Глава 2 - РХТУ им. Д.И. Менделеева

Лабораторные, практические и курсовые
работы. Расчет электрических цепей на ЭВМ
На кафедре электротехники и электроники РХТУ им. Д.И. Менделеева разработано математическое, информационное и программное обеспечение для лабораторных работ, контрольных
задач, курсовых работ по электротехнике и электронике (Приложение 1).
Программное обеспечение для контрольных задач позволяет студентам полностью рассчитать и проверить собственные расчеты на ЭВМ. Контрольные задачи содержат 7 типовых задач,
каждая из которых включает 30 вариантов заданий. Студентам предоставляется комплекс обучающих программ, где для каждой контрольной задачи приведен пример, в котором поэтапно в
динамике на экране монитора показывается алгоритм решения задачи данного типа. В состав
обучающего программного обеспечения включены программа «Калькулятор комплексных чисел», с помощью которой можно производить все необходимые арифметические операции с
комплексными числами, и программа «Решение линейных алгебраических уравнений для комплексных чисел». Располагая этими программами, студенты освобождаются от сложных рутинных математических расчётов, сосредоточивая свои усилия на анализе и преобразовании электрических цепей. Программа «Справка» содержит сведения об основных понятиях и законах
электротехники, способах преобразования электрических величин в комплексные числа и др.
После выполнения всех расчётов студенты вводят промежуточные и конечные результаты
расчётов в ЭВМ. Контролирующие программы поэтапно анализируют введенные данные и указывают на допущенные ошибки, если таковые имеются. Если допущена ошибка, то ЭВМ указывает на её характер: например, «произведено неправильно преобразование параметра», «неправильно применён закон Ома» и.т.д. Задача считается решённой, если ошибка в расчётах не превышает 0,5% (от вычислений ЭВМ). Накопление ошибок приводит к снижению итоговой оценки, которая отражается на экране монитора.
Студенты имеют возможность выполнить до 11 различных лабораторных работ, в том числе:
работы по неразветвлённым и разветвлённым однофазным электрическим цепям. Они могут:
изучить явления резонанса напряжения и токов, исследовать различного вида соединения в
трёхфазных электрических сетях, изучить работу трансформатора и электродвигателя, изучить
переходные процессы в сетях постоянного тока, исследовать работу различных схем выпрямителей, изучить работу диодов и триодов в различных электрических схемах, изучить работу
операционных усилителей, логических и цифровых схем.
Подготовка к исследованию начинается с размещения на «монтажной панели» ЭВМ источника питания, элементов электрических цепей и измерительных приборов. Для этого из представленного набора вызывается изображение того или иного элемента схемы и перемещается в
выбранную область на монтажной панели, где фиксируется. После того, как часть или все элементы схемы зафиксированы на монтажной панели, производится соединение их проводами
(проводниками). В первую очередь формируются токовые цепи, например, источник питания –
амперметр – активное сопротивление – источник питания. Далее производится подключение
вольтметров и вольтовых обмоток ваттметров и т.д. В результате на монтажной панели ЭВМ
собирается заданная электрическая схема со всеми измерительными приборами, необходимыми
для исследования, например, резонанса напряжений в последовательных цепях и т. п.
Основная проблема заключается в анализе правильности собранной электрической и измерительной схемы при произвольной ее конфигурации. Для этой цели используются правила формальных грамматик. Во время сборки схемы при соединении проводниками элементов электрической цепи или других проводников в ЭВМ автоматически записываются элементарные предложения типа A1-p1:p1-R, р2-р3:р3-А1 или р2-р3:р3-р6, обозначающие соответственно, что амперметр А1 соединен проводником р1 с активным сопротивлением R, провод р2 соединен проводом р3 с амперметром А1 или провод р2 соединен проводом р3 с проводом р6. Из подобных
1
элементарных предложений можно построить более сложные предложения, которые соответствуют описанию соединений элементов для участков цепи или для всей цепи.
Непосредственно во время сборки схемы после каждого соединения элементов схемы проводником выявляются некоторые ошибки, которые указывают на недопустимость соединений
типа «провод-провод», на недопустимость «шунтирования» элементов, когда проводом соединяются вход и выход элемента, и другие подобные ошибки. Более подробный анализ осуществляется после сборки всей схемы.
На первом этапе производится «статистический» анализ, когда указывается на недостаточность или избыточность измерительных приборов с указанием их типа. Студенты имеют возможность скорректировать схему – вызвать или удалить те или иные измерительные приборы и
соединительные провода.
На втором этапе производится анализ наличия токовых цепей, которые соответствуют заданному типу соединений – последовательное соединение, параллельное соединение, соединение
звездой или треугольником и т.п. При этом необходимо учитывать произвольный характер соединений. Так, последовательное соединение источник питания - ваттметр - амперметр - активное сопротивление - источник питания будет соответствовать предложению формальных грамматик U- W-A1-R-U. Правильные соединения будут соответствовать предложениям U-W-A1-RU, U-A1-W-R-U, U-W-R-A1-U и U-R-W-A1-U и др., всего 6 вариантов, равное числу перестановок
из трех . Предложение U-A1-R-W-A2-U свидетельствует об избыточности приборов измерения
(два амперметра в последовательной цепи), предложение U-R-W-U – об отсутствии амперметра
в цепи, а предложение, например, R-U-W-A -U свидетельствует о неправильно собранной схеме.
Символом «|» (или) обозначаются параллельные соединения элементов. Например, предложение U-((A1-R1) | (A2-R2))-U соответствует электрической цепи с параллельным подключением
цепочек A1-R1 и A2-R2 к общему источнику питания. Достаточно сложным является анализ
наличия избыточных проводов, приводящих к замыканию отдельных участков цепи. Например,
предложение U-W-A1-R-(A1|U) означает, что второй конец активного сопротивления соединен
как с источником питания, так и с началом амперметра, что является недопустимым.
Следующим этапом является анализ соединений вольтметров и вольтовой обмотки ваттметра
для измерения напряжений. Проводники, соединяющие вольтметр с другими элементами, выделяются (серым) цветом, показывающим отсутствие в проводнике тока (идеальный вольтметр).
Анализ правильности подсоединений измерительных приборов также происходит на основе
формальных грамматик. Так, соединения V1-R-V1, V1-A-R-V1 и V1-W-R-A-V1 являются правильными (допустимыми) соединениями при измерении падения напряжения на сопротивлении R.
Несмотря на относительно небольшое количество элементов, предоставляемое для сборки
электрических цепей, количество вариантов, (в том числе и неправильных соединений), весьма
велико. Анализ предложений в правильно собранной схеме указывает на отсутствие разрывов в
токовой цепи источник питания – источник питания, на отсутствие короткозамкнутых контуров
и на правильность подключений амперметров, вольтметров и обмоток ваттметров.
Таким образом, использование формальных грамматик дает возможность описать и анализировать электрические схемы и схемы измерений и при этом указывать на допущенные ошибки.
Заключительным этапом сборки схемы является выбор шкалы измерительных приборов, которые после выбора диапазона измерений фиксируются на изображении измерительного прибора.
После того как анализ электрической схемы и схемы измерений показывает, что они собраны
правильно, монтажная панель дополняется окнами в нижней части экрана монитора ЭВМ, в которых изображены задатчики величин сопротивлений, напряжения и частоты источника питания. Изменением положения движка задатчика изменяется и соответствующая величина сопротивления или напряжения. Студенты приступают к исследованию собранной схемы.
Аналогичные действия по сборке измерительных схем производятся при изучении на ЭВМ
