотя бы одну ветвь, не входящую в предыдущие.

Задаёмся обходом каждого контура и составляем уравнения по II за­кону Кирхгофа.

ЭДС в контуре берётся со знаком «+», если направление ЭДС совпадает с обходом контура, если не совпадает – знак «–».

Падение напряжения на сопротивлении контура берётся со знаком «+», если направление тока в нём совпадает с обходом контура, со знаком «–», если не совпадает.

У зел А I₁ + I₂ - I₈ = 0

Узел В I₈ – I₅ – I₄ = 0

Узел Д I₃ – I₂ – I₇ = 0

ВК 0 = I₇R₇ – I₂R₂ – I₁R₁

ЛНК E₈ + E₆ = I₆(R₆ +R₅) + I₁R₁ +I₈R₈

ПНК -E₈ = -I₈R₈ + I₂R₂ – I₃R₃ – I₄R₄

1.2 Метод контурных токов

Определяем токи во всех ветвях, используя метод контурных токов. Выбираем независимые контуры ЛНК, ПНК и ВК, намечаем в них контурные токи I_к1, I_к2 и I_к3, как показано на рисунке 2 и составляем систему по второму закону Кирхгофа для данной системы контурных

токов:

Рисунок 2

E₆ + E₈ = I_k1(R₅ +R₆ + R₁ + R₈) + I_k2R₈ - I_k3R₁

E₈ = I_k2(R₈ +R₄ + R₃ + R₂) + I_k1R₈ + I_k3R₂

0 = I_k3(R₇ + R₁ + R₂) – I_k1R₁ + I_k2R₂

Подставляем числовые значения в систему уравнений:

400 +500 = I_k1(310 + 130 +620 + 540) + I_k2540 - I_k3620

500 = I_k2(540 + 530 + 450 +240) + I_k1540 + I_k3240

0 = I_k3(350 + 620 + 240) – I_k1620 + I_k2240

9 00 = I_k11600 + I_k2540 – I_k3620

500 = I_k21760 + I_k1540 + I_k3240

0 = I_k31210 – I_k1620 + I_k2240

45 = I_k180 + I_k227 – I_k331

50 = I_k154 + I_k2176 + I_k324

0 = -I_k162 + I_k224 +I_k3121

Определитель системы

80 27 -31

= 54 176 24 = 1062558

-62 24 121

45 27 -31

= 50 176 24 = 731850

0 24 121

80 45 -31

₂ = 54 50 24 = 26910

-62 0 121

80 27 45

₃ = 54 176 50 = 369660

-62 24 0

I_k1 = ₁ / = 731850 / 1062558 = 0,668

I_k2 = ₂ / = 26910 / 1062558 = 0,025

I_k3 = ₃ / = 369660 / 1062558 = 0,347

Определяем действительные токи в ветвях:

I1 = Ik1 – Ik3 = 0,668 - 0,347 = 0,341 А;

I2 = Ik2 + Ik3 = 0,025 +0,347 = 0,372 А;

I3 = Ik2 = 0,025 А;

I4 = Ik2 = 0,025 А;

I5 = Ik1 = 0,0668 А;

I6 = Ik1 = 0,0668 А;

I7 = - Ik3 = -0,347 А;

I8 = Ik1 – Ik2 = 0,688 – 0,025 = 0,663 А.

Если при решении системы ток получился со знаком «-», значит его действительное направление обратно тому направлению, которым мы задались.

1.3 Метод узлового напряжения

Определяем токи во всех ветвях, использую метод узлового напряжения. Использовать метод узлового напряжения можно использовать лишь в том случае, если в цепи имеется только два узла. Данная схема имеет 4 узла, следовательно, ее нужно преобразовать, использую преобразование треугольника в звезду. Преобразованная схема показана на рисунке 3.

Рисунок 3

После преобразование схемы нужно рассчитать сопротивление резисторов R₂₇, R₁₂ и R₁₇.

Ом;

Ом;

Ом;

Проставляем токов во всех ветвях схемы, при чем не зависимо от ЭДС, токи должны быть направлены одинаково. После чего определяем проводимость каждой ветви

См;

См;

См;

Рассчитываем величину узлового напряжения для данной схемы:

В – неверно выбрано направление вектора R_B

Рассчитываю токи в ветвях:

А;

А;

А;