Электрическая цепь и ее элементы

СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. А.А. УГАРОВА

(филиал) федерального государственного автономного образовательного

учреждения высшего образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

 

Кафедра АИСУ

Боева Л.М.

 

Электротехника

 

Учебно-методическое пособие

к выполнению домашнего задания

по теме «Расчет и анализ сложных линейных электрических цепей постоянного тока»

 

для бакалавров направления

 

15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств,

профиль 01 – Автоматизация технологических процессов и производств (горно-металлургическое производство)

(для дневной формы обучения)

Одобрено редакционно-издательским советом института

Старый Оскол

 

УДК 621.3

ББК 31.2

Б759

Рецензент: Главный энергетик УЖДТ АО «ЛГОК» Основин С.В.

Боева Л.М. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. Учебно-методическое пособие к выполнению домашнего задания по теме «Расчет и анализ сложных линейных электрических цепей постоянного тока». – Старый Оскол: СТИ НИТУ «МИСиС», 2017. – 44с.

Учебно-методическое пособие по«Электротехнике»содержит необходимые теоретические сведения по выполнению домашнего задания, пример расчета и варианты заданий.

Для бакалавров направления 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств», профиль 01 – Автоматизация технологических процессов и производств (горно-металлургическое производство) дневной формы обучения.

© Боева Л.М.

© СТИ НИТУ «МИСиС»

 

Содержание

 

ПРЕДИСЛОВИЕ.. 4

1. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ.. 5

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ 6

3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 6

1 Электрическая цепь и ее элементы.. 6

2 Схемы электрических цепей. 7

3 Схемы замещения реальных источников постоянного тока. 9

4 Работа и мощность электрического тока. 12

5 Законы, используемые для расчета электрических цепей. 15

5.1.Закон Ома. 15

5.2. Законы Кирхгофа. 16

6 Эквивалентное преобразование резистивных цепей. 17

6.1. Последовательное соединение элементов. 17

6.2. Параллельное соединение элементов. 19

6.3. Cмешанное соединение элементов. 21

6.4. Соединение элементов звездой и треугольником.. 21

7. Методы расчета сложных электрических цепей. 24

7.1. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа. 24

7.2. Метод контурных токов. 25

7.3. Метод узловых потенциалов. 27

7.4. Метод узлового напряжения (двух узлов) 28

7.5. Метод наложения токов. 28

4. ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ.. 29

5. ПРИМЕРЫРАСЧЕТА.. 32

Список литературы.. 43

Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет». 43

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Предмет «Электротехника» является базовым для последующего изучения специальных предметов электротехнического цикла при подготовке бакалавров направления 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств». В ходе его изучения рассматриваются, в частности, осно­вы теории линейных цепей постоянного тока. В процессе освое­ния курса «Электротехника» решающее значение имеет не только накопление теоретических знаний по специальности, но и практическое овладение основными методами расчета. Одной из форм самостоятельной работы студентов является выполне­ние индивидуального домашнего задания по разделу «Расчет и анализ сложных линейных электрических цепей постоянного тока».

В результате освоения дисциплины «Электротехника» у обучающихся должны быть сформированы следующие общепрофессиональные и профессиональные компетенции:

ОПК-5 - способность участвовать в разработке технической документации, связанной с профессиональной деятельностью;

ПК-7 - способность участвовать в разработке проектов по автоматизации производственных и технологических процессов, технических средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством, в практическом освоении и совершенствовании данных процессов, средств и систем;

ПК-8 - способность выполнять работы по автоматизации технологических процессов и производств, их обеспечению средствами автоматизации и управления, готовностью использовать современные методы и средства автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством;

ПК-29 - способность разрабатывать практические мероприятия по совершенствованию систем и средств автоматизации и управления изготовлением продукции, ее жизненным циклом и качеством, а также по улучшению качества выпускаемой продукции, технического обеспечения ее изготовления, практическому внедрению мероприятий на производстве; осуществлять производственный контроль их выполнения.

Настоящее пособие включает основные теоретиче­ские положения по теме задания, индивидуальные варианты задания, методиче­ские рекомендации по его выполнению, примеры расчета.

 

 

1. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

 

Каждое задание выполняют на отдельных листах формата А4 (210 х 297).

Задание должно содержать:

- тему домашнего задания;

- номер индивидуального варианта задания;

- формулировку и условия задач;

- схемы рассчитываемой электрической цепи;

- расчетные формулы, вычисления и необходимые пояснения. Физические величины следует приводить в системе СИ.

Результаты однотипных расчетов, многократно выполняемых по одним и тем же формулам, следует сводить в таблицу.

Если ДЗ выполнено правильно и в срок, оно засчитывается без индивиду­ального собеседования. ДЗ с ошибками возвращается студенту на доработку. После доработки ДЗ засчитывается после индивидуального собеседования с преподавателем.

 

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

 

Перед выполнением задания следует изучить теоретические положения по соответствующей теме. Затем надо ознакомиться с примерами расчета анало­гичных заданий. Далее следует внимательно прочитать свое задание по индиви­дуальному варианту, продумать план его выполнения и выполнять в последова­тельности, аналогичной примеру.

 

3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

Электрическая цепь и ее элементы

Энергетические процессы, происходящие в электротехнических устройствах, как правило, сложны. Однако во многих случаях основные характеристики электротехнических уст­ройств могут быть получены и описаны с помощью понятий об электродвижущей силе (ЭДС), то­ке и напряжении.

При таком описании совокупность электротехнических устройств, образующих путь для электрического тока, рассматривают как элек­трическую цепь. Электрическая цепь предназначена для генерирования, передачи, преобразования и использования электрической энер­гии. Отдельное устройство, входящее в состав элект­рической цепи, выполняющее в ней определенную функцию, называют элементом цепи.

Элементы цепи, генерирующие электрическую энергию, называют источниками, а элементы, использующие элек­трическую энергию, - приемниками.

Источники преобразуют в электрическую другие виды энергии: механическую в машинных генераторах, химическую в гальванических элементах и аккумуляторах, тепловую в термоэлементах, лучистую в фотоэлементах и т.д. Приемники, наоборот, преобразуют электрическую энергию в иные виды: механическую в электродвигателях, химическую в аккуму­ляторах, тепловую в электротермических установках и т.д. К элементам, предназначенным для передачи электроэнергии от источника к приемнику, относят провода и устройства, обеспечи­вающие уровень и качество напряжения (их называют преобразовате­лями - трансформаторы, выпрямители, преобразователи частоты).

Электрические цепи классифицируют в зависимости:

¾ от рода тока на цепи постоянного и переменного (синусоидального и несинусоидального) тока;

¾ по числу фаз источника и приемника на одно- и трехфазные;

¾ по виду вольт-амперных характеристик входящихв цепь элементов на линейные и нелинейные;

¾ по способу соединения их элементов на разветвленные и неразветвленные.