Аспап жаса

Коммерциялық

емес акционерлік қоғам

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

5В071600- Аспап жасау мамандығы үшін №1-3 есептеу – сызбалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ Электротехника кафедрасы

Құрастырушылар: Е.Х. Зуслина, Б. Онгар. Электротехника. 5В071600- Аспап жасау мамандығы үшін №1-3 Есептеу – сызбалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар – Алматы: АЭжБУ, 2018 ж.- 24 бет.

«Электротехника» пәні бойынша есептік – сызба жұмысының тапсырмаларын орындау және әдістемелік нұсқау келесі тақырыптардан құралған: «Тұрақты токтың сызықты электр тізбегін есептеу», «Кернеу резонансын есептеу», «Тармақталған электр тізбегінің синусоидалды тоғын есептеу» және де әдістемелік нұсқауда оларды орындау, безендіру талап етілген жәнеде әдебиеттер тізімі келтірілген.

Есептік – сызба жұмысының тапсырмаларын орындау және әдістемелік нұсқауы Ele 2203 – Электротехника базалық міндетті пәні бойынша жұмыстық бағдарламаға сәйкес.

Кесте.9, сурет. 31, библиогр. 6 атау.

Пікір беруші: аға оқытушы Абдурахманов А. А.

«Алматы энергетика және байланыс университеті» Коммерциялық емес акционерлік қоғам 2018 жылғы басылым жоспары бойынша басылады.

КЕАҚ , «Алматы энергетика және байланыс университеті», 2018 ж.

Кіріспе

«Электротехника» пәні жоғарғы оқу орнының 5В071600 – «Аспап жасау» мамандығының студенттеріне АЖМО8 «Электр тізбектерінің теориясы» модуліне сай алынған және де жұмыстық бағдарламасының жоспарымен кешенді базалық сапалы міндетті пән ретінде қосылады.

Пәннің мақсаты – Электр тізбегінің тұрақты және синусоидалды токтарын, электр тізбектерінің резонансын, үшфазалы электр тізбектері және периодикалық синусоидалды емес ток тізбектернің базалық заңдарын және де электр тізбектерін есептеудің негізгі әдістерін оқып үйрену.

Пәннің мәселесі – «Аспап жасау» мамандығы бойынша сауатты әрі білімді студенттерді дайындап шығару және де электротехникалық қондырғылары әртүрлі режимде, кезеңдерде сандық және сапалық жағынан қарастыра отырып, пәннің негізін түсіндіре, есептер шығара білуге дайындау.

«Электротехника» пәні «Аспап жасау» мамандарының ғылыми саласын қалыптастыруға болжамдаудың айрықша маңызына ие.

«Электротехника» пәні бойынша үш есептік – сызба жұмыстары келесі тақырыптар бойынша орындалады: «Тұрақты токтың сызықты электр тізбегін есептеу», «Кернеу резонансын есептеу», «Тармақталған электр тізбегінің синусоидалды тогын есептеу».

Есептеу – сызбалық жұмыстар кезеңі бойынша студенттер тұрақты және синусоидалды электр тізбектерінің есептеу әдістерін үйрену қажет. Есептеу – сызбалық жұмыстарды есептеу студенттерге оқу шеберлігін және дәрежесін тексеруге көмектеседі, өз ойларын терең әрі нақты ойлауға ойын дамытады.

1 Есептеу - сызбалық жұмыс №1. Тұрақты токтың сызықты электр тізбегін есептеу

Жұмыстың мақсаты: тұрақты токтың сызықты электр тізбегі үшін Кирхгоф заңдарымен теңдеулер жазуды, контурлық токтар әдісімен есептеуді және де екі түйіндік потенциал әдісімен есептеуді, дағдылана отырып үйрену, сонымен қатар қуаттар тепе –теңдігін тексеру.

Есептеу – сызбалық жұмыс №1 тапсырмасы.

Сызықты тармақталған тұрақты токтың электр тізбегінде ЭҚК-тер E1, E2, E3 тұрақты кернеудің әсерлік көздері және тұрақты ток J көзі қосылған.

Сұлба нөмері 1.1 кесте бойынша, ал сандық көрсеткіштер мәні 1.1., 1.2 және 1.3 кестелері бойынша анықталып алынады..

Келесілерді орындау қажет:

1) Кіріспе: тұрақты ток аумағын қолдана алу, негізгі заңдар, тұрақты ток тізбегін есептеу үшін қолдану.

2) Тармақтың эквивалентті кедергісін R_Э1, R_Э2, R_Э3 анықтау және берілген электр тізбегі бойынша жеңілдетілген эквивалентті сұлбасын салу.

3) Жеңілдетілген эквивалентті сұлба үшін Кирхгофтың заңдары бойынша теңдеулер жазу.

4) Жеңілдетілген эквивалентті сұлба үшін контурлық токтар әдісі бойынша барлық тармақтың токтарын есептеу.

5) Жеңілдетілген эквивалентті сұлба үшін екі түйіндік потенциал әдісі бойынша барлық тармақтың токтарын есептеу.

6) Контурлық токтар әдісі және екі түйіндік потенциал әдісі бойынша есептелген токтардың нәтижелерін кесте құрып енгізу.

7) Қуаттар тепе – теңдігін тексеру.

