Курсовая работа по ТОЭ

Курсовая работа является завершающим этапом теоретического и практического изучения теоретических основ электротехники. Выполнение курсовой работы можно начинать только после глубокого изучения сущности электрических и магнитных явлений, приобретения умений и навыков в расчете электрических цепей постоянного и переменного тока, что невозможно без хорошей подготовки по физике и математике.

Умения и навыки закрепляются учащимися в процессе самостоятельной работы, поэтому решению электротехнических задач необходимо уделять больше внимания, начиная с разбора решенных задач, и затем переходя к самостоятельному решению сначала простых, а затем и более сложных задач.

Курсовая работа не может охватить весь учебный материал по теоретическим основам электротехники. Поэтому необходимо выбрать наиболее важные разделы учебного материала, которые являются основными для данной специальности. Данные методические указания рекомендуют включить шесть задач по линейным цепям переменного тока, связанных общим заданием, в которых предлагается исследовать режимы работы приемников электрической энергии при различных схемах включения, построить векторные диаграммы, сделать необходимые выводы. По разделам учебного материала,  не охваченным курсовой работой, можно рекомендовать выполнение индивидуальных расчетных заданий.

Теоретические основы электротехники изучаются на протяжении двух семестров, поэтому и выполнять курсовую работу целесообразно в процессе изложения учебного материала постепенно. Это поможет учащимся основательно закрепить пройденный материал.

При выполнении курсовой работы учащимся необходимо: полностью записывать текст задания и данные. Схемы и векторные диаграммы выполнять аккуратно согласно ГОСТ и ЕСКД. Во всех расчетах сначала записывать пояснения, формулу, а затем уже подставлять в нее числовые значения. Расчёты выполнять с точностью до третьего знака. Писать единицы измерения физических величин только в окончательном результате вычислений.

Обязательно привести список используемой литературы, дату выполнения работы и личную подпись. При выполнении заданий не в полном объёме, а также при самовольном изменении номера варианта работа не рецензируется и возвращается.

Задания на курсовую работу

Заданы три приёмника электрической энергии со следующими параметрами: Z 1 = …Ом, Z 2 = …Ом, Z 3 =… Ом. Рассчитать режимы работы электроприёмников при следующих схемах включения:

1. Присоединить приёмники последовательно к источнику с напряжением U =… В. Определить полное сопротивление цепи Z, ток I, напряжения на участках, угол сдвига фаз, мощности участков и всей цепи, индуктивности и ёмкости участков. Построить топографическую векторную диаграмму цепи.

 2. Присоединить приёмники параллельно к источнику с напряжениемU =… В. Определить токи в ветвях и в неразветвленной части цепи, углы сдвига фаз в ветвях и во всей цепи, мощности ветвей и всей цепи. Построить векторную диаграмму цепи.

3. Составить из приёмников цепь с двумя узлами, включив в каждую ветвь соответственно электродвижущую силу E1=… В, E2 = …В, E3 = …В. Рассчитать в комплексной форме токи в ветвях, напряжения на участках, мощности источников и приёмников, составить уравнение баланса мощностей. Построить векторную диаграмму в комплексной плоскости. Для расчёта применить метод (см. графу М в таблице 1).

4. Соединить приёмники в звезду с нулевым проводом ZN = …Ом (или без нулевого провода ZN = ¥), и подключить их к трёхфазному источнику с линейным напряжением UЛ = …В. Определить фазные токи и напряжения источника, напряжение смещения нейтрали, ток в нулевом проводе при его наличии. Построить топографическую векторную диаграмму в комплексной плоскости.

5. Соединить приёмники в треугольник и подключить его к тому же источнику трехфазного напряжения. Определить фазные и линейные напряжения и токи, мощности фаз и всей цепи. Построить векторную диаграмму цепи в комплексной плоскости.

6. Присоединить приёмники последовательно к источнику несинусоидального  напряжения тока. Определить действующие значения тока и напряжения, активную мощность цепи. Записать уравнения мгновенных значений неизвестных тока или напряжения между зажимами цепи. Значения сопротивлений считать для частоты первой гармоники.

Частоту напряжения считать равной f = 50 Гц.

Данные для своего варианта взять из таблицы №1.

Таблица №1 Числовые параметры схем электрических цепей

№ вар-та

Z1;

Ом

Z2;

Ом

Z3;

Ом

ZN;

Ом

U;

В

Е1;

В

Е2;

В

Е3;

В

UЛ; В

М

Мгновенное значение несинусоидального тока или напряжения

1

-j55

22+j34

45-j67

-j23

324

0

240

0

380

1

i = 2 Sin ωt +

+1.1Sin 2ωt + +0.1Sin(3ωt – 150)

