1
Коммерциялық емес акционерлік
қоғам
ЭЛЕКТРОТЕХНИКАНЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ 2 5В071800 – Электроэнергетика мамандығы үшін № 1-3 есептеу- сызбалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар
Алматы 2018
АЛМАТЫ
ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС
УНИВЕРСИТЕТІ
Электротехника кафедрасы
2
Құрастырушылар: В.И. Денисенко, М.М. Аршидинов., А.Т.
Аршабекова. ЭТН 2. 5В071800 – Электроэнергетика мамандығы үшін № 1-3 есептеу-сызбалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар.- Алматы: АЭжБУ, 2018.-15 б.
«Электротехниканың теориялық негіздері 2» пәні бойынша «Бірінші реттік дифференциалды теңдеулермен сипатталатын, сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді есептеу», «Екінші реттік дифференциалды теңдеулермен сипатталатын, сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді есептеу», «Таратылған параметрлі тізбектерді есептеу» тақырыптары бойынша есептеу-сызбалық жұмыстарға әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар келтірілген.
Есептеу-сызбалық жұмыстар бакалавриатта 5В071800 -
«Электроэнергетика» мамандығы бойынша оқитын екінші курс студенттері үшін арналған.
Сур. 30, кесте 9, әдеб.көр. 13 атау.
Пікір беруші: тех. ғыл. канд., доцент Гали К.О.
«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамның 2018 жылғы жоспары бойынша басылады.
«Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2018 ж.
3
1 Есептеу-сызбалық жұмыстарды орындау мен безендіруге арналған әдістемелік нұсқаулар
Есептеу- сызбалық жұмыстарды орындау кезінде келесі талаптарды орындау қажет :
- есептеу – сызбалық жұмыстың нұсқасын сынақ кітапшасының нөмірі және тегінің бірінші әріпі бойынша таңдау, тапсырма мәтінін қысқартуларсыз есептеу- сызбалық жұмыстың түсініктемелік жазбасына көшіру;
- есептеу - сызбалық жұмыстың әр кезеңі аталуы қажет. Жұмыс парақтың бір жағында ғана орындалады;
- түсініктемелік жазбада тек есептеу формулалары мен соңғы нәтижелерді ғана емес, сонымен қатар орындалатын есептеулерді түсінуге және тексеруге мүмкіндік беретін түсініктемелер келтірілу керек;
- студенттің нұсқасының нөмірі, тобы, аты-жөні жұмыстың титулдық бетінде жазылуы тиіс;
- белгілі бір мөлшерлігі бар параметрлердің соңғы нәтижелерінің міндетті түрде өлшем бірліктері қойылу керек. Комплексті шамалардың үстіне нүкте қойылуы керек;
-түйін атауларын, резисторлардың, индуктивтіліктердің, сыйымдылықтардың параметрлерін, кернеу мен токтарлың шартты оң бағыттарын өзгертпеу керек;
- лездік шамалардың қисықтары, векторлық, топографиялық және айналмалы диаграммалар, жұмысқа қосымша жапсырылған миллиметрлі қағазда немесе тор көз қағазда салынуы тиіс;
- сызбаларда міндетті түрде көрсетілетін шамалардың аттары, олардың өлшем бірліктері көрсетілу керек. Масштабтар сызбаларды немесе диаграммаларды пайдалануға ыңғайлы болатындай етіп таңдалу керек.
Түсініктемелік сызбадағы сұлбалар сызғыш пен циркульді пайдаланып, қарындашпен сызылуы керек;
- сөздерді қысқартпау керек (мысалы «теңсіздік» сөзінің орнынна «тең- к», «кернеу» сөзінің орнына «к-у» деп жазбау);
- есептеу- сызбалық жұмыстың безендірілуі «Оқу жұмыстары.
Жұмыстарды құрастыруға, безендіру мен мазмұндауға жалпы талаптар»
фирмалық стандартына сәйкес орындалады.
4
2 Есептеу-сызбалық жұмыс № 1. Бірінші реттік дифференциалды теңдеулермен сипатталатын, сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді есептеу
Мақсаты: бір энергия жинақтауышы бар тізбектерде жүріп өтетін өтпелі кезеңдерді есептеуден икемділік алу.