8) Қорытынды: әртүрлі әдістер бойынша есептелген электр тізбегінің тармақтарының токтарының нәтижелерін салыстыру, қуаттар тепе – теңдігінің қандай дәлдікпен анықталғанын орындау.

1.1 кесте Оқуға

түскен жылы

Аты жөнінің алғашқы әріпі

Жұп АБВӘ ГДЕӨ ЖЗИҺ КЛЫІ МНҢ ОПРҚ СТУҰ ФЧЦ ХШЩҮ ЭЮЯҒ Тақ КЛЫҒ ОҚПР СТУҰ ФЧЦӘ АБВҮ ГДЕӨ ЖЗИҢ МНҺ ЭЮЯІ ХШЩ Сұлба № 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 Е1, В 30 40 55 65 35 70 45 50 60 75 Е2, В 60 70 40 35 50 55 35 65 45 30

R1, Ом 40 65 36 70 48 75 55 60 40 80

R2, Ом 50 70 68 60 55 45 75 58 65 50

R3, Ом 60 50 46 50 65 50 68 70 75 60

1.2 кесте Оқуға түскен

жылы Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Тақ 1 4 3 5 2 0 9 8 7 6

Е3, В 45 40 30 60 75 50 60 45 70 80

R4, Ом 60 75 85 60 50 40 75 40 50 65

R5, Ом 45 50 80 60 70 40 55 65 70 40

R6, Ом 50 68 56 38 50 60 58 62 65 48

1.3 кесте

1.1 сурет 1.2 сурет Оқуға түскен

жылы Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны

Жұп 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Тақ 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1

J, А 2 3 4 2 3 4 5 3 2 6

R7, Ом 55 70 60 62 70 60 60 55 60 40

R8, Ом 60 56 75 35 60 50 50 66 50 70

R9, Ом 40 70 80 40 55 80 65 70 76 60

1.3 сурет 1.4 сурет

1.5 сурет 1.6 сурет

1.7 сурет 1.8 сурет

1.9 сурет 1.10 сурет

Есептеу – сызбалық жұмыс №1 орындауға әдістемелік нұсқау

RЭ1, RЭ2, RЭ3 тармақтардың эквивалентті кедергілерін анықтау. Электр тізбегін жеңілдету үшін (1.11 сурет) тармақтардың эквивалентті кедергілерін анықтаймыз:

3 4 6 7

1 1 2 2 5 3 8

3 4 6 7

; ; .

эк эк эк

R R R R

R R R R

R R R

R R

R   R    

  (1.1)

1.11 сурет

1.12 сурет электр тізбегінің жеңілдетілген эквивалентті сұлбасы берілген.

Электр тізбектерінің токтарын (1.12 сурет) Кирхгоф заңдары, контурлық токтар әдісі және де екі түйіндік потенциал әдісі бойынша [Ә. 1 15 – 34 б., Ә. 3 33 – 56 б., Ә. 4 12 – 21 б, Ә. 6 4 – 14 б.] анықтау.

1.12 сурет

Кирхгоф заңдары. Кирхгофтың бірінші заңы: электр тізбегінің түйініндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең:

1

0

n K K

I





 . (1.2) Кирхгофтың бірінші заңы бойынша теңдеу саны (Nтең.саны), түйін санынан (Nтүй.саны) бірді шегергенге тең:

Nтең.саны(Iзаңы)= N_{түй.саны} -1, мұндағы N_{түй.саны} – сұлбадағы түйін саны.

Кирхгофтың бірінші заңы бойынша теңдеу құру реті. Электр тізбегінің тармақтарына ерікті оң бағытта токтардың бағыттарын таңдап алады, яғни түйінге қарай бағытталған токты оң «+» таңбамен, ал түйіннен кері шыққан не кері бағытталған токты теріс «-» таңбамен алып жазады (немесе керісінше).

Кирхгофтың екінші заңы: электр тізбегінің кез келген тұйықталған контурындағы ток пен кедергінің көбейтіндісінің алгебралық қосындысы, сол контурға әсер ететін ЭҚК-тің алгебралық қосындысына тең:

n n

K=1 K=1

K K K

R I  E

 

. (1.3) Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеу саны (Nтең.саны), тармақ санынан (N_{тарм.саны}) қорек ток көзінің санын (NJток.саны) және Кирхгофтың бірінші заңының теңдеулер санын (Nтең.саны(Iзаңы)) шегергенге тең:

Nтең.саны(IIзаңы)= N_{тарм.саны} - N_{Jток.саны} - Nтең.саны(Iзаңы).

Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеу құру реті. Тәуелсіз контурды таңдап алып (алынған келесі контурда жаңа бірден кем тармақ болса, онда ондай контур тәуелсіз болады), қорек ток көзі орналасса контурдың сырты бойынша теңдеу жазылады. Егер де контурдың айналу бағыты IK тоғының бағытымен сәйкес болса, онда кернеу RKIK оң таңба «-» бойынша, ал егер қарама-қарсы болса, онда кернеу R_KI_K теріс таңба «+» бойынша жазылады.

ЭҚК EK контурдың айналу бағытымен бағыттас болса, онда оң «+» таңбамен, ал егер ЭҚК EK контурдың айналу бағытына кері болса, онда теріс «-» таңба бойынша жазылады.