работы оборудования – трасформатора и электродвигателей. На монтажную панель вызывается
изображение источника питания и изображение оборудования. Ставится задача правильно под2
ключить оборудование к источнику питания и собрать схему измерения основных характеристик оборудования. После того, как подключение оборудования и схема измерения выполнены
правильно, производится исследование рабочих характеристик оборудования.
Сложность собранной электрической схемы определяется количеством элементов, которые
можно разместить на монтажной панели ЭВМ. В действующих программах размер монтажной
панели составляет 640·300 пикселов, а размер изображения элемента схемы – 66·55 пикселов.
При уменьшении размеров изображения число элементов, размещаемых на монтажной панели,
увеличивается, однако при этом исчезают детали изображения и эти элементы становятся трудно различимыми. При существующих размерах на монтажной панели можно разместить до 12
изображений элементов цепи или измерительных приборов.
Использование монтажной панели ЭВМ для сборки и исследования электрических цепей
имеет определенные преимущества по сравнению с физическими стендами в части различных
комбинаций элементов схем и их соединений и в наглядности процессов, протекающих в электрических цепях. Режим работы электрической цепи разъясняется с помощью векторных диаграмм, отображающих в реальном времени все изменения режимов или параметров электрической цепи, или с помощью построения рабочих характеристик оборудования. Оптимальным вариантом проведения лабораторных работ является вариант, при котором работа на ЭВМ предшествует работе на физических стендах.
Учитывая то, что сборка схемы является самым трудоёмким элементом лабораторных работ,
студентам могут выдаваться программы сборки и анализа электрических схем и схем измерений
на ЭВМ. Используя лекционный материал и инструкции, студенты собирают электрическую
схему и схему измерений на ЭВМ вне аудитории. Собранная схема записывается в файл, который воспроизводит ее на лабораторных ЭВМ.
Опыт работы показал ряд преимуществ методики проведения лабораторных работ на ЭВМ:
а) студенты получают возможность более углубленно заниматься исследованием электрических цепей, так как на физических стендах более половины времени занимает сборка электрической цепи с помощью коммутационных шнуров и поиски потерь в контактах. За время лабораторных работ появляется возможность изучить и проанализировать значительно больше ситуаций и режимов, которые могут возникнуть в электрических цепях;
б) ЭВМ позволяет моделировать и предупреждать возникновение предаварийных и аварийных ситуаций. «Короткое замыкание» или значительное «зашкаливание» приборов вследствие
ошибок, допущенных студентами, не приводит к выходу из строя физических приборов. О неправильных действиях студенты предупреждаются звуковым сигналом и мигающими рамками в
изображениях приборов;
в) в электрическую цепь всегда можно включить «идеальные» элементы, например, катушку,
обладающую нулевым активным сопротивлением, диод, не имеющий внутреннего сопротивления и т.п;
г) при работе на ЭВМ в режиме реального времени можно изучить, например, изменение
векторов напряжений, токов или мощностей при любом изменении параметров электрической
цепи;
д) ЭВМ позволяет измерять реактивную мощность, cos  , эквивалентную емкость или индуктивность в схемах замещения и т.п.
Проведение лабораторных работ по электротехнике и электронике на ЭВМ является перспективным направлением и, безусловно, не исключает использования физических стендов. Так как
в основу электронных моделей ЭВМ положены реальные элементы физических стендов, особенно эффективна параллельная работа студентов на ЭВМ и на физических стендах. При этом
студенты предварительно производят все необходимые действия на ЭВМ, получают представление об изменениях параметров электрической цепи, а затем переходят к работе на физическом
стенде.
Использование информационной базы математических моделей аппаратов химической технологии делает курс электротехники более предметным. В этом случае на экране монитора од3
новременно отображаются как технологические процессы, протекающие в аппаратах, так и
процессы в электрических цепях, образуемых электрооборудованием (приводами насосов,
нагревателями и т.п.).
Применение ЭВМ существенно смещает акценты преподавания, настраивая студентов на самостоятельное выполнение задания и самооценку результатов расчётов. Преподаватель в определённой мере освобождается от контроля промежуточных математических расчётов, сосредоточивая свое внимание на объяснении принципиальных ошибок, допущенных при анализе или
преобразовании электрических цепей или в применении законов электротехники. Это особенно
важно при массовых потоках студентов. Относительная легкость изменения вариантов начальных условий позволяет существенно разнообразить задачи, не допуская их повторения.
Сборка
измерительной
электрической
схемы
на
ЭВМ.
Измерительные приборы
Амперметр измеряет силу тока в цепи и включается последовательно (в разрыв цепи) с элементами цепи. При подключении амперметра необходимо отключить цепь от источника питания, произвести подключение амперметра и вновь подключить источник питания цепи. Условное изображение и схема включения амперметра приведена на рис.2.34.
Амперметр измеряет действующую силу тока, равную модулю комплексного значения силы
тока в цепи I=|I|.
Вольтметр измеряет падение напряжения на участке цепи и подключается параллельно этому участку цепи. Измерение падения напряжения можно производить не отключая цепь
от источника питания. Условное обозначение и схема подключения вольтметра изображены на
рис.2.35.
Вольтметр измеряет действующее напряжение, равное модулю комплексного значения падения напряжения на участке цепи U=|U|.
Ваттметр измеряет активную мощность, потребляемую на участке электрической цепи. Ваттметр имеет две обмотки: токовую обмотку и обмотку напряжения. Токовая обмотка включается
в цепь последовательно, а обмотка напряжения – параллельно измеряемому участке цепи. Для
правильного включения один из выводов токовой обмотки и обмотки напряжения помечены звездочками (*). Эти выводы необходимо
A
U
R
R
V
H
H
U
Рис.2.34. Схема включения амперметра в электрическую сеть
Рис.2.35. Схема включения вольтметра к электрической цепи
*
*
W
U
4
*
RH
U
W
А
*
V
RH
*
A
UAB
B
UBC
C
W1
*
* W2
UCA
UAC
*
UBC
IA
RA
IB
RB
IC
RC
Рис.2.36. Схема включения ваттметра в электрическую сеть
Рис.2.37. Схема включения приборов для измерения активной и полной мощности цепи
Рис.2.38. Схема
подключения
двух
ваттметров
активной мощности в трехфазной сети
для
измерения
включать со стороны источника питания. При подключении ваттметра необходимо отключить
цепь от источника питания, произвести подключение токовой и вольтовой обмотки ваттметра и
вновь подключить источник питания цепи.
Условное изображение и схема включения ваттметра в электрическую цепь изображены на
рис.2.36. Измеряемая активная мощность на участке цепи W=P=Re(S)=Re(U I*)=
=S cos  =RI2=YU2 (I*- сопряженный комплекс тока).
Для того чтобы измерить полную S, активную P и реактивную Q мощности, а также cos  ,
необходимо включить амперметр, вольтметр и ваттметр по схеме, изображенной на рис.2.37.
В этом случае активная мощность Р измеряется ваттметром W, полная мощность S равна
произведению показаний амперметра А и вольтметра V (S=VA), cos  =P/S, а реактивная мощность Q=jSsin  .
Измерение активной мощности трехфазной сети можно проводить с помощью метода двух
ваттметров. Если ваттметры включить, например, по схеме рис.2.38, то активная мощность сети
будет равна Р= Re(UACIA*+UBCIB*)=PW1+PW2.
Измеряемая мощность не зависит от вида нагрузок (симметричная, несимметричная) и способа включения нагрузок, кроме звезды с нейтральным проводом.
Сборка схемы измерений на панели ЭВМ
При вызове программы на экране монитора высвечивается "монтажная панель" с источником
питания и исследуемыми элементами электрической цепи.
В нижней части экрана монитора расположены два окна:
– окно с информацией о возможных действиях – серый фон;
– окно сообщений – коричневый фон.
Для того чтобы составить электрическую схему эксперимента, следует:
а) разместить на монтажной панели измерительные приборы, необходимые для исследования;
б) соединить проводниками элементы электрической цепи и измерительные приборы в единую электрическую схему.
Составление электрической схемы начинается с размещения на монтажной панели монитора
ЭВМ измерительных приборов.
Как вызвать изображение измерительного прибора?
При нажатии клавиши "А" или "а" (лат), "V" или "v", "W" или "w" в левой верхней части монтажной панели появится изображение амперметра, вольтметра, ваттметра соответственно.
Как разместить измерительный прибор на монтажной панели?
С помощью клавиш  можно перемещать изображение прибора по панели. При нажатии клавиши "Insert" изображение прибора фиксируется на монтажной панели.
При размещении приборов следует ориентироваться на то, что амперметры и токовая обмотка ваттметров включаются в электрическую цепь последовательно (в "разрыв цепи") (рис.2.1,
5
2.3) , а вольтметры и вольтовая обмотка ваттметра подключаются параллельно измеряемым
участкам (рис.2.2, 2.3).
Информация о возможных ошибках при размещении измерительных приборов появляется в
окне сообщений.
Как удалить измерительный прибор с монтажной панели?
Если появляется необходимость удаления измерительного прибора во время перемещения
его по монтажной панели (до нажатия клавиши "Insert"), то это можно сделать нажав клавишу
"Delete"
Если изображение измерительного прибора необходимо исключить после фиксации его на
монтажной панели, то для этого следует с помощью клавиш  установить маркер на
изображении прибора (в любой его части) и нажать клавишу "Delete".
Как произвести соединение элементов электрической цепи?
Изображение каждого элемента электрической цепи имеет две (или четыре для вольтметра и
ваттметра) выделенные горизонтальные и вертикальные "точки" для подсоединения проводников. Желтым цветом выделены точки для последовательного включения элемента в цепь, а серым цветом – для параллельного подключения к участкам электрической цепи.
Для соединения элементов электрической схемы необходимо:
а) с помощью клавиш  подвести маркер к соответствующей точке присоединения
прибора или проводника и нажать клавишу "Ноmе" – начало проводника;
б) с помощью клавиш  подвести линию проводника к выбранной точке на схеме и
нажать клавишу "End" – конец проводника. При передвижении маркер оставляет след – желтую
линию – линию проводника.
Если конец проводника пересекает другой проводник, то конец проводника фиксируется автоматически.
Проводники, соединяющие вольтметр и вольтовую обмотку ваттметра с другими проводниками или элементами цепи, имеют серый цвет.
Как удалить проводник из схемы?
Если необходимо удалить проводник во время перемещения  по монтажной панели,
то достаточно нажать клавишу " Delete" и линия проводника исчезнет с монтажной панели.
Если проводник на монтажной панели зафиксирован, то для его удаления необходимо с помощью клавиш  установить маркёр на одном из участков линии и нажать клавишу "Delete", при этом линия полностью исчезает. Если установить маркёр в узле – точке соединения
нескольких проводников и нажать клавишу "Delete", то с монтажной панели удаляются все проводники, принадлежащие данному узлу.
После окончания сборки электрической схемы для анализа соединений следует нажать клавишу F1. Все ошибки, связанные с неправильной сборкой электрической схемы, указываются в
окне сообщений.
Если схема собрана правильно, то в нижней части экрана появляются окно с задатчиками параметров электрической цепи и окно векторных диаграмм.
Примечание: Правильно собранная схема измерения активной и полной мощности электрической цепи (рис.3.4.) в начальном эксперименте лабораторной работы переносится на монтажную панель монитора ЭВМ следующих экспериментов.
Изменение параметров электрической цепи
После сборки измерительной схемы на монтажной панели производится формирование рабочей панели эксперимента. Активным и реактивным сопротивлениям, измерительным приборам
и другим элементам цепи присваиваются порядковые номера или символьные индексы в соответствии с конкретной задачей.
В окне в правой нижней части экрана (синий фон) размещаются задатчики частоты и напряжения сети, задатчики R, L, и С, с помощью которых можно изменить параметры электрической
сети.
6
В окне в левой нижней части экрана (чёрный фон) размещаются векторные диаграммы
напряжений или токов на всех участках цепи. Векторы диаграмм каждый раз нормируются относительно максимального значения U или I, поэтому диаграммы дают только общее представление о взаимном расположении векторов и относительном соотношении их значений. Вектор
напряжения (или тока) на активном сопротивлении R имеет красный цвет, вектор напряжения
(или тока) на индуктивности L – голубой цвет, вектор напряжения (или тока) на емкости С –
фиолетовый цвет.
Под каждым элементом R, L и С на черном фоне печатаются значения соответствующих задатчиков.
Для источника переменного тока "Сеть" указана частота Fe в герцах и напряжение Ue в вольтах.
Для каждого измерительного прибора: ваттметра, амперметра и вольтметра указаны шкалы –
зеленые цифры и значение измеряемого параметра – красные цифры. Если измеряемый параметр находится в пределах шкалы прибора, то прибор заключен в темно-синюю рамку. Если
измеряемый параметр выходит за пределы шкалы, то прибор заключается в красную (штриховую) рамку и подается звуковой сигнал пониженной тональности.
Окно задатчиков. Каждый задатчик содержит: маркёр – прямоугольник красного или синего
цвета, наименование параметра, минимальное значение параметра, вертикальную отметку красного цвета на зеленой линии, максимальное значение параметра и размерность параметра.
Задатчики элементов цепи R, L и С отградуированы в процентах шкалы (их значения соответственно в омах, микрогенри и микрофарадах определяются из опытов). Задатчики параметров сети Fe и Ue отградуированы в герцах и вольтах.
Изменение значений Fe, Ue, R, L или С производится следующим образом:
а) С помощью клавиши  или  выбирается задатчик. Маркер выбранного задатчика изменяет свой цвет с синего на красный;
б) С помощью клавиши  или  изменяется значение параметра, что влечет соответственно
сдвиг вертикальной отметки задатчика и изменение значения соответствующего параметра на
схеме. Если задатчик выходит на одно из крайних значений (минимум или максимум), то подается звуковой сигнал, предупреждающий о том, что дальнейшее изменение в эту сторону невозможно.
Помимо этого для элементов цепи R, L и С:
а) с помощью клавиши "Del" можно исключить из электрической цепи элемент R, L или С.
б) с помощью клавиши "Esc" можно "закоротить" элемент электрической цепи.
в) с помощью клавиши "Ins" можно восстановить ранее исключенные или закороченные элементы цепи.
В некоторых лабораторных работах на экране высвечиваются дополнительные инструкции.
Структура программного обеспечения лабораторных
работ
Программное обеспечение состоит из комплекса программ ЭВМ, в основу работы которых
положен статический рисунок на «монтажной панели ЭВМ» Программное обеспечение предусматривает выполнение начального этапа лабораторных работ на трёх уровнях сложности:
а) "сборка" на монтажной панели ЭВМ полной электрической цепи, включая систему измерительных приборов – амперметры, вольтметры и ваттметры, (коэффициент сложности 2);
б) "сборка" на монтажной панели ЭВМ только системы измерительных приборов при фиксированной ("собранной") электрической цепи (коэффициент сложности 1),
в) "вызов" на монтажную панель ЭВМ электрической цепи вместе с системой измерительных
приборов (коэффициент сложности 0.5)
Стандартным уровнем является уровень, при котором электрическая цепь вместе с её активно-реактивными элементами и оборудованием выводятся на монтажную панель ЭВМ в «собранном» виде.
7
В этом случае на первом этапе исследований производится сборка и размещение на монтажной панели ЭВМ системы измерительных приборов (амперметров, вольтметров и ваттметров)