Тұрақты ЭҚК көзінен, резистивті кедергілерден, индуктивтілік немесе сыйымдылықтан тұратын, 1.1-1.20 суреттерде келтірілген электр тізбектер қалыптасқан режимде әрекет етеді. t 0 уақыт сәтінде кілттің тұйықталуы немесе ажыратылуы жолымен (берілген сұлбаға сәйкес) тізбектерде коммутация жүріп өтеді.
Электр тізбегі суретінің нөмірі, ЭҚК мәндері және тізбек элементтерінің параметрлері 1.1-1.3 кестелерде келтірілген. Сұлба нөмірі және тізбек элементтерінің параметрлері, сынақ кітапшасының соңғы екі саны және тегінің бірінші әріпі бойынша таңдалады.
Келесі тапсырмаларды орындау қажет:
1) Классикалық әдіспен, коммутациядан кейігні кезең үшін индуктивтіліктегі токтың немесе сыйымдылықтағы кернеудің (электр тізбектің берілген нұсқасына сәйкес) өзгеріс заңдылығын анықтау.
2) Нәтижелі аналитикалық өрнек негізінде, анықталған шаманың уақыт функциясына тәуелді графигін тұрғызу.
1.1 кесте
Оқуға түскен
жылы Сынақ кітапшасының соңғы саны
Жұп 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Тақ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Сұлба № 1.1, 1.11
1.2, 1.12
1.3, 1.13
1.4, 1.14
1.5, 1.15
1.6, 1.16
1.7, 1.17
1.8, 1.18
1.9, 1.19
1.10, 1.20 Ом
1,
R 50 40 30 10 20 80 70 90 60 70
,мГн
L 10 30 15 10 25 20 18 22 14 12
1.2 кесте
Оқуға түскен
жылы Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны
Жұп 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Тақ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ом
2,
R 55 45 35 15 25 85 75 95 65 75
Е, В 100 80 50 70 90 60 110 120 140 130
5 1.3 кесте
Оқуға түскен жылы
Тегінің бірінші әріпі
Жұп АӘ
ВМ
Б0 ӨЮ
НПЯ ГҒ РЩ
ДИ ІСЫ
ЖҮҰ УШ
ЧХЛ КҚ ЦЭ
ЕТ ЗФ
Тақ НПЯ ГҒ
РЩ
ДИ ІСЫ
ЖҮҰ УШ
ЧХЛ АӘ ВМ
ЕТ ЗФ Б0 ӨЮ
КҚ ЦЭ ,Ом
R3 80 10 70 20 60 50 40 90 30 100
мкФ
С, 0,25 0,5 0,15 0,35 0,55 0,6 0,3 0,45 0,2 0,4
1.1 сурет 1.2 сурет
1.3 сурет 1.4 сурет
1.5 сурет 1.6 сурет
1.7 сурет 1.8 сурет
6
1.9 сурет 1.10 сурет
1.11 сурет 1.12 сурет
1.13 сурет 1.14 сурет
1.15 сурет 1.16 сурет
1.17 сурет 1.18 сурет
7
1.19 сурет 1.20 сурет
№ 1 ЕСЖ әдістемелік нұсқаулар.
Бірінші реттік дифференциалды теңдеулермен сипатталатын, сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді есептеу үш кезеңнен тұрады:
1) Тәуелсіз бастапқы шарттарды, яғни коммутациядан кейінгі бірінші сәттегі индуктивтіліктегі ток немесе сыйымдылықтағы кернеуді (берілген сұлбаға сәйкес) анықтау үшін, коммутацияға дейінгі кезең есептеледі.
2) Токтар мен кернеулердің қалыптасқан құраушыларын анықтау мақсатымен, өтпелі кезең аяқталғаннан кейін қалыптасатын кезең есептеледі.
3) Еркін құраушыларды есептеу. Бірінші реттік тізбектерде өтпелі шамалардың еркін құраушылары, бір ғана интегралдау тұрақтысы бар, бір экспонента түрінде көрсетіледі. Өтпелі шама қалыптасқан және еркін құраушылардың қосындысы болып табылады. Интегралдау тұрақтысын анықтау үшін, өтпелі шаманың t 0 кезіндегі өрнегі, сол шаманың бастапқы мәніне теңестіріледі. Алынған теңдеудің шешуі, қажетті интегралдау тұрақтысын анықтайды.
3 Есептеу-сызбалық жұмыс № 2. Екінші реттік дифференциалды теңдеулермен сипатталатын, сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді есептеу
Мақсаты: екінші реттік тізбектерде жүріп өтетін өтпелі кезеңдерді классикалық және операторлық әдістермен есептеулерден икемділік алу.