Электр сұлбасы (1.12 сурет) екі түйіннен, төрт тармақтан және бір қорек ток көзінен құралған. Кирхгофтың бірінші заңы бойынша теңдеулер санын келесідей анықтаймыз Nтең.саны(Iзаңы)= N_{түй.саны} -1=2-1=1, ал Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеулер саны Nтең.саны(IIзаңы)= Nтарм.саны - NJток.саны - Nтең.саны(Iзаңы)=4-1-1=2.

Электр тізбегі (1.12 сурет) үшін Кирхгофтың бірінші және екінші заңдары бойынша теңдеулер келесідей жазылады:

1 2 3

1 2

1 2

2 3

1 2

2 3 2 3

0

эк эк .

эк эк

I I I J

R I R I E E

R I R I E E

     

   

    

(1.4) Контурлық токтар әдісі (КТӘ). КТӘ-нің маңызы электр тізбегінің алынған тәуелсіз контурында контурлық токтар енгізіледі. Электр тізбегінің кез келген контурында тым болмаса бір контурлық ток өту керек. Контурлық токтарды анықтау үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеулер жүйесі құрылады. Тармақтың тогында контурлық токтардың алгебралық қосындысына тең етіп қаралады, яғни тармақта екі контурлық токтар ақса.

Егер электр тізбегінде қорек ток көзі N_{Jток.саны} болса, онда сол контурды қорек ток көзі N_{Jток.саны} бойынша таңдап алынады. Яғни әр контурлық токтар бір қорек ток көзі арқылы өту керек (тармақта қорек ток көзі арқылы тек бір ғана контурлық ток өтеді!), сондықтан бұл контурлық токтар қорек ток көзімен сәйкес келеді, қорек ток көзі есептің шарты бойынша беріледі және бұл қорек ток көзі бойынша теңдеу құрылмайды.

1.13 сурет - Электр тізбегінің тұрақты тогы

Электр тізбегі (1.13 сурет) үшін контурлық токтар әдісі бойынша келесідей теңдеулер жүйесі жазылады:

^{11 22 1 2}

11 2

1 2 2

2 2 2 3 2 3 3

( )

( ) .

эк эк эк

эк эк эк эк

I R R I R E E

I R I R R E E JR

    

        (1.5) Тармақтың токтары осы тармақтарда ағып жатқан контурлық токтардың алгебралық қосындысына тең:

1 11; 2 11 22; 3 22 .

I I I   I I I I J (1.6) Екі түйіндік әдіс бойынша токтарды есептеу.

Электр тізбегі (1.13 сурет) үшін екі түйіндік әдісте, екі түйін арасындағы кернеу анықталады:

1 1 2 2 3 3

1 2 3

эк эк эк ,

э a

эк э

b

к к

E G E G E G J

U G G G

   

   (1.7) мұндағы G_ЭК1 = 1/R_ЭК1, G_ЭК2 = 1/R_ЭК2, G_ЭК3 = 1/R_ЭК3 – тармақтың өткізгіштіктері.

Тармақтағы токтарды Ом заңы бойынша анықтайды:

1 2 3

1 2 3

1 2 3

; ; .

ab ab ab

U E U E U E

I I I

R R R

   

  

Қуаттар тепе-теңдігі. Кез келген тұйықталған электр тізбегінде энергия көзінің қуаттарының алгебралық қосындысы, қабылдағыштарда тұтынылған қуаттардың алгебралық қосындысына тең:

1 1

n n

энергия коз кабылдагыш

K K

P P

 







. (1.8) Энергия көзінің қуаттарының алгебралық қосындысы келесі теңдеу бойынша анықталады:

1 1

( ),

n n

энергия коз K K K K

K K

P E I U J

 

 

 

(1.9) мұндағы ΕΚ ΙΚ – ЭҚК көзінің қуаты, ΕΚ ΙΚ > 0, егер ЭҚК көзінің ΕΚ

бағыты ток көзіне ΙΚ бағыттас (1.14, а сурет) болса, онда оң таңба, ал кері жағдайда Ε_Κ Ι_Κ < 0 (1.14, б сурет) теріс таңба бойынша жазылады; UK JK – қорек ток көзінің қуаты; UK – қорек көзі орналасқан аймақтың кернеуі; егер 1.14, в суретте UK және JK бағыттары қарама-қарсы болса, онда UK JK > 0 б, ал 1.14, г суретте UK және JK бағыттары бағыттас болса, онда UK JK < 0 болады.

а) б) в) г) 1.14 сурет - ЭҚК және қорек ток көзі

Қабылдағышта тұтынылған қуаттардың алгебралық қосындысы келесі теңдеу бойынша анықталады:

2

1 1

.

n n

кабылдагыш K K

K K

P I R

 







(1.10) Электр тізбегінің (1.13 сурет) қуаттар тепе-теңдігінің теңдеуі келесі түрде жазылады:

1 1

1 1 2 2 3 3

1

2 2 2

1 1 2

1

2 3 3

;

; .

n n

энергия коз кабылдагыш

K K

n

энергия коз a

эк эк эк

b K

n

кабылдагыш K

P P

P E I E I E I JU

P I R I R I R

 







   

  

 





(1.11)

2 Есептеу-сызбалық жұмыс № 2. Кернеу резонансын есептеу

Жұмыстың мақсаты: кернеу резонанс режимін есептеу және талдау әдістерін оқып үйрену.

