Электротехника и электроника: курсовые работы с методическими указаниями и примерами

А. Л. Марченко, Ю. Ф. Опадчий

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

И ЭЛЕКТРОНИКА:

Москва

Инфра-М

2015

А. Л. Марченко, Ю. Ф. Опадчий

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

И ЭЛЕКТРОНИКА:

Москва

Инфра-М; Znanium.com

2015

Марченко А.Л.

Электротехника и электроника: курсовые работы с методическими 

указаниями и примерами / А.Л. Марченко, Ю.Ф. Опадчий. – М.: Инфра-М; 
Znanium.com, 2015. – 126 с.

ISBN 978-5-16-103340-1 (online)

Представлены варианты заданий двух курсовых работ с методическими указаниями, 
краткими теоретическими положениями и примерами анализа электрических цепей и 
синтеза типовых электронных устройств. Самостоятель-ное выполнение курсовых работ 
студентами предусмотрено в разработанной в МАТИ (Российский государственный 
технологический университет имени К.Э. Циолковского) унифицированной учебной 
программе базовой дисциплины «Электротехника и элек¬тро¬ника», входящей в 
про¬фес¬¬сио¬нальный цикл дисциплин Основных образовательных программ ФГОС ВПО 
нового поколения под¬го¬товки бакалавров неэлектротехнических нап¬рав¬ле¬ний и 
инженеров неэлектротехнических специальностей.

Материал 
пособия 
размещен 
в 
электронно-библи¬о¬теч¬ной 
си¬стеме 
(ЭБС) 

www.znanium.com, которая предоставляет зарегистрированным (непосредст-венно в ЭБС 
или в биб¬лиотеках вузов) пользователям круглосуточный дос¬туп к элеꬬтронным 
изданиям из любой точки мира посредством сети Интернет. Для ра¬боты в ЭБС можно 
использовать ПК и ноутбуки, работающие под уп¬равле¬ни-ем OS Windows и Unix, а также 
планшетные компьютеры при наличии на любом из них одного из браузеров: Ope¬ra, 
Mo¬zi¬lla Firefox, Chrome, Яндекс, Safari.

ISBN 978-5-16-103340-1 (online)
Марченко А.Л., Опадчий Ю.Ф., 2015

Курсовая работа КР1 

АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ  

КУРСОВОЙ РАБОТЫ КР1

Методические указания к выполнению курсовой работы КР1 «Анализ и расчѐт 

электрических цепей» предназначены для студентов вузов, изучающих базовую 
дисциплину «Электротехника и электроника» в объѐме 7-8 зачѐтных единиц (252288 академических часов), включенной в примерные образовательные программы 
ФГОС ВПО нового поколения естественнонаучных профилей подготовки бакалавров 
и дипломированных специалистов.

В методических указаниях приведены: содержание курсовой работы КР1 по 

дисциплине “Электротехника и электроника” (модуль 1 «Электротехника, перечень и 
варианты заданий, подлежащие выполнению, рекомендации по оформлению отчета 
по работе, основные теоретические положения, относящиеся к темам заданий курсовой работы, и примеры выполнения отдельных пунктов заданий.

Содержание работы направлено на решение следующих принципиальных во
просов базовой дисциплины «Электротехника и электроника»:

умение вести топологический анализ электрических цепей и преобразование 

их участков с целью упрощения схемы и выбора методов анализа в установившихся 
режимах их работы;

закрепление навыков применения основных методов анализа и расчѐта слож
ных электрических цепей постоянного тока: универсального метода, основанного на 
использовании законов Кирхгофа, метода узловых напряжений (в частности, метода 
двух узлов) и метода эквивалентного генератора; 

освоение и практическое применение символического метода анализа и рас
чѐта заданного варианта однофазных и трехфазных цепей синусоидального тока;

активное использование программных сред моделирования электрических це
пей на ПК, программ построения векторных диаграмм напряжений и токов в комплексной плоскости и проверки полученных результатов расчѐта цепей.

Курсовая работа КР1 состоит из трѐх заданий:
З а д а н и е 1.1. Анализ и расчѐт электрической цепи постоянного тока (срок 

сдачи – в конце второго месяца семестра);

З а д а н и e 1.2. Анализ и расчѐт однофазной цепи переменного тока (срок 

сдачи – в конце третьего месяца семестра);

З а д а н и е 1.3. Расчѐт трѐхфазного приѐмника электрической энергии (срок 

сдачи и защита курсовой работы – в последнюю неделю семестра).