Электр тізбегінде (2.1-2.10 суреттер) коммутация салдарынан өтпелі кезең туындайды. Сұлба нөмірі және тізбек элементтерінің параметрлері, сынақ кітапшасының нөмірі мен тегінің бірінші әріпі бойынша, 2.1-2.3 кестелерден алынады.
Келесі тапсырмаларды орындау қажет:
- коммутациядан кейінгі кезең үшін, қандай да бір тармақтағы өтпелі токтың немесе тізбектің қандай да бір элементіндегі өтпелі кернеудің уақыт бойынша өзгеріс заңдылығын анықтау. Есептеуді екі әдіспен орындау қажет:
классикалық және операторлық;
- есептеу нәтижесінде шыққан аналитикалық өрнектің негізінде, өтпелі шаманың уақыт функциясындағы өзгеріс сызбасын тұрғызу.
8 2.1 кесте
Оқуға түскен
жылы Сынақ кітапшасының соңғы саны
Тақ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Жұп 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Сұлба № 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.2 кесте
Оқуға түскен
жылы Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны
Тақ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Жұп 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1
,В
Е 200 250 300 350 400 100 150 220 380 450 ,Ом
R1 100 150 200 250 300 50 75 120 180 220 мГн
,
L 20 30 40 50 60 10 70 25 35 45 Ом
,
R2 150 200 300 100 120 80 90 180 250 140 2.3 кесте
Оқуға түскен
жылы Тегінің бірінші әріпі
Тақ АӘ
ВМ
БО ӨЮ
НП Я
ГР ҒЩ
ДИ Ы І С
ЖУ ҰҮ
Ш
ЧХ Л
КЦ ҚЭ
ЕТ ЗФ
Жұп НП
Я
ГР ҒЩ
ДИ Ы І С
ЖУ ҰҮ
Ш
ЧХ Л
АӘВ М
ЕТ ЗФ БО ӨЮ
КЦ ҚЭ Ом
,
R3 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 мкФ
С, 2 4 5 6 10 9 8 7 3 12
өтпелі шама uc(t) iL(t) uL(t) ic(t) uc(t) iL(t) uL(t) ic(t) uL(t) ic(t)
2.1 сурет 2.2 сурет
9
2.3 сурет 2.4 сурет
2.5 сурет 2.6 сурет
2.7 сурет 2.8 сурет
2.9 сурет 2.10 сурет
№ 2 ЕСЖ әдістемелік нұсқаулар.
Екінші реттік дифференциалды теңдеулермен сипатталатын, сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді есептеу үш негізгі кезеңнен тұрады:
1) Тәуелсіз бастапқы шарттарды, яғни коммутациядан кейінгі бірінші сәттегі индуктивтіліктегі ток және сыйымдылықтағы кернеуді анықтау үшін, коммутацияға дейінгі кезең есептеледі.
10
2) Токтар мен кернеулердің қалыптасқан құраушыларын анықтау мақсатымен, өтпелі кезең аяқталғаннан кейін қалыптасатын кезең (қалыптасқан режим) есептеледі.
3) Еркін құраушыларды есептеу. Екінші реттік тізбектерде өтпелі шамалардың еркін құраушылары, екі интегралдау тұрақтылары бар, екі экспонентаның қосындысы түрінде көрсетіледі. Өтпелі шама қалыптасқан және еркін құраушылардың қосындысы болып табылады. Интегралдау тұрақтыларын анықтау үшін екі теңдеуден тұратын жүйе құрылады. Бірінші теңдеу өтпелі шаманың t0 кезіндегі өрнегін, сол шаманың бастапқы мәніне теңестіру жолымен құрылады. Екінші теңдеуді құру үшін, t 0 кезіндегі өтпелі шаманың бірінші реттік туындысының өрнегі, сол шаманың туындысының бастапқы мәніне теңестіріледі.Өтпелі шаманың және оның бірінші реттік туындысының бастапқа мәндері, тәуелсіз бастапқы шарттарды ескере отырып, t0 кезіндегі коммутациядан кейінгі сұлба үшін Кирхгоф заңдары бойынша құрастырылған теңдеулер жүйесінен анықталады. Алынған теңдеулердің шешуі, қажетті интегралдау тұрақтыларын анықтайды.
