Задание №1
Расчет сложной электрической цепи постоянного тока
1.1 Указания к выбору варианта задания
Электрические схемы, предлагаемые для расчета, пронумерованы (Рис.1-10). Соответствие варианта и расчетной схемы обозначено в таблице №1 и одинаково для обеих групп. Значения сопротивлений резисторов для студентов групп, номера которых заканчиваются цифрой 1 и 2 приведены в таблицах №3 и №4 соответственно. Значения ЭДС, действующих в ветвях, приведены в таблице №2 (первая строка для всех студентов группы, номер которой заканчивается цифрой 1, вторая строка – для группы, номер которой заканчивается цифрой 2). Внутренними сопротивлениями источников ЭДС следует пренебречь.
Содержание работы
1. Рассчитать токи во всех ветвях электрической цепи
а) методом непосредственного применения правил Кирхгофа;
б) методом контурных токов;
в) методом узловых потенциалов.
Результаты расчетов свести в таблицу.
2. Составить и решить уравнение баланса мощностей.
Таблица 1
| № варианта | № рисунка | № варианта | № рисунка | № варианта | № рисунка |
Таблица 2
|  , В
|  , В
|  , В
|  , В
|  , В
|  , В
|  , В
|  , В
|
| 1. | ||||||||
| 2. |
Таблица 3
| № варианта | 
Ом
| 
Ом
| 
Ом
| 
Ом
| 
Ом
| 
Ом
| 
Ом
| 
Ом
|
Таблица 4
| № варианта |
Ом
|
Ом
|
Ом
|
Ом
|
Ом
|
Ом
|
Ом
|
Ом
|
Контрольные вопросы по теме
«Расчет электрических цепей постоянного тока»
1. Дайте определение электрической цепи и ее схемы замещения.
2. Какими моделями пользуются при описании свойств идеальных и реальных источников электродвижущей силы (Э.Д.С.)?
3. Какими моделями пользуются при описании свойств идеальных и реальных источников тока?
4. Чем отличаются линейные и нелинейные элементы электрических цепей?
5. Какие электрические цепи называются линейными электрическими цепями постоянного тока?
6. Дайте определения ветви, узла и контура электрической цепи.
7. Сформулируйте первое правило (закон) Кирхгофа. Какой принцип электромагнетизма утверждается в первом правиле Кирхгофа?
8. Сформулируйте второе правило (закон) Кирхгофа. Какой принцип электромагнетизма утверждается во втором правиле Кирхгофа?
9. Докажите, что при последовательном соединении элементов в электрической цепи эквивалентное сопротивление равно сумме их сопротивлений.
10. Докажите, что при параллельном соединении элементов в электрической цепи эквивалентная проводимость равна сумме их проводимостей.
11. Приведите пример расчета электрической цепи методом непосредственного применения правил Кирхгофа.
12. Приведите пример расчета электрической цепи методом контурных токов.
13. Приведите пример расчета электрической цепи методом узловых потенциалов.
14. Приведите пример расчета электрической цепи методом эквивалентного генератора.
15. Приведите пример расчета электрической цепи методом эквивалентных преобразований.
16. Как и для чего составляется уравнение баланса мощностей при расчете электрической цепи? Приведите пример его составления.
Задание № 2
Расчет электрической цепи
переменного синусоидального тока
2.1 Указания к выбору варианта задания
Параметры исследуемой цепи для студентов группы, номер которой заканчивается цифрой 1, представлены в таблице 5, а для группы, номер которой заканчивается цифрой 2 – в таблице 6.
Содержание работы
Для схемы, представленной на рисунке 11, заданы: 
- действующее значение напряжения на входе цепи (В), 
- его начальная фаза (град), частота 
= 50 (Гц), 
, 
, 
- полные комплексные сопротивления ветвей (Ом).
Рис. 11
Необходимо определить:
1. Мгновенное значение напряжения на входе цепи 
;
2. Действующие значения токов в ветвях - 
, 
, 
и их мгновенные значения 
, 
, 
.
3. Действующее значение напряжения на выходе цепи 
и его мгновенное значение 
;
4. Активную, реактивную и полную мощности, потребляемые цепью.
5. Составить схему замещения электрической цепи (в соответствии с полными комплексными сопротивлениями ветвей изобразить идеальные элементы – резистивный, индуктивный, емкостной и их комбинации) и определить параметры элементов R,L,C.
6. Построить векторную диаграмму токов и напряжений (на миллиметровой бумаге или с помощью компьютера с указанием масштаба тока и напряжения);
7. Построить волновые диаграммы – зависимости и в одной системе координат (на миллиметровой бумаге или с помощью компьютера) на временном интервале, соответствующем двум периодам.