для измерений токов, напряжений и мощности в электрической цепи. Монтаж системы измерений начинается с размещения на монтажной панели измерительных приборов, а затем производится их соединение с элементами электрической цепи. Непосредственно во время сборки системы измерений после каждого соединения элементов схемы проводником выявляются некоторые ошибки, которые указывают, например, на недопустимость соединений типа «провод провод», на недопустимость «шунтирования элементов», когда проводом соединяются вход и
выход элемента, и т.п. Ошибочные действия при сборке комментируются в виде окон с сообщениями. Результаты сборки измерительной системы записываются в файл, что позволяет проводить эту часть лабораторной работы вне аудитории.
После сборки системы измерений в соответствии с характером лабораторной работы изображение на экране монитора добавляется окнами управления, в которых размещены задатчики
номиналов элементов электрической цепи и кнопки управления, а также информационными окнами с изображениями векторных диаграмм и графиков.
На втором этапе производится собственно исследование электрических цепей. Результаты
измерений номиналов элементов электрической цепи или изменений в соединениях участков
цепи отображаются (в динамике) на монтажной панели ЭВМ и в соответствующих информационных окнах экрана.
В основу программного обеспечения лабораторных работ положены математические модели
физических лабораторных стендов (с расширением их функциональных возможностей).
Содержание исполняющих программ:
– slab1.exe – программа «Неразветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями»;
– slab2.exe – программа «Разветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активнореактивными сопротивлениями»;
– slab3.exe – программа «Трёхфазные электрические цепи при соединении потребителей
звездой и треугольником»;
– slab4.exe – программа «Однофазный трансформатор»;
– slab5.exe – программа «Трёхфазный асинхронный электродвигатель»;
– slab6.exe – программа «Трёхфазный синхронный электродвигатель»;
– slab7.exe – программа «Электродвигатель постоянного тока»;
Все элементы рисунков электрических схем и тексты информационных окон размещены в
субдиректориях ТЕК, ERO, HLP.
Для вызова программ из системы Norton (или из «проводника» Windows) необходимо раскрыть директорию \SLAB и выбрать соответствующую исполняющую программу.
Программное обеспечение лабораторных работ по силовым электрическим цепям входит составной частью в общее программное обеспечение курса «Электротехника и основы электроники».
После запуска ЭВМ на экран монитора вызывается картинка, где расположено главное меню
общего программного обеспечения курса. Для того чтобы начать выполнение работы, необходимо в главном меню выбрать строку «Лабораторные работы» и нажать клавишу Enter. На
экране монитора появляется меню с перечнем всех лабораторных работ, как по силовым электрическим цепям, так и по основам электроники. Для вызова конкретной лабораторной работы
необходимо выбрать строку с названием этой работы и нажать клавишу Enter. После выполнения лабораторной работы следует нажать клавишу F10, после чего ЭВМ возвратится к главному
меню.
8
Расчет электрических цепей с последовательным соединением активно-реактивных сопротивлений. Резонанс напряжений (практическая работа). Программа CON1_1
Электрическая цепь состоит из последовательно соединенных резисторов, индуктивностей и
емкостей. К электрической цепи приложено внешнее напряжение.
Заданы: внешнее напряжение, величины сопротивлений в цепи.
Требуется определить:
– действующий ток в цепи, действующие напряжения на участках цепи, полную, активную и
реактивную мощности в цепи, cos  ;
– условия резонанса напряжений в цепи, действующий ток и активную мощность при резонансе.
Закон, используемый при решении задачи: – закон Ома;
Алгоритм решения задачи:
а) преобразовать заданные параметры электрической цепи в комплексные числа;
б) вычислить комплексный и действующий токи в цепи;
в) вычислить действующее напряжение на участках цепи;
г) вычислить полную, активную и реактивную мощности в цепи, cos  ;
д) вычислить величину реактивного сопротивления, обеспечивающего резонанс напряжений
в цепи;
е) вычислить значение действующего тока и активную мощность в цепи при резонансе.
Задание:
Для заданного варианта табл.2.9. рассчитать комплексный I и действующий I токи в цепи,
полную S, активную Р и реактивную Q мощности, cos  , действующее значение напряжений U1
- 2, U2 - 3 на участках 1-2 и 2-3 цепи, величину сопротивления X2р, обеспечивающую резонанс
напряжений в цепи, действующий ток Iр и активную мощность Pр в цепи при резонансе напряжений.
Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием программы «Калькулятор комплексных
чисел».
Для контроля расчетов предназначена программа CON1_1, которая позволяет контролировать:
– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;
– вычисленные значения комплексного I и действующего I токов в цепи;
– вычисленные значения действующих напряжений на участках цепи U1-2, U2-3, вычисленные
значения мощностей S, Р,Q и cos  ;
– вычисленную величину сопротивления X2р, обеспечивающую резонанс напряжений в цепи,
вычисленные значения тока Iр и активной Pр мощности цепи при резонансе напряжений.
В состав программы включен контрольный пример.
9
Таблица 2.9. Параметры электрических цепей по схемам 1–4
№ вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
№
схемы
1
4
1
1
3
3
2
2
3
4
4
1
2
3
1
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
1
2
3
4
1
U,
В
220
110
110
220
110
220
220
220
110
220
380
110
380
110
110
110
110
220
380
220
380
110
220
220
110
220
380
220
110
110
R1,
Ом
6
10
8
2
10
12
12
4
2
3
10
4
2
3
2
2
8
2
2
6
2
3
2
5
5
6
12
6
2
10
Электрические схемы для табл.2.9
10
R2,
Ом
8
2
3
2
2
12
2
4
2
10
1
2
1
3
4
8
2
4
5
6
1
6
10
2
Х1,
Ом
24
10
12
16
3
4
8
4
3
5
4
5
3
4
4
4
6
6
6
12
3
5
10
4
8
8
8
8
4
5
Х2,
Ом
12
12
16
16
3
16
12
4
3
3
6
5
4
6
3
6
10
3
2
6
1
3
3
10
24
24
12
8
6
16
Х3,
Ом
6
2
16
8
16
12
8
3
5
6
4
4
6
3
1
1
5
3
8
8
12
8
5
Х4,
Ом
6
4
4
4
1
4
-
1
1
R1
X1
U
2
X2
X3
R2
2
R1
X1
U
X2
X3
X4
3
Схема 1
3
Схема 2
1
1
X1
2
X1
R1
X2
U
R1
R2
X3
3
Схема 3
U
2
X2
R2
3
Схема 4
11
Разветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопро
Расчет электрических цепей с параллельным соединением активно-реактивных сопротивлений. Резонанс токов. (практическая работа). Программа CON2_1
Электрическая цепь состоит из соединённых последовательно-параллельно резисторов, индуктивностей и ёмкостей. К электрической цепи приложено внешнее напряжение.
Заданы: внешнее напряжение, величины сопротивлений в цепи.
Требуется определить:
– действующие токи в ветвях, показание вольтметра, полную, активную и реактивную
мощности цепи;
– условия резонанса токов, действующие токи в ветвях и активную мощность цепи при резонансе.
Законы применяемые при решении задачи:
– закон Ома;
– первый закон Кирхгофа.
Алгоритм решения задачи:
а) выразить заданные параметры электрической цепи в комплексной форме;
б) выбрать направления токов на участках цепи;
в) вычислить комплексные, действующие значения токов в ветвях;
г) вычислить комплексное и действующее значения напряжения между заданными точками
цепи;
д) вычислить полную, активную и реактивную мощности, cos  ;
е) из условия резонанса токов определить действующие значения токов в ветвях и вычислить активную мощность в цепи.
Для схемы, изображенной на рис. 2.40, определить:
– комплексные I, I1, I2 и действующие I, I1, I2 токи в ветвях;
– показания вольтметра V1 - 2 , включенного между точками 1 - 2;
– полную S, активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos  ;
– значение Х3, обеспечивающее резонанс токов;
– действующие токи Iр, I1р, I2р в ветвях при резонансе токов;
– активную мощность Рр при резонансе токов.
I
I2
I1
U
R1
X2
1
V
X1
2
X3
Рис.2.40. Схема электрической цепи с параллельным соединением
активно-реактивных сопротивлений: U=20sin t В; R1=X1=X3=10 Ом; X2=20 Ом
 