Итоговая оценка (отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно) 

за выполненную, оформленную в соответствии с требованиями к отчету по работе, и 
защищѐнную (в комиссии, состоящей обычно из двух преподавателей) курсовую работу заносится в зачѐтную ведомость учебной части института (деканата) в конце 
семестра.

Студент, не выполнивший и не защитивший в текущем семестре курсовую ра
боту, или получивший неудовлетворительную оценку при ее защите (как и не выполнивший в полном объѐме лабораторный практикум) к экзамену по дисциплине 
“Электротехника и электроника” не допускается кафедрой, о чем в соответствующей 
графе экзаменационной ведомости (напротив фамилии студента) в день экзамена 
ставится отметка н/к (не допущен к экзамену кафедрой).

Отчет по курсовой работе оформляется на стандартных листах белой бумаги 

форматом А4, сброшюрованных в папку, на одной стороне листов с полями не ме

нее 25-30 мм, где первая страница обложки может служить титульным листом отчета по работе. В верхней части обложки последовательно указать:

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет 

имени К.Э. Циолковского» (МАТИ)

Кафедра «Прикладная математика, информационные 

технологии и электротехника»

Ниже (по центру):

Курсовая работа по модулю 1 «Электротехника»

базовой дисциплины для вузов «Электротехника и электроника»"

на тему:

АНАЛИЗ И РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Ниже записать полный номер группы (например, 3АСУ-2ДБ-202), фамилию и

И.О. студента, полный код расчѐтного варианта, например, КР1-13 – код 13-го варианта заданий курсовой работы КР1.

Далее, привести данные: Выполнил(а): "___" __________201__г., подпись сту
дента. Сдано преподавателю на проверку "__"_ ____201__г., проверил: __________ 
(доцент Иванов И. И.)  "___"   _______      201__г.

Внизу листа (по центру) записать имя города и текущий год.
На следующей странице представляется «Аннотация» выполненной работы (не 

более 2/3 страницы) с краткой характеристикой расчѐтных схем цепей, используемых методов (законов, правил и т.п.) анализа схем цепей и полученных результатов 
выполнения заданий.

Например, аннотация к выполненному первому заданию. 
«В задании 1.1 проведен расчѐт сложной электрической цепи постоянного тока 

с двумя источниками напряжения и шестью ветвями. При анализе схемы и еѐ расчѐте использованы следующие методы: метод законов Кирхгофа, метод узловых напряжений (двух узлов), обобщѐнный закон Ома и метод эквивалентного генератора. 
Правильность результатов расчѐта подтверждена построением потенциальной диаграммы второго контура цепи и выполнением условия баланса мощностей».

Аналогично даѐтся аннотация выполненных заданий 1.2 и 1.3 курсовой работы.
На третьей странице записывается тема задания 1.1 курсовой работы и под ней 

(в скобках) код расчѐтного варианта задания, например, КР1.1-13. Ниже вычерчивается (с соблюдением ГОСТа 2.721-74) электрическая схема цепи и под ней выписываются из таблицы 1.1 исходные данные для расчѐта заданного варианта, например:
Е1 = 10 B, Е2 = 35 B, R1 = 15 Ом, R2 = ... и т.д.

Далее, выполняется поэтапный расчѐт схемы цепи с соответствующими заго
ловками каждого этапа (шага), с вычерчиванием необходимых расчѐтных схем с условно положительными направлениями токов и напряжений ветвей, с записью уравнений и формул в общем виде с последующей подстановкой численных значений 
входящих в формулы физических величин и с записью промежуточных результатов 
расчѐта (для поиска возможных ошибок в расчѐте преподавателем). Результаты 
расчѐтов следует округлять, оставляя не более четырех-пяти значащих цифр, выражая числа с плавающей запятой, если они велики или малы.

В н и м а н и е! При вычислении значений исходных данных для расчѐта схем 

цепей (действующих значений ЭДС Е, значений полных сопротивлений Z ветвей) рекомендуется округлить их значения до целых чисел, например, Z = 13/3 
4 Ом.

Диаграммы и графики вычерчиваются на миллиметровой бумаге (или на листах 

с мелкой сеткой при выполнении работы на ПК) по ГОСТ с использованием равномерных масштабов по осям и с указанием размерностей. Рисунки и диаграммы 
должны быть пронумерованы и снабжены надписью, например, 

Рис. 2.5. Векторная диаграмма напряжений и токов электрической цепи. 

