курсовая. Курсовая+работа+исправление+2. Законы Кирхгофа и расчет резистивных электрических цепей

Название	Законы Кирхгофа и расчет резистивных электрических цепей
Анкор	курсовая
Дата	21.01.2022
Размер	1.57 Mb.
Формат файла
Имя файла	Курсовая+работа+исправление+2.docx
Тип	Курсовая #338040

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Высшая школа энергетики, нефти и газа

^{(наименование высшей школы / филиала / института / колледжа)}
КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине/междисциплинарному курсу/модулю		Теоретические основы
электротехники

На тему	Законы Кирхгофа и расчет резистивных электрических цепей, вариант№3

Выполнил (-а) обучающийся (-аяся):

Вашуков Виктор Анатольевич

^(Ф.И.О.)

Направление подготовки / специальность:

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

^{(код и наименование)}

Курс: 2

Группа: 243006

Руководитель:

Бутаков Сергей Владимирович, к.т.н, доцент

кафедры электроэнергетики и электротехники.

^{(Ф.И.О. руководителя, должность / уч. степень / звание)}

Признать, что работа выполнена и защищена с отметкой
	^{(отметка прописью)}	^(дата)
Руководитель
	^{(подпись руководителя)}	^{(инициалы, фамилия)}

Архангельск 20__

задание 4

Лист замечаний 7

Введение 8

1.1 Задача №1 9

1.2 Решение задачи №1 9

2.1 Задача №2 12

2.2 Решение задачи №2 12

3.1 Задача№3 14

3.2 Решение задачи №3 14

4.1 Задача№4 17

4.2 Решение задачи №4 17

5.1 Задача №5 24

24

5.2 Решение задачи №5 24

6.1 Задача №6 28

6.2 Решение задачи №6 28

Заключение 38

38

Список использованых источников 39

Сведения о самостоятельности выполнения работы 40

Введение 7

1.1 Задача №1 8

1.2 Решение задачи №1 8

2.1 Задача №2 11

2.2 Решение задачи №2 11

3.1 Задача№3 13

3.2 Решение задачи №3 13

4.1 Задача№4 16

4.2 Решение задачи №4 16

5.1 Задача №5 23

5.2 Решение задачи №5 23

6.1 Задача №6 27

6.2 Решение задачи №6 27

Заключение 37

Список использованых источников 38

Сведения о самостоятельности выполнеия работы 39

задание

1.Задача №1. Для цепей, схем показанных на рисунках 1.1 и 1.2 , составить системы уравнений по законам Кирхгофа (необходимое число структурных и компонентных уравнений).

Рисунок1.1-Схема к задаче№ 1

Рисунок1.2-Схема к задаче№ 1

2. Задача №2. Определить входное сопротивление между узлами «а» и «б» цепей, схемы . Найти его численное значение при R = 2m Ом (m=2).

= R,

Рисунок 2.1-Схема для задаче №2

3. Задача №3. В цепях, схемы рисунка 3.1 определить напряжение между узлами «а» и «б» при следующих значениях сопротивления (в омах) и тока (в амперах): R= 2(m+n),

= 2n (m=2,n=15).

При расчёте рекомендуется использовать эквивалентные преобразования схемы.

Рисунок 3.1-Схема к задаче №3

4. Задача №4. В цепях, схемы рисунка 4.1определить токи в ветвях методом контурных токов и узловых напряжений. Сопротивления всех резисторов (в омах), э.д.с. источников напряжения (в вольтах) и задающие источники токов (в амперах) положить равными n.(n=15)

Рисунок 4.1-Схема к задаче №4

5. Задача №5. В цепи, схемы рисунка 5.1 методом эквивалентного генератора напряжения определить ток в ветви 3.

= m ,

(m=2 ,n=15)

Рисунок 5.1-Схема к задаче №5

6. Дополнительное задание: решить предыдущую, используя принцип наложения.

Лист замечаний

Введение

Курсовая работа будет состоять из шести задач, которые будут решаться последовательно на основании законов Кирхгофа и Ома.