Есептеу-сызбалық жұмыс № 2 тапсырмасы.

Тізбекте u = U_m sinωt синусоидалды кернеу көзімен, R, L, C элементтері тізбектей қосылған (2.1 сурет). Кернеудің U әсерлік мәні және тізбек көрсеткіштері 2.1, 2.2, 2.3 кестелерде берілген.

2.1 сурет - Тізбекте R, L, C элементтерінің тізбектей қосылуы

Келесілерді орындау қажет:

1) Кіріспе: электр тізбегінің синусоидалды ток тізбегіне анықтама беру, қандай тізбекте кернеу резонансы пайда болады, кернеу резонансының шарты және кернеу резонансының қабылдану аймақтары.

2) Резонанстық жиілікті ω₀ және f₀, сипаттамалық кедергіні ρ, контур сапалылығын Q₁ есептеу.

3) Резонанс кезінде ток пен кернеу арасындағы фаза айырымын, реактивті кедергілерді xL0, xС0 және x0, кешенді кедергіні Z0 және контурдың толық кедергісін Z0, токтың әсерлік мәнін I0 және индуктивтіліктегі UL0, сыйымдылықтағы UC0, кедргеідегі UR0 кернеулерді, активті қуатты P0 есептеу.

4) Резонанс кезіндегі ток пен кернеудің векторлық диаграммасын салу.

5) Реактивті кедергілерді X_L(ω), X_С(ω), X(ω), және контурдың толық кедергісін Z(ω) анықтау үшін теңдеулер жазу.

6) R, L, C элементтерінің тізбектей қосылған кездегі жиіліктік сипаттамалларын бір суретке салу: XL(ω), XС(ω), X(ω), Z(ω), R(ω) = R.

Жиіліктік сипаттамаларын келесі интервал аралығында салу 0,1ω0 – дан 2ω0 – ға дейін. Алынған суреттен резонанстық жиілікті белгілеу, яғни резонансқа дейін және кейін аймақта екенін.

7) Тізбектің кіріс кернеуі және ток арасындағы фазалар айырымын φ(ω) анықтап теңдеулерін жазу, φ(ω) сызбасын салу. Сызбаға (суретке) резонанстық жиілікті белгілеу, яғни резонансқа дейін және кейін аймақта екенін.

8) Резонанс қисығының тоғы үшін I(ω) және индуктивтіліктегі UL(ω), сыйымдылықтағы U_С(ω), кедергідегі UR(ω) кернеулердің теңдеулерін жазу.

Резонанстық қисықтарды салу I(ω), U_L(ω), U_С(ω) және U_R(ω). Резонанстық қисықтарды келесідей жиілік интервал аралықтарында 0 -ден 2ω₀ –ге дейін.

Резонанстық жиілікті, кіріс кернеуін U және индуктивтіліктегі кернеуді UL0, сыйымдылықтағы кереуді UС0 және кедергідегі кернеуді UR0, токты I0

белгілеу.

9) Контурдың активті кедергісін «k» рет өзгертіп R және резонансты жиіліктерді ω0, f0, сипаттамалық кедергіні ρ, контур сапалылығын Q2 есептеу.

10) Кедергінің екі мәнінде өткізу жолағын S_A1, S_A2 есептеу.

12) Қорытынды: ω0 және f₀ мәндерін салыстыру, сипаттамалық кежергінің ρ, тізбектің сапалылығын Q, контурдың кедергісінің екі мәнінде абсолютті өткізу жолағын SA жазу, абсолютті өткізу жолағы SA тізбек сапалылығынан Q тәуелділігі қалай?

2 . 1 к е с т е Оқуға

түскен жылы

Аты жөнінің бастапқы әріпі Жұп АБВҚ ГДЕӨ ЖЗИ

Һ

КЛЫ Ү

МНӘ ОПР Ұ

СТ УҒ

ФХЦ Ң

ЧШ ЩӘ

ЭЮ ЯІ

Тақ КЛЫ

Ү

ОПР Ә

СТУҺ ФХЦ Ө

АБВ ГДЕІ ЖЗИ Ұ

МНҢ ЭЮ ЯҚ

ЧШ ЩҒ

U, B 30 10 20 40 50 25 38 45 15 60

R, Ом 50 25 40 25 40 50 42 35 20 30

2 . 2 к е с т е

2 . 3 к е с т е Оқуға түскен

жылы Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны

Жұп 2 3 4 8 0 1 5 7 6 9

Тақ 8 2 0 7 6 4 3 5 9 1

С, мкФ 2.0 1.5 1.7 1.8 2.2 1.0 2.5 3.0 2.8 2.5 Есептеу – сызбалық жұмыс №2 орындауға арналған әдістемелік нұсқау

Кернеу резонансы [Ә. 1 86 – 89 б., Ә. 3 110 – 116 б., Ә. 4 56 – 64 б.].

Кешенді әдіспен есептеу үшін, тізбекте R, L, C элементтері тізбектей жалғанған эквивалентті сұлбасы 2.2 сұлбада көрсетілген. Тізбекте R, L, C элементтерінің тізбектей жалғанған кездегі (2.2 сурет) кешенді тогының әсерлік мәні Ом заңы бойынша анықталады:

_ . .