2

35-j18

40+j45

-j60

¥

265

165

j105

0

660

2

3

45+j24

34-j23

j23

14

300

0

234

-j95

220

3

4

32-j24

j55

10+j34

17

565

285

0

0

660

1

u =500 Sin (ωt-230) +80 Sin (3ωt+ +340) +10 Sin 5ωt

5

42+j16

18-j24

j30

¥

150

j155

0

140

380

2

6

22-j30

6+j26

25

-j45

200

200

j80

0

220

3

7

j12

8+j28

16-j25

¥

200

0

0

200

380

1

u = 300 Sin ωt + 100 Sin (2ωt + 120) + 40 Sin 3 ωt

8

-j24

32+j20

12+j18

-j16

180

180

j60

0

660

2

9

17-j4

14+j7

10-j7

¥

220

0

220

j90

380

3

10

16+j14

70-j30

-j26

-j18

125

0

180

0

220

1

i = 4 Sin (ωt – 400) +0,6 Sin (2ωt – 200) + 0,19 Sin 3ωt

11

30-j22

63+j34

65

¥

300

300

0

-j95

660

2

12

25+j14

-j36

12-j32

32

250

j150

250

0

380

3

13

8-j10

16+j6

-j12

-j12

140

j140

0

0

220

1

u = 200 Sin ωt + +120 Sin (2ωt - -420) +46 Sin 3wt

14

30

12-j7

17+j24

¥

170

0

180

j95

380

2

15

64+j25

96-45

-j25

35

280

350

j125

0

660

3

16

14+j9

j15

32-j16

¥

325

0

0

550

380

1

u=345Sin(ωt+350)+85 Sin (3ωt-100)+ + 22 Sin 5ωt

17

50+j35

45-j84

-j75

-j26

165

235

j155

0

660

2

18

12+j9

4-j15

j8

¥

85

95

0

j75

220

3

19

23+j46

j55

13-j34

17

565

285

0

0

660

1

u=500 Sin (ωt-230) +80 Sin (3ωt –340) + 10 Sin 5ωt

20

16+j43

27-j13

-j70

¥

150

j155

0

140

380

2

21

32-j20

9+j16

45

-j45

200

200

j80

0

220

3

22

44-j32

18+j40

j24

43

220

180

0

0

380

1

i = 8Sin (ωt + 350) +3Sin (3ωt – 670) + 0,5 Sin 5ωt

23

32+j12

85-j54

-j68

J25

450

j560

0

680

660

2

24

4-j6

8+j9

22

j8

80

60

j35

0

220

3

25

2+j6

4-j7

-j15

¥

70

0

0

85

220

1

u = 180 Sin (ωt - 250) +80 Sin 2ωt + +20 Sin (3ωt+300)

26

-j18

23+j14

12-j62

23

150

90

j105

0

380

2

27

12-j4

-j14

8+j15

¥

200

0

255

j112

660

3

28

2+j6

4-j7

-j15

¥

70

0

0

85

220

1

u=180 Sin (ωt-250) +80 Sin2ωt+ +20Sin (3ωt+300)

29

j18

23-j14

35

j23

150

90

j105

0

380

2

30

12-j4

-j14

8+j15

¥

200

0

255

j112

660

3

31

35+j25

60-j56

-j78

¥

355

0

0

360

220

1

i = 9Sin (ωt +1550) + 2 Sin (3ωt – 120) + 0,5 Sin 5ωt

32

15+j10

j6

34-j21

j13

135

120

0

80

380

2

33

45+j45

12-j65

-j23

¥

600

350

255

0

660

3

34

32+j24

-j55

10-j34

17

565

285

0

0

660

1

u=500Sin(ωt-230) +80 Sin (3ωt+340) + 10 Sin 5ωt

35

42-j16

18+j24

-j30

¥

150

j155

0

140

360

2

36

22+j30

6-j26

25

-j45

200

200

j80

0

220

3

Продолжение таблицы №1

№ вар-та

Z1;

Ом

Z2;

Ом

Z3;

Ом

ZN;

Ом

U;

В

Е1;

В

Е2;

В

Е3;

В

UЛ; В

М

Мгновенное значение несинусоидального тока или напряжения

37

-j56

35-j12

14+j56

25

350

j265

0

0

220

1

i = 5,5 Sin ωt + 1Sin (3ωt – 150) + 0,6 Sin (5ωt +550)

38

8+j6

30+j23

j34

¥

455

354

j115

0

380

2

39

14-j20

18+j23

-j45

j13

110

j220

0

230

660

3

40

18-j20

60+j34

-j10

¥

320

j250

0

0

380

1

u = 455 Sin ωt + +58 Sin (3ωt-120)+ + 14 Sin (5ωt+300)

41

-j55

24-j12

32+j22

¥

155

0

200

j95

660

2

42

9-j5

20+j13

j35

-j12

65

75

j95

0

220

3

43

13+j52

43-j34

j55

31

425

0

0

j95

660

1

i = 7Sin (ωt + 130) +1,2Sin (2ωt – 860) + 0,4 Sin 3ωt

44

-j65

14+j56

56-j23

-j32

300

0

230

j240

380

2

45

15-j45

25+j55

-j34

¥

324

600

j450

0

220

3

46

12-j41

13+j32

j56

¥

250

j560

0

0

220

1

u=265Sin(ωt+450) +80 Sin (2ωt-230)+ + 25 Sin 3ωt

47

11+j43

54-j23

-j27

-j13

350

450

j230

0

380

2

48

75+j16

24-j67

-j76

27

450

245

0

j530

660

3

49

45-j90

70+j30

j60

60

600

350

0

0

660

1

i = 3,5Sin (ωt+720) +1,2Sin (3ωt – 430) + 0,3 Sin 5ωt

50

j55

46+j23

12-j35

¥

360

0

j240

160

380

2

Сокращённые выражения:

М – метод расчёта 1 – метод упрощения схем

¥– бесконечность 2 – метод контурных токов

3 – метод узловых и контурных уравнений

Основными законами электрических цепей, наряду с законом Ома, являются законы баланса токов в разветвлениях (первый закон Кирхгофа) и баланса напряжений на замкнутых участках цепи (второй закон Кирхгофа). В соответствии с первым законом Кирхгофа, алгебраическая сумма токов в любом узле цепи равна нулю
Электрические цепи переменного синусоидального тока