Задание:
Для заданного варианта (табл.2.16.) вычислить комплексные токи в ветвях I, определить действующие значения токов I, I1, I2 и показания вольтметра U1-2, вычислить полную S, активную Р
12
и реактивную Q мощности в цепи, cos  , величину сопротивления X3p, обеспечивающего резонанс токов в цепи, определить значения действующих токов Ip, I1p, I2p в ветвях и вычислить активную Pp мощность в цепи при резонансе токов.
Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием программы «Калькулятор комплексных
чисел».
Для контроля расчетов предназначена программа CON2_1, которая позволяет контролировать:
– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;
– значения действующих токов I, I1, I2 в ветвях;
– показания вольтметра U1-2;
– вычисленные значения мощностей S, Р, Q и cos  ;
– вычисленные значения сопротивления X3p, действующие значения токов Ip, I1p, I2p в ветвях
и значение активной мощности Pp при резонансе токов.
В состав программы CON2_1 включен контрольный пример.
Таблица 2.16. Параметры электрических цепей для схем 1 – 3
№ вар.
№
U,
R,
Х 1,
схемы
В
Ом
Ом
1
1
100
10
10
2
1
– 100
10
30
3
2
100exp(–j300)
60
80
4
3
100
6
8
5
1
100
10
10
6
3
220
2
6
7
1
– 100
10
50
8
2
100 exp(–j300)
60
60
9
3
100
6
4
10
1
– 100
10
40
11
3
220
2
6
12
1
100
10
15
13
3
100
6
6
14
2
100 exp(–j300)
60
70
15
3
220
2
4
16
3
100
2
4
17
1
100
10
10
18
2
100 exp(–j300)
60
80
19
1
– 100
10
30
20
3
220
2
6
21
2
100 exp(–j300)
60
70
22
3
100
6
10
23
1
– 100
10
35
24
2
100 exp(–j300)
60
80
25
1
100
10
10
26
3
220
2
8
27
2
100 exp(–j300)
60
60
28
3
100
6
8
29
1
100
10
10
30
1
– 100
10
30
Х2,
Ом
30
10
150
40
20
200
15
40
180
30
160
10
170
10
160
35
100
30
10
Х3,
Ом
70
40
20
10
70
10
40
100
16
40
5
70
14
100
12
20
70
120
40
3
100
8
40
200
70
14
200
6
270
40
Х4,
Ом
70
40
70
40
40
70
70
40
40
70
270
40
Схемы для табл.2.16
13
I2
I
I
X3
I2
I1
I1
I1
X1
X1
U
I2
I
1
X4
X2
X2
1
U
R
U
R
2
X3
R
Схема 2
Схема 1
1
2
2
X1
X3
Схема 3
Расчет замкнутого контура электрических цепей с одним или несколькими источниками
питания. (Практические работы). Программа CON3_1
Электрическая цепь состоит из последовательно соединенных резисторов, индуктивностей,
ёмкостей и источников переменного тока и приведена на рис.2.42.
Заданы: ЭДС источников тока, величины сопротивлений в цепи.
Требуется определить:
– комплексный и действующий контурный токи;
– падение напряжения на заданных участках цепи;
– полную, активную и реактивную мощности в цепи, cos  .
Законы, применяемые при решении задачи:
– закон Ома;
– второй закон Кирхгофа;
Алгоритм решения задачи:
а) преобразовать заданные параметры электрической цепи в комплексные величины;
I
X
1
1
R1
E2
V
E1
L
X
2
R2
I
2
Рис.2.42. Схема замкнутого контура электрической цепи.
б) выбрать направление контурного тока;
в) вычислить комплексное и действующее значения контурного тока, применив второй закон Кирхгофа;
г) определить показания вольтметра для заданного линейного участка цепи;
14
д) вычислить полную, активную и реактивную мощности цепи, cos  .
Определить:
– комплексное I, и действующее I значения контурного тока;
– показания вольтметра V1–2, включенного между 1 и 2 точками;
– полную S, активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos  .
Задание
Для заданного варианта (табл.2.17) рассчитать: комплексное I , действующее I значения контурных токов, падение напряжения на участке m - n, полную S , активную Р и реактивную Q
мощности в цепи, cos  .
Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием
программы "Калькулятор комплексных чисел".
Для контроля расчетов предназначена программа CON3_1, которая позволяет контролировать:
– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;
– комплексные и действующие значения контурных токов;
– величину падения напряжения на участке цепи;
– значения полной, активной и реактивной мощностей в цепи, cos  .
В состав программы CON3_1 включен контрольный пример.
Таблица 2.17. Параметры электрической цепи для схем 1 – 3
№
№
Е1 (е1),
Е2 (е2),
вар
сх.
В
В
1
1
141sin t
141cos t
 