Целью задания является закрепление теоретического материала, излагаемого в первой части курса – в разделе « методы расчёта линейных электрических цепей». Заданием предусмотрена отработка расчётных приёмов, основанных на использовании: законов Кирхгофа, принципа наложения, сворачивания цепей со смешанными соединениями ветвей, простейших преобразований резистивных цепей, а так же расчёта резистивных цепей методами контурных токов, узловых напряжений и эквивалентного генератора.

Расчёт электрических цепей базируется на за-конах Кирхгофа. Различают структурные и компонентные уравнения. Структурные устанавливают соотношения между токами и напряжения-ми различных ветвей цепи. Компонентные-между током и напряжением одной ветви.

Первый закон Кирхгофа, сформулированный для узла цепи, (более полная форма записи формулируется для сечений) утверждает, что алгебраическая сумма токов всех ветвей, присоединённых к узлу, равна нулю в любой момент времени:

Как правило, ток берётся со знаком минус, если условно- положительное направление (УПН) к узлу, иначе плюс.

Второй закон Кирхгофа, формулируется для замкнутого контура. Алгебраическая сумма напряжений в замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС в любой момент времени:

1.1 Задача №1

Для цепей, схем рисунков 1.1 и 1.2 которых даны, составить системы уравнений по законам Кирхгофа (необходимое число структурных и компонентных уравнений).

Рисунок 1.1- Схема к задаче №1

Рисунок 1.2-Схема к задаче №1

1.2 Решение задачи №1

На схеме рисунка 1.1 обозначим направление токов для узла 1 и направление обхода для двух контуров.

Рисунок 1.1-Схема к задаче №1

Найдем и количество структурных уравнений и составим их по первому и второму закону Кирхгофа для схемы рисунка 1.1

Запишем компонентные уравнения.

На схеме рисунка 1.2 обозначим направление токов и направление обхода контуров.

Рисунок 1.2-Схема к задаче №1

Найдем количество структурных уравнений и составим их по первому и второму закону Кирхгофа для схемы рисунка 1.2

Запишем компонентные уравнения.

∙

2.1 Задача №2

Определить входное сопротивление между узлами «а» и «б» цепей, схемы рисунка 2.1. Найти его численное значение при

= 4 Ом.

Рисунок 2.1- Схема к задаче №2

2.2 Решение задачи №2

В схеме рисунка 2.1 применим преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду и получим схему 2.2 .

Рисунок 2.2-Схема к задаче №2 для определения входного сопротивления

Так как сопротивления

соединены последовательно вычислим их общее сопротивление.

Ом

Так как сопротивления

соединены параллельно вычислим их общее сопротивление.

Так как сопротивления

соединены последовательно вычислим их общее сопротивление.

Сопротивление между узлами "а" и "б" равно 4 Ом.

3.1 Задача№3

В цепях, схемы рисунка 3.1 определить напряжение между узлами «а» и «б» при следующих значениях сопротивления (в омах) и тока (в амперах): R = 34 Ом,

А. При расчёте рекомендуется использовать эквивалентные преобразования схемы.

Рисунок 3.1- Схема к задаче №3

3.2 Решение задачи №3

На схеме рисунка 3.2 обозначим узлы и токи в ветвях "а г" и "б в".

Рисунок 3.2 - Схема к задачи№3 для определения напряжение между узлами «а» и «б»

Приведем схему к одному эквивалентному сопротивлению (смотреть схему рисунка 3.3)

Рисунок 3.3-Схема эквивалентного сопротивления

= 34+34 = 68 Ом

=34+68= 68 Ом

В дальнейшем будем находить токи и напряжения между узлами.

Напряжение между узлами "а" и "б" равно 170 вольт.

4.1 Задача№4

В цепях, схемы рисунка 4.1 определить токи в ветвях методом контурных токов и узловых напряжений. Сопротивления всех резисторов 15 Ом, э.д.с. источников напряжения 15 В и задающие источники токов 15 А .

Рисунок 4.1-Схема к задаче №4

4.2 Решение задачи №4

Решим задачу методом контурных токов.Высчитаем количество уравнений по второму закону Кирхгофа.