Нумерация как рисунков, так и формул – сквозная на всех трѐх заданиях!
Далее, прилагаются отчѐты выполнения задания 1.2 и задания 1.3.
Сдавать на проверку преподавателю отчѐты по каждому заданию рекомендует
ся на скреплѐнных листах форматом А4 с последующим их брошюрованием перед 
защитой работы.

По результатам расчѐтов и графических построений формулируются выводы по 

каждому заданию или в конце отчѐта – по всей работе. На последней странице отчета студент ставит свою подпись и дату завершения выполнения работы.

В н и м а н и е! 
1. Небрежно оформленные работы возвращаются студентам для переоформ
ления. Также преподаватель возвращает отдельным студентам отчеты на доработку 
с пометками ошибок на листах или с перечнем замечаний и рекомендаций по исправлению ошибок на титульном листе.

2. После защиты курсовых работ, пояснительные записки студентов групп с от
меткой и подписью преподавателя (двух преподавателей) на титульных листах, занесенных также в соответствующую ведомость и в зачѐтные книжки студентов, сдаются на кафедру для хранения в течение двух лет. 

П р и м е ч а н и е. При составлении таблицы 1.1. Варианты задания 1.1 исполь
зовалась (с согласия автора) программа Variant 2, разработанная доц., к.т.н. Румянцевой Р.А. (РГГУ, г. Москва), а варианты задания 1.2 и задания 1.3. взяты (с согласия авторов) из работы: Антоновой О.А., Карелиной Н.Н., Румянцевой М.Н. Расчѐт 
электрических цепей (методические указания к курсовой работе по курсу «Электротехника и электроника». – М.: МАТИ, 1997 г.

Рис. 1.1. Обобщенные схемы цепей постоянного тока

для вариантов задания 1.1 курсовой работы КР1

Задание 1.1

АНАЛИЗ И РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ 

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Для заданного в таблице 1.1 варианта: 
1.1.1. Выписать значения параметров элементов цепи и вычертить в соответст
вии с ГОСТ расчѐтную схему цепи с обозначением условно положительных направлений токов и напряжений ветвей. Выбор обобщенной схемы цепи (рис. 1.1: а, б, в
или г) осуществляется следующим образом. Если заданный преподавателем для 
выполнения КР1 студенту номер варианта N делится на 4 без остатка (и в варианте 
№1), то рассчитывается схема рис. 1.1а; при остатке 1 (и в варианте №2) рассчитывается схема рис. 1.1б; при остатке 2 (и в варианте №3) 
схема рис. 1.1в; и, нако
нец, при остатке 3 рассчитывается схема рис. 1.1г.

1.1.2. Провести топологический анализ схемы цепи (определить число ветвей, 

узлов и независимых контуров). 

1.1.3. Составить необходимое для расчѐта цепи число уравнений по первому и 

второму законам Кирхгофа.

1.1.4. Упростить схему цепи посредством замены пассивного треугольника схе
мы эквивалентной звездой, рассчитав сопротивления еѐ лучей (ветвей). 

1.1.5. Рассчитать упрощенную схему цепи методом узловых напряжений (мето
дом двух узлов). 

1.1.6. Рассчитать ток в указанной в табл. 1.1 ветви исходной схемы методом эк
вивалентного генератора (МЭГ) и сравнить полученное значение тока со значением, 
рассчитанным посредством метода двух узлов.

1.1.7. Выполнить проверку расчѐта токов и напряжений всех шести ветвей ис
ходной цепи построением в масштабе потенциальной диаграммы одного из контуров, в ветви которого включен хотя бы один источник напряжения, и подтверждением выполнения условия баланса мощностей.

1.1.8. Провести проверку правильности расчѐта задания 1.1 (совместно с пре
подавателем) посредством сравнения полученных данных с данными, рассчитанными по программе Variant, установленной на компьютере в специализированной лаборатории (классе) кафедры. Краткая инструкция по работе с программой выводится 
на рабочее поле дисплея вместе с интерфейсом программы.

1.1.9. Сформулировать выводы по результатам выполненного задания 1.1. 

Т а б л и ц а 1.1. Варианты задания 1.1 курсовой работы КР1

№
вар.