4 Есептеу-сызбалық жұмыс № 3. Таратылған параметрлі тізбектерді есептеу
Мақсаты: таратылған параметрлі ұзын желіні әртүрлі режимдерде есептеулерден икемділік алу.
Бірінші реттік параметрлері R0,L0,C0, және G0, ұзындығы , үшфазалы желі номиналды кернеуі UH және жиілігі f 50Гц кезде жұмыс істейді.
Желінің бастапқы параметрлері, номиналды кернеуі, желі ұзындығы, жүктеме параметрлері нұсқаға сәйкес 3.13.3 кестелері бойынша таңдалады.
3.1 кесте
Оқуға түскен жылы Сынақ кітапшасының соңғы саны
Тақ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Жұп 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
,кВ
UH 750 500 400 330 220 110 750 500 330 220 / км
,Ом
R0 0,03 0,05 0,06 0,07 0,09 0,1 0,04 0,06 0,08 0,1 км
См/ ,
G0 106 0,08 0,06 0,04 0,03 0,02 0,015 0,07 0,05 0,04 0,03 ,МВт
Р2 500 300 200 150 100 50 450 250 170 120
11 3.2 кесте
3.3 кесте
Оқуға түскен
жылы Тегінің бірінші әріпі
Тақ АӘ
НМ
БС Ю
ВП Я
ГР ҒЩ
ДО ӨИ
ЕТ Ш
ЖУ ҰҮ
ЗФ Ы І
ЧХ Л
КЦ ҚЭ
Жұп КЦ
ҚЭ
ЧХ Л
ЗФ Ы І
ЖУ ҰҮ
ЕТ Ш
ДО ӨИ
ГР ҒЩ
ВП Я
БС Ю
АӘ НМ км
Ф/ ,
C0 109 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 12,3 12,7 13,7 14,3 км
, 700 750 800 850 900 950 820 730 870 920
Желінің келесі жұмыс режимдері үшін есептеулер жүргізу:
а) желі бір фазасының активті қуаты P2 тең үшфазалы жүктемені қоректендіреді, жүктемедегі кернеу U2 номиналды кернеуге тең, жүктеменің қуат коэффициенті cos2. Желі басындағы кернеу мен токтың комплексті мәндерін 1 .1
.
, I
U , желі соңындағы комплексті токты I. 2, желі жұмысының ПӘК есептеу;
ә) желі соңындағы жүктеменің ажыратылған кезіндегі (бос жүріс режимінде) және желі басындағы кернеу номиналды кернеуге тең болған кездегі, желі соңындағы кернеуді U. 2 және желі басындағы токты 1
.
I есептеу;
б) келісілген жүктеме режимінде (жүктеменің кедергісі желінің толқынды кедергісіне тең) желіге берілетін қуатты, желі басындағы ток 1
.
I пен кернеуді U. 1 және желі соңындағы токты 2
.
I , желінің ПӘК есептеу.
Жүктемедегі кернеу U2 номиналды кернеуге тең.
№ 3 ЕСЖ әдістемелік нұсқаулар.
Желінің 1 км ұзындығына комплексті кедергі мен өткізгіштікті есептейік:
.
;
0 0
0
0 0
0
C j G Y
L j R Z
Желінің екінші реттік параметрлерін есептейік:
Оқуға түскен
жылы Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны
Тақ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Жұп 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1
км Гн/ ,
L0 103 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 2,5 2,6 2,7 2,25 2,35
2
cos 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,985 0,975 0,965 0,955 0,97
12
толқындық кедергі ;
0
0 j
Т e
Y
Z Z ZТ таралу коэффициенті Z Y0 0.
Жүктеменің бір фазасының активті қуаты:
, cos 2
2 2
2 U I
P
мұндағы U2=UH.
Желі соңында әсер ететін ток:
2 2
2
2 U cos
I P .
Желі соңындағы токтың бастапқы фазасын анықтайық:
i2=u2-2 , егер u2=0 деп алсақ, онда
i2=-2. Желі соңындағы комплексті ток:
.
2
2 2
j i
e I I
Желі басындағы ток I1 пен кернеуді U1 гиперболалы функциялармен сипатталатын желі теңдеулері бойынша анықтаймыз:
.
;
2 2
1
2 2
1
l ch I l Z sh I U
l sh Z I l ch U U
C
C
chl, shl гиперболалы функциялардың мәндерін келесі өрнектермен есептеуге болады:
).