На схеме рисунка 4.1 в четырех контурах выберем условно положительное направление котуных токов и напрвление токов в ветвях,как указано на схеме рисунка 4.2.

Схема 4.2-Схема к задаче №4 для выбора направления контурных токов и направления токов в ветвях
Исходные данные:

15 Ом

Ом

15 Ом

15 Ом

Будем составлять систему уравнений для котурных токов по универсальной форме.

Найдем собственные сопротивления контуров по главной диагонали.

=15+15+15= 45 Ом

= 45 Ом

Найдем общее сопротивление контуров в ветвях.

Ом

Ом

Найдем ЭДС контуров.

B

Подставим данные значения в контурные уравнения и решим систему матричным способом.

Расчитаем токи в ветвях.

A
Решим задачу методом узловых напряжений.

Рисунок 4.3-Схема к задаче №4 для решения методом узловых напряжений

Схема рисунка 4.3 содержит 4 узла,так как число неизвестных уравнений равно числу узлов цепи минус единица,тогда система будет состоять из трех уранений.

На схеме рисунка 4.3 пронумерованы узлы , выбран базисный узел "0" и выбрано направление токов в ветвях.

Составим уравнение для трех узлов.

Найдем собственные проводимости узлов.

Найдем взаимные проводимости узлов.

Решим систему уравнения матричным способом.

Расчитаем ток в ветвях.

5.1 Задача №5

В цепи схемы рисунка 5.1, методом эквивалентного генератора напряжения определить ток в 3-ей ветви. Известно:

= 2 Ом

Рисунок 5.1- Схема к задаче №5

5.2 Решение задачи №5

На схеме рисунка 5.1 выделим сопротивление

,а остальную часть цепи заменим эквивалентным генератором напряжения как показано на схеме 5.2.Эдс эквивалентного генератора

,будет равно напряжению на разомкнутых зажимах "a b".

Рисунок 5.2-Схема к задаче №5для определения

Для определения

составим уравнение по второму закону Кирхгофа включающего это напряжение, для контура где круговой стрелкой показано направление контурного тока (схема рисунка 5.2).

Штрих означает, что данный ток определен при разомкнутых зажимах "a b".Составим уравнения и найдем токи

→

Составим уравнение и найдем ток

→

Отсюда :

Сопротивление эквивалентного генератора равно сопротивлению между зажимами "a b",при условии, что все источники равны нулю(заменены внутренними сопротивлениями) ,как показано на схеме рисунка 5.3.

Рисунок 5.3- Схема к задаче №5 для нахождения

эквивалентного сопротивления

Найдем внутренне сопротивление генератора.

Свернем схему к одному контуру как показано на схеме рисунка 5.4

Рисунок 5.4-Схема к задаче№5 для нахождения тока

Найдем ток в третей ветви по формуле

6.1 Задача №6

В цепи, схемы показанной на рисунке 6 определить ток в третьей ветви методом наложения. Известно:

= 2 Ом

Рисунок 6- Схема к задаче №6

6.2 Решение задачи №6

На схеме рисунка 6 обозначим направление токов в ветвях как показано на схеме рисунка 6.1.

Рисунок 6.1-Схема к задаче №6

Найдем частные токи через сопротивление

от каждого источника в отдельности, заменяя исключенные источники их внутренними сопротивлениями. Для определения частного тока

от источника ЭДС

воспользуемся схемой рисунка 6.2

Рисунок6.2-Схема к задаче №6

Свернем схему к одному контуру, с сопротивлением источника и эквивалентным сопротивлением цепи для нахождения тока

и через этот ток найдем ток

,как показано на схемах рисунков 6.3 и 6.4 .

Рисунок 6.3-Схема к задаче №6 для нахождения

частичного тока источника e₁

Рисунок 6.4-Схема к задаче №6 для нахождения частичного тока от источника e₁

Найдем эквивалентное сопротивление для нахождения токов

Для определения частного тока

от источника ЭДС

воспользуемся схемой рисунка 6.5.