 
282sin(  t –  /2)
100sin (  t –  /4)
60 – j80
200 exp j 2
2
3
4
5
1
1
2
2
6
2
7
3
282sin (  t –  )
8
9
10
11
3
3
1
1
80+j60
100+j100
j100
30 exp j 2
12
1
13
2
14
2
15
2
30 exp j 2
70 exp  j 2
16
17
3
3
j80
0
100
0
0
100sin
t   4
0
42.3sin
30 – j40
141sin
t   2
282sin
t 
Х1,
Ом
4
Х2,
Ом
14
Х3,
Ом
7
5
10
0
4
5
0
15
12
0
15
0
0
5
5
5
0
2-5
3-6
6-3
4-1
m-n
1-4
t  0.93
141sin t   2
0
5
28
3
2-5
40
30
0
10
1-4
0
141sin(  t –  )
0
– 20+j50
20
0
0
0
10
75
18
0
5
25
15
12
0
50
7
10
4-1
5-2
1-4
3-5
0
9
0
0
12
6-4
80 exp  j 2
6
6
15
1
5-3
5
5
15
1
5-3
0
5
10
15
3-6
0
3
35
0
0
0
15
1
6-3
3-6
100sin
t   2
R,
Ом
4
–
100 – j100
282cos
t 
15
t   4
18
3
19
20
21
22
1
1
1
2
23
24
25
2
3
3
26
2
27
3
28
29
2
1
j100
100 exp  j 2
30
3
100
60 sin
0
3
0
6
9
1-4
j100
100
0
100 exp  j 2
50
200sin (  t –  /4)
60+j80
0
0
0
8
8
18
5
0
0
13
0
6
8
0
20
0
14
2-5
6-4
2-4
2-6
j160
40
0
120
40
6
12
0
0
12
0
8
6
24
0
34
4
2-5
6-3
1-4
4
4
14
7
1-4
200 exp j 2
4
12
0
0
4-1
0
0
0
8
18
0
15
8
7
14
1-4
2-6
282sin(  t –  /2)
5
5
0
5
2-5
141sin
100sin
t  
t 
141cos t 
282sin
t 
4
Схемы для табл.2.17.
1
X1
3
2
3
E2
5
X3
X3
Схема 1
X2
2
E1
E1
2
E2
X2
X3
R
4
1
X1
E2
E1
6
6
X1
R
5
4
X2
1
6
Схема 2
5
4
R
3
Схема 3
Расчёт сложных электрических цепей методом контурных токов (практическая работа).
Программа CON4_1
Разветвлённая электрическая цепь содержит один или несколько замкнутых контуров, в которые включены источники ЭДС.
Заданы: сопротивления в цепи, значения ЭДС источников.
Требуется: рассчитать комплексные токи в ветвях электрической цепи.
Законы, применяемые при решении задачи:
– закон Ома;
– первый и второй законы Кирхгофа;
Алгоритм решения задачи:
а) для заданной схемы выделить контуры и задать направление контурных токов. В соответствии с направлением контурных токов определить направление токов во всех ветвях цепи;
б) преобразовать заданные параметры электрической цепи в комплексные числа;
в) для каждого контура согласно второму закону Кирхгофа составить уравнение, отражающее равенство сумм ЭДС контура и падений напряжений в этом контуре;
г) из уравнений контуров составить систему уравнений, в которой неизвестными являются
контурные токи. Решить эту систему;
д) определить комплексные токи в ветвях согласно первому закону Кирхгофа;
е) вычислить полную, активную и реактивную мощности цепи, cos  .
Определить (согласно рис. 2.43):
16
– комплексные контурные токи в ветвях I1, I2, I3;
– полную, активную и реактивную мощность цепи.
Z
Z
1
а
3
1
E
I3
2
I1
I2
E
E
3
1
Z
2
I11
2
I22
б
Рис.2.43. Схема двухконтурной электрической цепи.
Задание
Для заданного варианта в табл.2.18 рассчитать контурные токи и токи в ветвях схемы, изображенной на рис.2.43.
Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием программы "Калькулятор комплексных
чисел" и программы «Решение системы алгебраических уравнений для комплексных чисел».
Для контроля расчетов предназначена программа CON4_1, которая позволяет контролировать:
– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;
– значения комплексных контурных токов I11 и I22;
– вычисленные значения комплексных токов в ветвях I1, I2, I3;
– вычисленные значения полной, активной и реактивной мощностей в цепи, cos  .
В состав программы включен контрольный пример.
17
Таблица 2.18. Параметры электрической цепи для рис.2.43
№ вар.
Z1,
Z2,
Z3,
Е1,
Ом
Ом
Ом
В
1
0
XC=1
XL=1
6 2 sin( t   )
2
XL=2
XC=2
0
6+j8
5exp j 
3
XC=5
XL=5
R=5
4
XC=4
XL=4
0
– 4 – j4
R=3
5
XL=2
XC=2
10 2 sin( t  3  2 )
XL=10
XL=5
10exp j 
6
XC=2
XL=2
XC=5
R=2
7
XL=3
XC=3
6 2 sin( t  2 )
XC=2
X
=6
L
8
R=6
XC=3
– 60 – j30
XC=3
9
0
XL=2
XC=2
6 2 sin( t  3  2 )
10
XL=4
XC=4
0
8 2 sin( t   2 )
11
XL=5
XC=5
XL=10
10 2 sin( t  0.927 )
12
XL=1
XC=1
R=1
10 2cos( t)
R=1
5exp j0,972
13
XL=1
XC=1
XL=1
14
XC=1
XL=1
0
XC=2
XL=1
20exp j2 
15
XC=5
XL=5
XC=1
R=15
16
XL=15 XC=15
0
X =15
L
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
0
XL=2
0
XL=3
XC=2
XL=1
0
XL=2
XL=5
XL=2
XL=10
XL=2
XL=5
XL=6
XL=4
XC=2
XC=3
XC=3
XL=2
XC=1
XC=1
XC=2
XC=5
XC=6
XC=5
XC=12
XC=7
XC=2
XC=4
0
XL=3
0
0
0
XL=1
0
XL=7
0
XL=10
0
XL=10
0
8
4
6
10
2 sin( t  3  2 )
2 sin( t   2 )
2 sin( t   )
2 sin( t  0.927 )
– 2 – j2
10 2 sin( t  3  2 )
6 2 sin( t  2 )
10exp j0,972
10exp j2 
4 2 sin( t   2 )
Е2,
В
Е3,
В
6exp j 
6 2 sin( t   2 )
0
– 6 – j8
0
4exp  j 3 2
5 2cos( t   2 )
4 2cos( t   )
10exp j 3 2 
0
0
10 2cos( t   2 )
6exp j2 
0
0
– j30
0
0
6+j8
10 2 sin( t   2 )
6exp j  2
8 2 sin( t   2 )
0
10 2 sin( t   )
2cos( t)
2 sin( t   2 )
1exp j  2
10 2 sin( t   2 )
5exp j0
50exp j  2
15 2cos( t)
15exp j  2
0
0
8exp j  2
4 2 sin( t   2 )
8 2 sin( t   2 )
6exp j 
0
2 2cos( t -  )
10exp j 3 2
6exp j 
0
5 2cos( t)
0
– 60 – j30
10 2cos( t)
4 2 sin( t   2 )
10exp j2 
5 2cos( t)
60+j30
0
0
– 6 – j8
2exp j 3 2
0
8 2 sin( t  3  2 )
– 8 – j8
– 5+j8
4 2 sin( t   2 )
10 2 sin( t   2 )
12exp j  2
5 2 sin( t  3  2 )
8 2 sin( t   2 )
Расчет сложных электрических цепей методом межузлового напряжения (практическая
работа). Программа CON5_1
Электрическая цепь состоит из параллельно соединенных ветвей, в которых находятся пассивные и активные элементы (рис.2.44).
Заданы: схема соединений элементов цепи, значения сопротивлений и ЭДС источников в
ветвях.
Требуется рассчитать параметры электрической цепи.
Законы, применяемые при решении задачи:
– закон Ома;
– первый закон Кирхгофа;
18
Алгоритм решения:
а) проанализировать заданную электрическую схему. Выделить ветви и элементы, содержащиеся в этих ветвях. Задать направление межузлового напряжения. Используя метод межузлового напряжения, составить уравнение для определения напряжения между двумя узлами;