Z

I U . (2.1) Тізбектің кешенді кіріс кедергісі (2.2 сурет) келесідей:

j .

Z  R jX Ze^ (2.2) Тізбектің реактивті X және толық Z кедергілері (2.2 сурет) келесі Оқуға түскен

жылы Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Тақ 2 5 6 1 3 4 7 8 9 0

L, мГн 20 30 25 35 40 45 50 46 38 26 k 0.7 0.55 0.5 0.65 0.6 0.75 0.6 0.7 0.65 0.

55

2 2 2 2

;

( ) ,

L C

L C

X X X

Z R X R X X

 

     (2.3) мұндағы XL = ωL – интуктивтілік кедергі, XC = 1 /ωC – сыйымдылық кедергі.

Тізбекте R, L, C элементтері тізбектей қосылған кездегі ток пен кернеу арасындағы фаза айырымы φ(ω) келесідей:

( ) X X^L X^C L 1 C.

R R R

 

    ^  ^ (2.4) Кернеу резонансы кезінде тізбекте R, L, C элементтері тізбектей қосылған кездегі ток пен кернеу арасындағы фаза айырымы нөлге тең, яғни φ

= 0. 2.4 суретте тізбекте R, L, C элементтері тізбектей қосылған кезде кернеу резонансының пайда болатыны көрсетілген, яғни реактивті кіріс кедергісі нөлге тең болған кезде:

0 0 0 0 0 0

0

0 1 .

L C L C

X X X X X L

 C

       (2.5)

2.2 сурет - Тізбекте R, L, C элементтері тізбектей қосылған кездегі эквивалентті сұлба

2.5 суретте резонанстық жиілік үшін келесі теңдеулер жазылады:

0 0

1 1

, .

f 2

LC LC

 ^{ }  (2.6) Сипаттамалық кедергі ρ = ΧL0 = ΧC0 болғанда келесідей анықталады:

L.

  C (2.7) Тізбекте R, L, C элементтері тізбектей қосылған кездегі контурдың сапалығы Q келесідей:

0 0 0 1 0

L C .

U U L C

Q U U R R R

  

     (2.8) Тізбекте R, L, C элементтері тізбектей қосылған кездегі, активті резонанс үшін кешенді кедергі Z0 = R, тізбектің толық кедергісіминимальды Z₀ = R, резонанс кезіндегі максимальды ток:

0 U.

I  R (2.9) Кернеу резонанс кезінде индуктивтіліктегі кернеу U_L0 және сыйымдылықтағы кернеу U_C0 тең және фаза бойынша қарама - қарсы:

0 0 0

. .

0 0

. .

0 0

;

; .

L C

L

C

U U I

U j I

U j I







 



 

(2.10) Резонанс кезінде активті қуат максимальды болады және келесі теңдеу бойынша анықталады:

2

0 0 .

P I R (2.11) Тізбекте R, L, C элементтері тізбектей қосылған кездегі жиіліктік сипаттамалар келесі теңдеулер бойынша анықталады:

2 2

( ) ; ( ) 1 ;

( ) ( ) ( );

( ) ( ) .

L C

L C

X L X

C

X X X

Z R X

  



  

 

 

 

 

(2.12)

2.3 cурет - Жиіліктік сипаттамалар

Тізбекте R, L, C элементтері тізбектей қосылған кездегі жиіліктік сипаттамалар 2.3 суретте көрсетілген.

Фаза айырымы φ(ω) бойынша жиіліктік сипаттама келесі теңдеу бойынша есептеледі:

( ) L 1 C,

arctg

R

 

   ^ (2.13) және де 2.4 сурет көрсетілген.

2.4 cурет - Фаза айырымы φ(ω) бойынша жиіліктік сипаттама Резонанстық қисықтарды I(ω), UL(ω), U_С(ω) және UR(ω) салу үшін, келесілер орындалады:

( ) ; ( ) ( ) ;

( ) ( )

( ) ( ) ; ( ) .

( )

L

C R

U U L

I U I L

Z Z

I U

U U I R

С CZ

    

 

  

  

  

  

(2. 14) Ток I(ω) бойынша резонанстық қисық 2.5 суретте көрсетілген.

2.5 cурет - Ток I(ω) бойынша резонанстық қисық

Кернеулер U_L(ω), UС(ω) және UR(ω) бойынша резонанстық қисықтар 2.6 сурет көрсетілген.

2.6 сурет - Кернеулер U_L(ω), UС(ω) және UR(ω) бойынша резонанстық қисықтар

Абсолютті өткізу жолағы келесі теңдеу бойынша есептеледі: SA = f0 / Q.

3 Есептеу-сызбалық жұмыс №3. Тармақталған электр тізбегінің синусоидалды тогын есептеу

Жұмыстың мақсаты: тармақталған электр тізбегінің бірфазалы синусоидалды токты символикалық (кешенді) түрде есептеу әдістерін оқып үйрену.

Есептеу-сызбалық жұмыс № 3 тапсырмасы.