Рисунок 6.5- Схема к задаче №6

Свернем схему к одному контуру, с сопротивлением источника и эквивалентным сопротивлением цепи для нахождения тока

и через этот ток найдем ток

,как показано на схемах рисунков 6.6 и 6.7

Рисунок 6.6 Схема к задаче №6 для нахождения

частичного тока от источника e₁

Рисунок 6.7 Схема к задаче №6 для нахождения

частичного тока от источника e₂

Найдем токи

Для определения частного тока

от источника ЭДС

воспользуемся схемой рисунка 6.8

Рисунок 6.8- Схема к задаче №6

Свернем схему к одному контуру, с сопротивлением источника и эквивалентным сопротивлением цепи для нахождения тока

и через этот ток найдем ток

,как показано на схемах рисунков 6.9 и 6.10

Рисунок 6.9 - Схема к задаче №6 для нахождения частичного тока от источника e₄

Рисунок 6.10 - Схема к задаче №6 для нахождения частичного тока от источника e₄

Для определения частного тока

от источника ЭДС

воспользуемся схемой рисунка 6.1

Рисунок 6.11- Схема к задаче №6

Свернем схему к одному контуру, с сопротивлением источника и эквивалентным сопротивлением цепи для нахождения тока

и через этот ток найдем ток

,как показано на схемах рисунков 6.11 и 6.12

Рисунок 6.11 - Схема к задаче №6 для нахождения частичного тока от источника e₄

Рисунок 6.12 - Схема к задаче №6 для нахождения частичного тока от источника e₄

Для определения частного тока

от источника

воспользуемся

схемой рисунка 6.13

Рисунок 6.13- Схема к задаче №6

Свернем схему к одному контуру, с сопротивлением источника и эквивалентным сопротивлением цепи для нахождения тока

и через этот ток найдем ток

,как показано на схемах рисунков 6.14 и 6.15

Рисунок 6.14- Схема к задаче №6 для нахождения

частичного тока от источника тока

Рисунок 6.15 - Схема к задаче №6 для нахождения

частичного тока от источника тока

Полный ток

определяется наложением частичных:

Заключение

Выполнив задание курсовой "работы расчета резистивных электрических цепей" отработали основные приемы на использовании: законов Кирхгофа, принципа наложения, сворачивание цепей со смешанными соединениями ветвей, простейших преобразований резистивных цепей ,а также расчета резистивных цепей методами контурных токов ,узловых напряжений и эквивалентного генератора.

Список использованых источников

1. Апанасов В.В., Баланцев А.Р. Методические указания по выполнению курсовой работы по ТОЭ для специальности ЭПП. Архангельск: Издательство АГТУ, 2002 г.

2. Скорняков, В. А. Общая электротехника и электроника : учебник для вузов / В. А. Скорняков, В. Я. Фролов. — 2-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2021. — 176 с. — ISBN 978-5-8114-7262-8. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/156932 (дата обращения: 19.12.2021). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

3. Метод наложения токов[электронный ресурс]-режим доступа: https://electroandi.ru/toe/metod/metod-nalozheniya-tokov-primer-resheniya.html (Дата обращения: 29.11.2020 ). - Загл. с экрана.

Сведения о самостоятельности выполнения работы

Курсовая работа «Законы Кирхгофа и расчет резистивных электрических цепей» выполнена мной самостоятельно.
Используемые в работе материалы и концепция из публикуемой литературы и других источников имеют ссылки на них.

Один электронный вариант работы на цифровом носителе переданы мной на отделение.

«14» Января 2018г. Вашуков Вашуков В.А

(Подпись) (Фамилия, инициалы)

курсовая. Курсовая+работа+исправление+2. Законы Кирхгофа и расчет резистивных электрических цепей

ОГЛАВЛЕНИЕ

задание

Лист замечаний

Введение

1.1 Задача №1

1.2 Решение задачи №1

2.1 Задача №2

2.2 Решение задачи №2

3.1 Задача№3

3.2 Решение задачи №3

4.1 Задача№4

4.2 Решение задачи №4

5.1 Задача №5

5.2 Решение задачи №5

6.1 Задача №6

6.2 Решение задачи №6

Заключение

Список использованых источников

Сведения о самостоятельности выполнения работы