б) преобразовать заданные параметры электрической цепи в комплексные величины;
в) вычислить проводимость ветвей. Вычислить напряжение между двумя узлами;
г) используя закон Ома, определить токи во всех ветвях, а также полную, активную и реактивную мощности цепи, cos  .
а
I1
R1
I4
I2
I3
X4
E2
E3
U1
X5
X3
X2
R6
б
Рис.2.44. Схема электрической цепи с параллельными ветвями.
Задание
Для заданного варианта в табл.2.18. определить межузловое напряжение Uab, токи I в ветвях,
полную S, активную Р и реактивную Q мощности цепи, cos  .
Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием программы "Калькулятор комплексных
чисел".
Для контроля расчетов предназначена программа CON5_1, которая позволяет контролировать:
– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;
– вычисленное значение узлового напряжения Uав;
– вычисленные значения токов в ветвях I1 – I4;
– мощности (S,P,Q), cos  .
В состав программы CON5_1 включен контрольный пример.
Схемы к табл.2.19.
I1
I4
I2
I3
K1
X1
X3
X2
I1
I2
I4
E2
E1
X2
X1
X4
R1
I3
E1
Схема 1
E2
R2
R1
K1
Схема 2
19
I1
I2
X1
I3
X3
I1
I4
R1
I2
K1
I3
E2
E1
R1
E1
E2
K1
I3
I1
I4
X2
I2
I3
I4
K1
X1
K1
X3
X3
X2
R1
R1
E2
X4
E1
E1
E2
Схема 5
I1
X3
Схема 4
I2
X1
R2
X2
Схема 3
I1
E3
K2
X1
X4
X2
I4
X4
E3
Схема 6
I2
I3
I4
I1
I2
I3
I4
K1
R1
E2
E3
R1
R2
R2
X2
X1
X1
X2
U1
K1
E1
Схема 7
I1
I2
E2 K2
Схема 8
I3
I4
I1
I2
I3
X1
E1
E2
X2
X3
X1
Схема 9
20
K2
X3
K2
X2
E3
K1
X4
K1
I4
X4
R1
E1
E2
Схема 10
E3
Таблица 2.19. Параметры электрических цепей для схем 1 – 10
№№
1
2
3
4
5
№
сх.
1
2
3
4
5
отк
лючен
К1
К1
К1
К1
К1
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
6
К1
7
К1
8
К2
9
К1
10
К2
1
2 3
4
5
6
7
8
К1
9
К2
10
К1
8
1 2
3
4
6
9
-
28
29
30
10
4
9
Е1 (е1),
В
60
60 2sin( t)
j2
20
120 2sin( t)
Е2 (е2),
В
60
Е3 (е3),
В
-
60 2sin( t)
j7
60 2 sin( t 
20
-
R1,
Ом
4
1
0.2
-
R 2,
Ом
4
0.2
-
Х1,
Ом
2
2
1
2
Х2,
Ом
2
3
0.5
5
Х3,
Ом
4
2
1
5
Х4,
Ом
3
1
-
2.5
2
8
2
4
1
0.2
2
2
2.5
2
3
2
2
4
2
2
2
-
2
4
0.2
5
2
2
4
2
-
5
10
5
30
4
2
2
1
0.5
2
5
10
5
4
5
3
1
2
1
4
20
2
2
5
2
2
3
0.5
5
2
2
5
5
5
3
1
1
1
4
5
15
30
5
4
2
1
5
10
4
10
6
2
1
2
20
5
6
3
2
1
5
5
5
3
1
1
4
5
8
0.5
-
0.5
-
4
1.5
20
10
20
20
1.0
-
10
2.0
10
  2)
К2
К2
60+j80
100
60+j80
j100
26 2sin( t)
26 2sin( t)
10+j20
60
120
10exp j  2
60
120 2sin( t)
120 2sin( t)
j2
j7
j20
20
60 2sin( t)
60 2sin( t)
60+j80
100
60+j80
j100
26 2sin( t)
26 2sin( t)
j60
15
- j30
j60
j10
60 – j80
j100
10exp  j 2
15 2sin( t)
j30
80
14.1 2sin( t)
60+j80
100
282sin( t    2)
141sin( t)
10+j20
40+j60
j120
– 30 – j20
60
-
– j100
– j30
20
100
– j100
j60
10
100
– j100
282sin( t 
  2)
10exp  j 2
j80
21
Расчет однофазных многоконтурных цепей
переменного синусоидального тока (курсовая работа)
1. Начертить в соответствии с ГОСТ 2.728–74 схему «А», номер которой указан в табл. 2.20.
2. На схеме показать условные положительные направления токов в ветвях замкнутых цепей.
3. Записать все табличные величины (сопротивления, ЭДС) в комплексной форме.
4. Используя метод контурных токов, составить необходимые уравнения для расчета токов в
ветвях схемы «А» (условное положительное направление всех контурных токов следует задавать по часовой стрелке, а обход свободных контуров выбирать совпадающим с направлением
контурных токов).
5. Полученную систему уравнений записать в матричной форме для решения ее на ЭВМ.
6. Записать в общем виде решение системы уравнений по формулам Крамера.
7. Рассчитать комплексные и действующие значения токов в ветвях схемы «А» (расчет произвести на ЭВМ).
8. Определить режимы работы всех источников электрической энергии (Е1, Е2), исходя из
.
выражения S Е   E  I .
9. Определить показания ваттметра, если токовая его обмотка включена на ветвь «n-m», а
начало обмотки (*) напряжения (вольтовой обмотки) подключено к точке «а», а ее конец (U) – к
*
).
точке «b», исходя из выражения: Pw  Re( U ab I nm
10. Рассчитать общую комплексную мощность всех источников электрической энергии схем
«А», работающих в режиме генератора ( S Г    E Г  I *Г ) и определить общий коэффициент
Re S Г
мощности cosоб =
.
SГ
11. Определить мгновенное значение тока i = f(t) ветви «n-m».
12. Определить мгновенное значение напряжения между точками «с» и «d» схемы.
13. Начертить по ГОСТ 2.728–74 схему «В» и построить для неё частотную характеристику.
22
№ вар
№ сх «А»
№ вар
№ сх«А»
Таблица 2.20. Варианты схем «А» и «В» для курсовой работы
1
1
2
1
3
15
4
6
5
R=40
XC=30
6
R=0
XL=50
7
R=30
XC=40
8
R=40
XL=40
9
R=40
XL=60
10
R=60
XC=60
2
2
16
7
R=0
XL=50
R=40
XL=60
R=0
XL=40
R=10
XC=30
R=0
XC=40
R=20
XC=0
3
3
17
8
R=10
XC=0
R=15
XC=0
R=30
XC=20
R=30
XL=30
R=40
XL=40
R=50
XL=50
4
4
18
9
R=30
XC=40
R=0
XL=30
R=40
XC=0
R=0
XL=50
R=50
XC=0
R=30
XL=40
5
5
19 10
R=20
XC=10
R=30
XC=20
R=40
XL=30
R=0
XL=20
R=50
XC=10
R=30
XC=10
6
6
20
1
R=0
XL=40
R=0
XL=30
R=0
XL=20
R=0
XL=20
R=0
XL=30
R=0
XL=40
7
7
21
2
R=0
XC=20
R=0
XC=30
R=0
XC=40
R=0
XC=40
R=0
XC=30
R=0
XL=20
8
8
22
3
R=10
XC=50
R=20
XC=40
R=30
XL=30
R=30
XL=30
R=20
XL=40
R=40
XL=50
9
9
23
4
R=0
XL=50
R=0
XL=30
R=0
XL=30
R=0
XL=40
R=0
XL=40
R=0
XL=40
10 10 24
5
R=0
XC=10
R=0
XC=20
R=0
XC=30
R=0
XC=40
R=0
XC=50
R=0
XC=60
11
1
25
6
R=0
XL=10
R=0
XL=20
R=0
XL=30
R=0
XL=40
R=0
XL=50
R=0
XL=60
12
2
26
7
R=0
XC=50
R=0
XL=50
R=30
XL=40
R=30
XC=40
R=40
XC=30
R=40
XL=30
13
4
28
8
R=30
XC=40
R=30
XC=40
R=40
XC=30
R=0
XL=50
R=0
XL=50
R=0
XL=50
14
4
28
9
R=10
XL=60
R=20
XL=50
R=30
XL=40
R=40
XL=30
R=40
XC=30
R=40
XC=30
Параметры схемы «А»
Z1
(Ом)
Z2
(Ом)
Z3
(Ом)
Z4
(Ом)
Z5
(Ом)
Z6
(Ом)
23
Продолжение табл. 2.20.
Источники схемы «А»
E1(B)
E2(B)
n-m
11
12
13