Синусоидалды электр тізбегінің синусоидалды электр қозғаушы күш (ЭҚК) көздері: e(t) = Em sin(ωt + ψ_e), e1(t) = Em1 sin(ωt + ψ_e1), e2(t) = Em2 sin(ωt + ψ₂), e3(t) = Em3 sin(ωt + ψ_e3), e4(t) = Em4 sin(ωt + ψ_e4) және синусоидалды ток көзі j(t) = Jm sin(ωt + ψJ). Сұлба нөмірі 3.1 кесте бойынша, ал ЭҚК - тің амплитудалық мәндері және бастапқы фазалары, ток көзінің амплитудалық мәндері және бастапқы фазалары, сондай – ақ көрсеткіштердің сандық мәндері 3.1, 3.2 және 3.3 кестелерден анықталады.

Келесілерді орындау қажет:

1) Кіріспе: синусоидалды токты қабылдау аймағын көрсету, әдістерді талқылау, электр тізбегінің синусоидалды көзін есептеу үшін қолдану.

2) Символикалық түрде Кирхгоф заңдарының теңдеулерін жазу.

3) Контурлық токтар әдісі (КТӘ) бойынша барлық тармақтың токтарының кешенді әсерлік мәндерін анықтау.

4) Түйіндік потенциал әдісі (ТПӘ) бойынша барлық тармақтың токтарының кешенді әсерлік мәндерін анықтау. КТӘ және ТПӘ есептеулер нәтижелерін салыстырып, бір кестеге енгізу.

5) Тізбектің кешенді қуаттар тепе – теңдігін тексеру.

6) Барлық тармақтың токтарының лездік мәндерін жау және 3.3 кестеде көрсетілген бойынша бір тармақтың тогының сызбасын (графигін) салу.

7) Қорытынды: электр тізбегінің тармақтарының токтарын есептеу нәтижелерін салыстыру, сонымен қатар әртүрлі әдістермен (КТӘ, ТПӘ) анықталғанын, қандай дәлдікте қуаттар тепе – теңдігі орындалғаны белгілеу.

3.1 кесте Оқуға түскен жылы

Аты жөнінің бастапқы әріпі

Жұп АБВ

Ә

ГДЕІ ЖЗИ Ң

КЛ ЫҒ

МН Ү

О Ұ ПР

СТ УҚ

ФХ ЦӨ

ЧШ ЩҺ

ЭЮ Я

Тақ КЛЫ

Ң

ОПР Ү

СТУ Ә

ФХ ЦҚ

АБ ВӨ

ГД ЕҒ

ЖЗ ИӨ

МН ЭЮ ЯҰ

ЧШ ЩІ Сұлба № 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Em1, В 40 70 45 60 55 56 62 80 70 58 ψ_e1, град 30 40 25 45 -40 -60 0 35 50 70 E_m2, В 80 62 38 48 40 35 60 65 48 55 ψ_e2, град 120 80 90 -30 -60 40 30 -10 -20 -90 XL1, Ом 30 90 60 70 40 30 50 20 10 40 XC1, Ом 50 40 30 20 80 50 20 60 40 15 XL2, Ом 80 60 25 50 20 40 30 10 50 48 X_C2, Ом 20 16 65 25 55 10 50 40 20 18 X_L3, Ом 70 60 35 60 30 60 50 80 50 68 X_C3, Ом 20 36 65 25 75 30 70 30 80 38

3.2 к е с т е Оқуға түскен жылы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

Жұп 2 3 4 8 0 1 5 7 6 9

Тақ 8 2 0 7 6 4 3 5 9 1

Em3, В 70 60 55 75 58 60 70 60 50 88 ψ_e3, град 50 30 -55 -45 -40 -90 0 35 50 -70 E_m4, В 60 52 58 65 50 65 40 75 68 55 ψ_e4, град -90 60 90 -30 -60 45 30 -10 0 -90 R1, Ом 60 90 80 70 80 60 75 65 50 62 R2, Ом 90 75 60 50 60 75 70 80 68 65 R3, Ом 60 58 88 75 60 60 55 60 68 80 R4, Ом 90 80 70 68 65 70 80 90 75 85

XL4, Ом 40 55 50 80 88 50 30 40 70 60 X_С4, Ом 80 85 90 40 48 30 70 80 30 30

3.3 кесте

3. 1 сурет 3.2 сурет

3.3 сурет 3.4 сурет Оқуға түскен

жылы

Сынақ кітапшасынығ соңғы санының алдыңғысы

Жұп 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Тақ 2 5 6 1 3 4 7 8 9 0

Em, В 60 70 45 55 68 40 50 65 55 68 ψ_e, град 40 -30 55 45 -60 -80 90 30 60 -70

Jm, А 2 4 3 4 5 3 6 4 5 7

ψ_J, град 30 -30 45 60 -45 90 -80 0 -45 -60 Ток сызбасы i1(t) i2(t) i3(t) i4(t) i1(t) i2(t) i4(t) i3(t) i1(t) i3(t)

3.5 сурет 3.6 сурет

3.7 сурет 3.8 сурет

3.9 сурет 3.10 сурет

Есептеу-сызбалық жұмыс №3 есептеудің әдістемелік нұсқауы

Синусоидалды ток тізбегін кешенді әдіспен есептеу, тұрақты ток тізбегін есептеумен ұқсас. Тұрақты ток тізбегі секілді барлық есептеу әдістері (КТӘ, ТПӘ және т.б.) қолданылады, тек кернеулер, токтар және кедергілер

кешенді шамада болады [Ә. 1 52 – 75 б., 82 – 84 б., Ә. 3 91 – 105 б., Ә. 4 42 – 53 б.].