Таблица 5
| № вар | U1 , В | ,град
| Z  , Ом
| Z  , Ом
| Z  , Ом
|
| -30 | 10-j 4 | - j 3 | 5+ j 8 | ||
| 6+ j 8 | 4+ j10 | ||||
| - j 10 | 8- j 7 | ||||
| - j 20 | 12+ j 6 | ||||
| -45 | 18+ j 20 | 10- j 5 | |||
| j5 | 15- j 12 | 14+j9 | |||
| -75 | 6- j 8 | 12+j16 | -j10 | ||
| j25 | 12-j6 | ||||
| 24-j10 | j16 | ||||
| -65 | 8+j4 | 16-j12 | |||
| 7-j3 | 14+j11 | ||||
| -45 | 15+j20 | 7-j3 | |||
| 3+j12 | 11-j2 | ||||
| -40 | 4-j4 | 8+j3 | |||
| -75 | 9-j3 | 5+j9 | |||
| 2-j5 | 5+j10 | ||||
| -60 | 10+j10 | -j9 | 8+j3 | ||
| 12-j6 | 6+j5 | ||||
| 3+j4 | 8-j2 | ||||
| 9-j6 | 8+j10 | ||||
| -60 | 13+j15 | 10-j2 | |||
| 4-j | 2+j4 | 3-j9 | |||
| 9-j2 | 3+j6 | ||||
| 13+j4 | 6-j2 | ||||
| -90 | 5-j3 | 4+j6 | |||
| -45 | 12-j3 | j15 | 10+j10 | ||
| 14-j11 | 25+j12 | -j15 | |||
| 6-j13 | 5+j15 | ||||
| 8+j7 | j16 | 9-j15 | |||
| 21-j23 | 17+j22 |
Таблица 6
| № вар | , В
| , град
| Z , Ом
| Z , Ом
| Z , Ом
|
| 17-j7 | j5 | 3-j12 | |||
| -60 | 5+j5 | 10-j6 | |||
| -j8 | 12+j4 | 4-j6 | |||
| -30 | 6-j5 | 4+j9 | |||
| -50 | 6+j6 | 3-j9 | |||
| -45 | 4-j9 | 3+j4 | |||
| j10 | 4-j1 | 8+j6 | |||
| 3-j3 | 5+j7 | ||||
| 8+j4 | 5+j2 | ||||
| 4-j6 | 6+j8 | ||||
| -90 | 5-j4 | 8-j2 | |||
| -60 | 12+j20 | 14-j24 | |||
| -j18 | 20-j36 | 14+j21 | |||
| -45 | 5+j5 | 6-j12 | |||
| -j12 | 8+j5 | 14-j4 | |||
| 12-j24 | 8+j16 | ||||
| 6-j9 | 8+j8 | ||||
| -90 | 18-j2 | 14+j14 | -j3 | ||
| j20 | 5-j5 | 10+j3 | |||
| -60 | 4-j4 | 3+j10 | |||
| 7-j17 | 18+j17 | ||||
| -20 | 7+j7 | 9-j12 | |||
| 32-j2 | 22+j5 | ||||
| 14+j14 | 7-j20 | ||||
| -30 | -j8 | 3+j10 | 7-j17 | ||
| 12-j9 | 11+j11 | ||||
| -20 | j10 | 8-j8 | 6+j3 | ||
| 15+j10 | -j8 | 12-j3 | |||
| -45 | 17-j9 | 14+j22 | |||
| 12+j16 | 11-j2 |
Контрольные вопросы по теме
«Электрические цепи переменного синусоидального тока»
1. Какие электрические цепи называются цепями переменного синусоидального тока?
2. Опишите процесс получения синусоидальных сигналов.
3. Какие характеристики синусоидальных сигналов Вы знаете?
4. В чем заключается расчет электрической цепи переменного синусоидального тока методом комплексных амплитуд?
5. Как выполняется переход от комплексной амплитуды тока к его мгновенному значению?
6. Какие идеальные элементы схем замещения электрических цепей используются для описания процессов, происходящих в реальных электрических цепях?
7. Запишите уравнение резистивного элемента. Какой сдвиг фаз вносит резистивный элемент между напряжением и током?
8. Запишите уравнение индуктивного элемента. Какой сдвиг фаз вносит индуктивный элемент между напряжением и током?
9. Запишите уравнение емкостного элемента. Какой сдвиг фаз вносит емкостной элемент между напряжением и током?
10. Как определяется полное комплексное сопротивление электрической цепи?
11. Как определяется полная комплексная проводимость электрической цепи?
12. Сформулируйте правила Кирхгофа для электрической цепи переменного синусоидального тока.
13. При каких условиях в электрической цепи осуществляется резонанс напряжений?
14. При каких условиях в электрической цепи осуществляется режим резонанса токов?
15. Дайте определение полной комплексной мощности электрической цепи переменного синусоидального тока.
16. Дайте определение полной, активной и реактивной мощности цепи переменного синусоидального тока. Укажите их единицы измерения.
17. Как определяется коэффициент мощности электрической цепи?