1


4-2
2
3
3
4
2
Z=f()
 2-4

2
1
3
2
4
3
Z= f()
2-3
1
4
3
4
4
Z= f()
=f()


1-2
3
4
1
4
5
Z= f()
=f()


2
4-3
2
3
3
4
6
Z= f()
e 2  100 2sin t
2-4
3
4
2
4
7
Z= f()


3
e 2  200 2sin t
3-4
1
2
3
4
8
Z= f()


2
e 2  200 2sin t
2-3
3
4
2
3
9
Z= f()
e 2  200 2sin t
1-3
2
4
1
3 10 Z= f()

e 2  100 2sin  t  




e 2  100 2sin   t 


3
e 2  100 2sin   t 


2













6
e1  100 2sin  t  

2
e 2  100 2sin t






e 2  100 2sin   t 
e 2  100 2sin   t 
e1  200 2sin t





6
e1  200 2sin  t  
e1  100 2sin   t 
Z=f()
=f()
3


e1  200 2sin   t 
c
1

e1  100 2sin   t 
b
4


e1  200 2sin   t 
Част.
d № хар-ка
14 15 16 17 18
19
a
2

e1  200 2sin   t 
Схема «В»
1-2


e1  200 2sin   t 
Точки на схеме
«А»

e1  200 2sin t
24
Ветвь
2
Схемы «А»
№1
Z1
№2
Z2
2
Z3
4
I11
E2
1
Z2
3
I11
Z4
3
I22
E2
I22
Z4
Z3
2
4
Z1
Z5
Z6
Z5
1
Z6
I33
I33
E1
E1
№3
Z3
3
2
Z6
I11
№4
Z4
Z2
4
I22
3
E2
4
Z6
I11
Z4
I22
1
E1
E1
Z1
Z2
Z1
Z3
2
Z5
1
I33
I33
Z5
E2
№5
№6
25
Z1
Z4
1
Z2
I11
Z2
2
3
Z4
2
Z3
E1
I22
4
E2
I33
Z6
Z3
2
4
E1
Z5
Z5
4
1
Z4
2
I11
1
Z3
Z1
I22
Z6
3
4
E2
Z1
Z6
I33
Z4
3
26
E2
№8
E1
I11
I22
E1
Z6
№7
Z2
1
Z4
I33
Z5
I11
Z3
3
I22
I44
Z2
E2
5
I33
Z5
№9
Z1
№10
Z3
3
4
E2
E1
I11
I22
Z2
2
Z4
5
I44
Z1
4
I33
I11
5
Z2
E1
I22
Z6
3
Z3
I44
Z4
2
I33
Z5
Z6
E2
Z5
1
1
Схемы «В»
№1
№2
R
XL
XC
U
XL
U
XC
№3
№4
XL
XL
XС1
1
XC
U
U
XC2
R
№5
№6
27
XL
X L1
XC
U
XC1
U
XC2
X L2
№7
№8
X L1
XL
R
U
XC
U
XC
X L2
№9
№10
X L1
X L1
XC
XC1
X L2
U
U
XC2
28