Электр тізбегінде синусоидалды токты кешенді есептеуге мысал келтірейік (3.11, а, б сурет).

а) б)

3.11 сурет - Тармақталған электр тізбегінің синусоидалды токтың эквивалентті сұлбасы

Кешенді түрдегі Кирхгоф заңдары.

Кирхгофтың бірінші заңы.

Сұлбаның тармақтарының кешенді токтарының бағытын өз еркімізбен оң етіп таңдаймыз. Кирхгофтың бірінші заңы арқылы 1, 2, 3 түйіндерге бағытталған кешенді токтарды оң таңба «+» бойынша, ал түйіннен шыққан кешенді токтарды теріс таңба «-» бойынша теңдеулер жазамыз. Кирхгофтың бірінші заңы бойынша теңдеу саны (N_{тең.саны}), түйін санынан (N_{түй.саны}) бірді шегергенге тең:

Nтең.саны(Iзаңы)= N_{түй.саны} -1= 4 – 1 = 3.

2 3 0, 3 4 0, 1 2 4 0.

I   I I I   I J   I I I  (3.1)

Кирхгофтың екінші заңы.

Тармақтың кешенді кедергілерін анықтаймыз (3.11, а сурет):

1 1 ( _L1 _C1); 2 2 _C2; 3 3 _L3; 4 _C4.

Z R  j X X Z R  jX Z R  jX Z  jX Жаңа эквивалентті сұлба саламыз (3.11, б сурет)

Қорек ток көзі жоқ тармақты алмай, тәуелсіз контурды таңдаймыз.

Контурдың айналу бағытын өз еркімізбен аламыз. Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеулер саны Nтең.саны(Iiзаңы) =6 – 1 – 3 = 2 (3.11, а, б сурет).

Кирхгофтың екінші заңының теңдеуін келесі түрде жазамыз:

. . . . .

2 3 4 2 3

2 3 4

. . . . .

1 2 2 1

1 2

; . Z I Z I Z I E E

Z I Z I E E E

   

    

(3.2) Контурлық токтар әдісі.

Қорек ток көзі J бар тармақ орналасқан контурды сол қорек ток көзінің J бағытымен бағыттап алып, сол контурдың тоғын есептің шарты бойынша қорек көзінің тоғына J тең етіп аламыз және де теңдеу жазылмайды Қалған белгісіз екі контурдың бағыттарын оң бағытпен алып (3.11, б сурет) Кирхгофтың екінші заңы келесі түрде теңдеулер жазамыз:

2 3 4 2 4

11 22 2 3

2 1 2 1

11 22 1 2

( ) ;

( ) .

I Z Z Z I Z J Z E E

I Z I Z Z J Z E E E

     

       (3.3)

Тармақтың токтары контурлық токтар арқылы анықталады:

1 22 ; 2 11 22; 3 11; 4 11 ; 22.

I  I J I I I I I I I J I I (3.4)

Түйіндік потенциал әдісі.

Электр сұлбасының (3.11, а, б сурет) тармақтары идеалды қорек көзі, ЭҚК және шексіз үлкен өтізгіштіктен құралған. Сондықтан да бір түйіннің потенциалын нөлге тең етіп аламыз. Сұлба бойынша төртінші түйіннің потенциалын нөл етіп аламыз, сонда бірінші түйіннің потенциалы сол тармақтағы ЭҚК-ке тең болады:

4 0; 1 E.

    (3.5) Әр тармақтың кешенді өткізгіштіктерін анықтаймыз:

1 2 3 4

1 2 3 4

1 1 1 1

; ; ; .

Y Y Y Y

Z Z Z Z

    (3.6)

Түйіндік потенциал әдісі бойынша символикалық түрде 2 және 3 түйіндер бойынша теңдеулер құрамыз:

3 4 4 3 3

2 3 3

4 1 2 4 2 1 2

2 3 1 2

( ) ;

( ) .

Y Y Y EY E Y J

Y Y Y Y EY E Y E Y

 

 

    

       (3.7)

(3.7) теңдеулер жүйесін шеше отырып, φ2 және φ3 потенциалдарын анықтаймыз. Тармақтың кешенді токтарының шамасын Ом заңы бойынша, ал идеалды қорек көзі ЭҚК орналасқан тармақтың тоғын Кирхгофтың бірінші заңы бойынша анықтаймыз.:

3 1 3 1 2 1 2 3

1 2 3

1 2 3

2 3

4 2 3

4

; ; ;

; .

E E E

I I I

Z Z Z

I I I I

Z

    

 

    

  

   

(3.8)

4 Есептеу – сызбалық жұмысты безендіру және орындау талаптары 4.1 Есептеу – сызбалық жұмыс келесілерден тұрады:

а) титульдық бет (үлгі келтіріледі);

б) мазмұны;

в) кіріспе;

г) тапсырма;

д) негізгі бөлім;

е) қорытынды;

ж) әдебиеттер тізімі;

к) қосымшалар.

4.2 Тапсырманың мәтіндері, барлық нұсқалар үшін суреттер және олардың сандық мәндері толық жазылуы қажет.

4.3 Есептеу – сызбалық жұмыстың әр бөлімінде тақырыптары болуы қажет.