2( 1
);
2( 1
l l
l l
e e l
sh
e e l
ch
chl, shl есептелген мәндерін гиперболалы функциялармен сипатталатын желі теңдеулеріне қойып U1, I1 шамаларын анықтау керек.
Желі басындағы активті қуат:
. cos 1
1 1
1 U I
P
13 ПӘК:
1 2
Р
Р
Желі соңындағы жүктеменің ажыратылған кезіндегі, желі соңындағы кернеуді U. 2 және желі басындағы токты 1
.
I есептеу.
Желі басындағы кернеу номиналды кернеуге тең: U1бж=UH. Желі соңындағы кернеу: 2 2 1 .
l ch U U
U X X
Желі басындағы ток 2 .
1
1 sh l
Z I U I
C X
X
Келісілген жүктеме режимінде: Z2 ZТ . Жүктемедегі кернеу (желі соңы): U2=UH. Желі соңындағы ток:
2 .
2
ZC
I U
Жүктемеге берілетін қуат:
. cos
cos 2 2 2
2 2
2 U I U I
Р
Желі басындағы кернеу:
2 .
1
e l
U U
Келісілген жүктеме режимінде желінің кіріс кедергісі толқындық кедергіге тең болады:
T.
кip Z
Z Желі басындағы ток
1.
1 1
T
kip Z
U Z
I U
Желіге берілетін қуат:
. cos
cos 2 2 2 2 2
1 1 1
U I e Pe
I
Р U
Желінің ПӘК: 2 .
1
2 l
P e
P
14
Әдебиеттер тізімі Негізгі
1 Аршидинов М.М., Денисенко В.И., Болдырева Л.П. Электртехниканың теориялық негіздері. Электр тізбектері мен электрмагнитті өрістерді есептеу мысалдары: Оқу құралы/ М.М.Аршидинов, В.И. Денисенко, Л.П.Болдырева, АЭжБУ, Алматы, 2017. - 94 б.
2 Аршидинов М.М., Амиров Ж.Қ. Электротехниканың теориялық негіздері 3 (Оқу құралы). – Алматы: АЭжБУ, 2008. - 92 бет.
3 Аршидинов М.М., Амиров Ж.Қ. Электротехниканың теориялық негіздері -1,2 (Оқу құралы). – Алматы: АЭжБУ. - 104 бет.
4 Аршидинов М.М., Амиров Ж.Қ. Электротехниканың теориялық негіздері (Оқу құралы). – Алматы: АЭжБИ, 2003. - 86 бет.
5 Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л.
Теоретические основы электротехники. - т.3. - СПб.: Питер, 2003.-377 с.
6 Сборник задач по теоретическим основам электротехники/
Л.Д.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е.Заруди и др.- М.: Высшая школа, 2003.- 528 с.
Қосымша
7 ТОЭ т.1/под ред. Демирчян К.С. и др.-СПб., 2006.
8 Сборник задач по теоретическим основам электротехники/
Л.Д.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е.Заруди и др.-М.: Высшая школа, 2003.-52 с.
9 Денисенко В.И., Зуслина Е.Х ТОЭ. Учебное пособие.- Алматы: АИЭС, 2000.- 83 с.
10 Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л.
Теоретическиеосновы электротехники. Т.1. - СПб.: Питер, 2003.-463 с.
11 Прянишников В.А. ТОЭ: Курс лекций: Учебное пособие – 3-е изд., перераб. идоп. – СПб., 2000. – 368 с.
12 Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.-М.:
Гардарики, 1999. – 638 с.
13 Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1989. -528 с.
15
2018ж. жиынтық жоспар, реті. 61 Владислав Иосифович Денисенко
Маликжан Мамежанович Аршидинов Алма Тулендиевна Аршабекова
ЭЛЕКТРОТЕХНИКАНЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ 2
5В071800 -Электроэнергетика мамандығы үшін № 1-3 есептеу-сызбалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар
Редакторы Ж.Н. Изтелеуова
Стандарттау маманы Н. Қ. Молдабекова
Басылуға қол қойылды «___»______ Формат 60х84 1/16 Таралымы 150 дана. Баспаханалық қағаз №1
көлемі 0,875 оқу баспасы. Тапсырыс___. Баға 450 теңге.
«Алматы энергетика және байланыс университеті»
коммерциялық емес акционерлік қоғамының көшірмелі-көбейткіш бюросы
050013 Алматы, Байтұрсынұлы көшесі, 126
