Министерство образования Российской Федерации. Московский государственный институт электроники и математики (технический университет). Расчетно-графическая работа №1 на тему «Постоянный ток». Вариант 6. Выполнил: студент группы С35 Кириллов Т.А.
Проверил: преподаватель Рябов Н.И. Москва – 2009. Значения параметров: R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | J | I1 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 2 | ? | 20 | 30 | 40 | 50 | 20 | 2 | 1 | Схема:  Задание 1. Написать по законам Кирхгофа систему уравнений для определения неизвестных токов и э.д.с. в ветвях схемы (решать эту систему уравнений не следует). Первый закон Кирхгофа: I7 = I1 + I4; I4 + I8 = J + I2; J + I3 = I8; I1 + I2 = I5; Второй закон Кирхгофа: I7 * R7 + I1 * R1 + I5 * R5 = E1 + E5; I1 * R1 - I2 * R2 - I4 * R4 = E1 - E2 - E4; I3 * R3 + I8 * R8 + I2 * R2 + I5 * R5 = E3 + E2 + E5; I8 * R8 = UJ; Задание 2. Определить неизвестные токи и э.д.с. в ветвях схемы методом контурных токов.

Ik1 * (R7 + R1 + R5) + Ik2 * R5 + Ik3 * R7 = E1 + E5; Ik2 * (R5 + R2 + R3 + R8) + Ik1 * R5 - Ik3 * (R3 + R8) = E2 + E3 + E5 -J * R8; Ik3 * (R7 + R3 + R8 + R4) + Ik1 * R7 - Ik2 * (R3 + R8) = E4 - E3 + J * R8; Добавим уравнение для разрешения системы: I1 = Ik1; Преобразуем к виду: Ik2 * R5 + Ik3 * R7 - E1 = E5 - I1 * (R1 + R5 + R7); Ik2 * (R2 + R3 + R5 + R8) - Ik3 * (R3 + R8) + 0 * E1 = E2 + E3 + E5 - J * R8 - I1 * R5; -Ik2 * (R3 + R8) + Ik3 * (R3 + R4 + R7 + R8) + 0 * E1 = E4 - E3 + J * R8- I1 * R7; Составим матрицу системы: -
6 | 8 | -1 | 16 | 16 | -6 | 0 | 86 | -6 | 19 | 0 | -4 | Решение: Ik2 = 6.0075 (А); Ik3 = 1.6866 (А); E1 = 33.5373 (В); Найдем токи в ветвях: I2 = Ik2 = 6.0075 (А); I3 = Ik2 - Ik3 = 4.3209 (А); I4 = Ik3 = 1.6866 (А); I5 = Ik1 + Ik2 = 8.0075 (А); I7 = Ik1 + Ik3 = 3.6866 (А); I8 = Ik2 - Ik3 + J = 5.3209 (А); Задание 3. Составить баланс мощностей для исходной схемы. Pактивн. = I5 * E5 + I1 * E1 + I2 * E2 + I4 * E4 + I3 * E3 + (I8 * R8) * J = 795.3; Pпассивн. = I12 * R1 + I22 * R2 + I32 * R3 + I42 * R4 + I52 * R5 + I72 * R7 + I82 * R8 = 795.3; Задание 4. Определить напряжение измеряемое вольтметром. Uv1 = E6 + E3 - I3 * R3 = 32.716 (В); Uv2 = E3 + E5 - I5 * R5 - I3 * R3 = 14.671 (В); Задание 5. Методом эквивалентного источника напряжения определить ток во второй ветви, а также найти величину и направление э.д.с., которую надо дополнительно включать в эту ветвь, чтобы ток на ней увеличился в 2 раза и изменил свое направление.

Считаем проводимость в нужных ветвях: g11 = 1 / R1 + 1 / R7 + 1 / R4 = 0.65833 (см); g12 = 1 / R4 = 0.2 (см); g13 = 1 / R7 = 0.125 (см); g14 = 1 / R1 = 0.33 (см); g22 = 1 / R4 + 1 / R8 = 0.7 (см); g25 = 1 / R8 = 0.5 (см); g33 = 1 / R3 + 1 / R5 + 1 / R7 + 1 / R6 = 0.684 (см); g34 = 1 / R5 = 0.167 (см); g35 = 1 / R3 = 0.25 (см); g44 = 1 / R1 + 1 / R5 = 0.5 (см); g55 = 1 / R3 + 1 / R8 = 0.75 (см); По методу узловых потенциалов: Ф1 * g11 - Ф2 * g12 - Ф3 * g13 - Ф4 * g14 = - E1 * g1 - E4 * g4; - Ф1 * g12 + Ф2 * g22 - Ф5 * g25 = - J + E4 * g4; - Ф1 * g13 + Ф3 * g33 - Ф4 * g34 - Ф5 * g35 = E6 * g6 + E5 * g5 - E3 * g3; - Ф1 * g14 - Ф3 * g34 + Ф4 * g44 = E1 * g1 - E5 * g5; - Ф2 * g25 - Ф3 * g35 + Ф5 * g55 = E3 * g3 + J; Потенциал Ф5 возьмем равным 0, тогда имеем систему: Ф1 * g11 - Ф2 * g12 - Ф3 * g13 - Ф4 * g14 = - E1 * g1 - E4 * g4; - Ф1 * g12 + Ф2 * g22 = - J + E4 * g4; - Ф2 * g25 - Ф3 * g35 = E3 * g3 + J; - Ф1 * g14 - Ф3 * g34 + Ф4 * g44 = E1 * g1 - E5 * g5; Матрица системы: 0.65833 | -0.2 | -0.125 | -0.33 | -19.1791 | -0.2 | 0.7 | 0 | 0 | 6 | 0 | -0.5 | -0.25 | 0 | 9.5 | -0.33 | 0 | -0.167 | 0.5 | 2.8458 | Решение: Ф1 = -55.6297 (В); Ф2 = -7.3228 (В); Ф3 = -23.3545 (В); Ф4 = -39.1797 (В); Тогда Eэкв = Ф2 - Ф4 = 31.857 (В);

Преобразуем треугольник R7 – R5 – R1 в звезду R7a – R5a – R1a:

R5a = R5 * R1 / (R1 + R5 + R7) = 1.059 (Ом); R7a = R7 * R5 / (R1 + R5 + R7) = 2.824 (Ом); R1a = R1 * R7 / (R1 + R5 + R7) = 1.412 (Ом); R1a4 = R1a + R4 = 6.412 (Ом); R7a38 = R7a + R3 + R8 = 8.824 (Ом); Rэкв = R5a + R1a7a438 = R5a + R1a4 * R7a38 / (R1a4 + R7a38) = 4.772 (Ом); I2 = (Eэкв + E2) / (Rэкв + R2) = 6 (А); Найдем величину и направление э.д.с., которую надо дополнительно включить во вторую ветвь, чтобы ток в ней увеличился в 2 раза и изменил свое направление. - 2 * I2 * (Rэкв + R2) = Eэкв + E2 - E; E = 157 (В); E сонаправлена с E2. |