4.4 Жұмыс қолжазба түрімен немесе компьютерлік басылымда қолдана Times New Roman 14 шрифтімен орындалады Мәтін А4 ақ қағазының бір жақ бетінде жазылады. Беттің төрт жағында да жолдар (шеттерінде) сол жағында – 25 мм, оң жағында –18 мм, үстіңгі жағында – 20 мм, асты жағында – 25 мм етіп қалдырылады.

4.5 Барлық беттер титульдық беттен бастап беттік нөмірлер қойылады.

Беттік нөмірлер беттің астыңғы жағында ортада нүктесіз қойылады.

4.6 Есептіктер түсініктемелермен бірге жазылуы қажет. Есептік теңдеулер және соңғы нәтижемен ғана келтірілмеу қажет. Жұмыста есептіктер және түсініктемелер қысқартылып жазылған болса, қорғауға жіберілмейді де студентке қайтарылып қайта толықтырылуға беріледі.

4.7 Суреттер, сызбалар және сұлбалар ұқыпты орындалып және нөмірленген болу қажет.

4.8 Сызбада міндетті түрде бейнеленген шамалар, оның өлшем бірліктері көрсетілуі қажет. Сызба не диаграмма масштабтарын ыңғайлы етіп таңдап алу қажет. Таңдалып алынған масштабқа сәйкесінше сызба және диаграмма ауқымы (шкала) жазылады.

4.9 Көрсеткіштерде анықталған өлшемдер, соңғы нәтижелердің міндетті түрде өлшем бірліктері жазылады. Барлық электрлік шамалардың белгіленуі ГОСТ – қа сәйкес болу қажет.

4.10 Кіріспеде берілген бөлімдерді кіргізіп жазу керек.

4.11 Есептік – сызба жұмысының қорытындысында есептеу әдістерін талдауын келтіру; әртүрлі әдіспен алынған нәтижелерін салыстыру.

1.12 Есептік – сызба жұмыс силлабус бойынша берілген уақытында тексерілуге беріледі. Уақытында тапсырмаған студентке қосымша тапсырма немесе басқа нұсқа беріледі (оқытушының қалауымен), сондай – ақ жұмыстың қорытынды бағасы (баллы) кемітіледі.

А қосымшасы Титульдық беттің үлгісі

КОММЕРЦИАЛДЫҚ ЕМЕС АКЦИОНЕРЛІК ҚОҒАМ АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

«Электротехника» кафедрасы

«Электротехника» пәні бойынша

№__ ЕСЕПТЕУ – СЫЗБАЛЫҚ ЖҰМЫС

(Жұмыстың толық аты)

5В071600 – Аспап жасау мамандығы бойынша

Орындаған____________________________ Тобы_______________________

(А.Ж.Т) (Топ шифрі) Есепті қабылдаған__________________________

(есеп қабылдаған күні)

Оқытушы________________________________________

(А.Ж.Т., ғылыми дәрежесі, атағы)

_______________ «______» _____________201_____ж.

(қолы)

Алматы 201__ж.

Әдебиеттер тізімі

1 Касаткин А.С. Электротехника: Учебник /А.С. Касаткин, М.В.

Немцов. – 12-е изд., стер. – М.: ACADEMIA, 2008. – 544 с.

2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник для бакалавров /Л.А. Бессонов. – 11-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2013. – 701 с.: ил.

3 Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник /Л.А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – 638 с.: ил.

4 Жолдыбаева З.И., Зуслина Е.Х. Теория электрических цепей 1.

Примеры расчета установившихся процессов в линейных электрических цепях: Учебное пособие. – Алматы: АУЭС, 2009. – 93 с.

5 Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника: Учебник /Ф.Е. Евдокимов. – 3-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2004. – 367 с.: ил.

6 Жолдыбаева З.И., Зуслина Е.Х. Применение MathCad в теории электрических цепей: Учебное пособие. – Алматы: АУЭС, 2012. – 86 с.

Мазмұны

Кіріспе ..……….. 3 1 Есептеу - сызбалық жұмыс №1. Тұрақты токтың сызықты электр тізбегін есептеу... 4 2 Есептеу - сызбалық жұмыс №2. Кернеу резонансы……… 11 3 Есептеу-сызбалық жұмыс №3. Тармақталған электр тізбегінің синусоидалды тогын есептеу ………... 17 4 Есептеу – сызбалық жұмысты безендіру және орындау талаптары ……. 23 А қосымшасы... 24 Әдебиеттер тізімі... 25

2018 ж. жиынтық жоспары, ретi 51

Зуслина Екатерина Хаскелевна Онгар Булбул

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

5В071600- Аспап жасау мамандығы үшін

№1-3 есептеу – сызбалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар Редакторы Ж. Изтелеуова

Стандарттау бойынша маман Н.Қ. Молдабекова

Басуға қол қойылды _________ Пішімі 60х84 1/16 Таралымы 100 дана Баспаханалық қағаз №1

Көлемі 1,56 есеп.-баспа таб. Тапсырыс___Бағасы 790 тенге.

«Алматы энергетика және байланыс университеті»

коммерциялық емес акционерлік қоғамының көшірмелі - көбейткіш бюросы

050013 Алматы, Байтұрсынұлы көшесі, 126