E1,
B

E2,
B

E3,
B

E4,
B

E5,
B

E6,
B

R1,
Ом

R2,
Ом

R3,
Ом

R4,
Ом

R5,
Ом

R6,
Ом

Ветвь
для
МЭГ

1
16
--30
--4
10
5
6
12
8
3

2
---48
24
-16
12
10
8
5
20
1

3
36
-16
---6
8
4
12
10
16
5

4
-40
-25
--12
5
16
4
8
12
5

5
---20
40
-8
10
12
4
15
6
1

6
--24
--36
10
12
4
16
8
5
5

7
20
60
----6
4
10
12
8
6
4

8
---30
-20
12
10
16
8
20
4
3

9
--36
-18
-12
165
104
6
4

10
-75
-30
--16
10
20
6
14
12
1

11
---36
-24
10
12
5
6
8
4
3

12
24
---12
-6
16
8
10
4
12
2

13
60
-30
---6
10
8
16
12
6
5

14
-42
--75
-20
6
16
12
10
14
1

15
--72
-40
-10
12
8
14
16
6
2

16
---50
-30
18
10
16
8
20
5
3

17
36
----18
6
12
6
10
16
4
5

18
--30
50
--14
16
8
10
12
20
6

19
--60
--36
20
10
8
16
12
6
1

20
40
---25
-8
16
12
10
5
20
3

21
-120
60
---16
10
12
24
18
8
4

22
24
-50
----
6
16
8
18
10
12
5

23
-50
25
---12
5
4
14
8
10
6

24
100
---50
-10
24
16
20
8
12
2

25
----50
100
16
12
20
8
10
15
2

26
30
----15
6
14
12
16
10
4
4

27
12
-36
---10
4
6
12
6
16
6

28
----30
48
12
16
10
20
5
18
4

29
48
--24
--6
16
10
5
10
12
2

30
-60
-30
--14
10
16
8
12
18
1

31
--72
--36
16
12
8
10
20
6
1

32
-30
-20
--10
6
16
4
12
8
5

33
--64
-15
-12
10
8
16
6
20
4

34
--10
-30
-10
16
4
8
5
12
2

Т а б л и ц а 1.1 (продолжение)

№
вар.

E1,
B

E2,
B

E3,
B

E4,
B

E5,
B

E6,
B

R1,
Ом

R2,
Ом

R3,
Ом

R4,
Ом

R5,
Ом

R6,
Ом

Ветвь

для
МЭГ

35
50
--24
--8
10
12
6
14
16
3

36
----80
50
24
12
20
16
10
8
4

37
-24
48
---12
6
8
10
20
14
6

38
50
----25
8
14
10
6
16
5
4

39
---28
-56
16
12
10
20
14
8
5

40
48
24
----10
5
12
10
20
16
3

41
36
----72
5
10
20
8
12
6
2

42
---48
24
-18
16
12
10
5
20
1

43
--16
-60
-14
12
4
12
10
16
2

44
36
--18
--6
10
12
4
14
8
6

45
-40
80
---12
6
8
18
14
10
5

46
50
--24
--8
20
10
5
12
16
3

47
----45
25
12
10
6
16
8
6
4

48
--60
--40
24
16
10
20
14
8
2

49
----16
32
8
6
10
15
5
4
1

50
24
--40
--5
12
20
16
8
10
3

51
10
-15
---5
10
4
6
8
8
5

52
--18
--36
8
16
5
12
10
6
2

53
30
--16
--4
10
8
6
12
16
3

54
--50
--30
10
16
6
12
10
5
5

55
20
30
----4
5
16
12
8
6
4

56
40
--20
--10
20
12
6
16
14
6

57
---40
-20
8
12
5
10
6
15
2

58
---50
30
-16
10
20
8
5
12
1

59
---16
-24
8
10
6
4
12
5
3

60
25
----50
5
16
10
20
12
8
4

61
--25
-50
-12
105
164
8
4

62
20
40
----4
6
16
10
8
12
3

63
--36
-20
-10
12
4
8
6
5
2

64
---80
60
-16
12
18
10
8
20
1

65
60
-30
---5
10
4
12
6
8
5

66
--20
-10
-16
8
5
6
12
10
2

67
--50
--36
8
10
6
16
12
5
1

68
50
--30
--10
20
12
14
6
16
6

69
-50
100
---8
10
16
24
18
12
4