Примеры выполнения курсовой работы и расчетно-графического задания по электротехнике

 
№ 4930 
 
621.3 
П 765 
 
 
 
 
 
 
ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ  
КУРСОВОЙ РАБОТЫ 
И РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО  
ЗАДАНИЯ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ 
 
Методические указания 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2018 

Министерство образования и науки Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

 
621.3  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
№ 4930 
П 765 
 
 
 
 
 
 
ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ  
КУРСОВОЙ РАБОТЫ 
 И РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО  
ЗАДАНИЯ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ 
 
Методические указания к выполнению курсовой работы 
и расчетно-графического задания для студентов РЭФ 
 направлений 11.03.03, 28.03.01 – Конструирование  
и технология электронных средств и Нанотехнологии 
 и микроэлектронная техника 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2018 

 

УДК 621.3.01(07) 
         П 765 
 
 
В методических указаниях содержатся примеры выполнения курсовой работы по теме «Электротехника» и подробно пояснены задания на первую и вторую часть расчетно-графического задания по 
данному курсу. 
При решении представленных задач использован новый подход 
на основе программных продуктов Маткад. 
 
Составитель д-р техн. наук, профессор Е.И. Алгазин  
 
Рецензент д-р техн. наук, профессор В.П. Разинкин  
 
Работа подготовлена на кафедре электроники и электротехники 
 
 
 
 
ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 
 И РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО  
ЗАДАНИЯ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ 
 
 
Методические указания 
 
 
Редактор Л.Н. Ветчакова 
Выпускающий редактор И.П. Брованова 
Корректор М.О. Мокшанова 
Компьютерная верстка Л.А. Веселовская 
 
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции 
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП) 
___________________________________________________________________________________ 
Подписано в печать  14.06.2018. Формат 60 × 84  1/16. Бумага офсетная. Тираж  100  экз. 
Уч.-изд. л.  2,79.  Печ. л.  3,0.  Изд. №  15.  Заказ №  889.  Цена договорная 
___________________________________________________________________________________ 
Отпечатано в типографии 
Новосибирского государственного технического университета 
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20 
 
© Новосибирский государственный 
технический университет, 2018     

 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Настоящие методические указания предназначены в помощь студентам при расчете РГЗ по электротехнике по специальности 11.03.03 – 
Конструирование и технология электронных средств, профиль: Проектирование и технология радиоэлектронных средств, а также для студентов специальности 28.03.01 – Нанотехнологии и микроэлектронная 
техника. 
Кроме того, даны примеры выполнения курсовой работы для студентов, обучающихся по специальности 28.03.01. 
Курсовая работа состоит из трех частей. Исходные данные для ее 
выполнения задаются преподавателем. Необходимо использовать аппроксимацию квадратичными и линейными сплайнами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 
ПО ПЕРВОЙ ЧАСТИ КУРСА «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 
 И ЭЛЕКТРОНИКА» ДЛЯ СТУДЕНТОВ РЭФ 

Расчетно-графическое задание состоит из двух частей, охватывающих две темы. Вариант задания задается преподавателем трехзначным 
числом. 
Образец титульного листа расчетно-графического задания представлен в прил. 1. 

1.1. Расчет цепей постоянного тока 

По первой цифре варианта из табл. 1.1 выбираются величины ЭДС 
источников питания в ветвях схемы, внутренние сопротивления которых приняты равными нулю. 
По второй цифре варианта из табл. 1.1 выбираются сопротивления 
резисторов 
1
2
3
,
,
.
R R
R   
По третьей цифре варианта из табл. 1.1 выбираются сопротивления 
резисторов 
4
5
6
,
,
R
R
R  и номер нагрузочного сопротивления. 

Примечание. Если в таблице ЭДС задана отрицательным числом, то этот 
«–» означает, что в вашем варианте следует изменить направление ЭДС в 
схеме на противоположное. 

Для электрической цепи, схема которой представлена на рис. 1.1, а 
параметры заданы в табл. 1.1, выполнить следующие задания. 
1. Найти все токи в ветвях, пользуясь методом контурных токов. 
2. Составить баланс мощностей для заданной электрической цепи. 
3. Определить ток в нагрузочном резисторе 
н
R , используя метод 
эквивалентного генератора. При расчете токов, необходимых для 
определения 
ХХ
U
, использовать метод узлового напряжения. 
4. Построить в масштабе потенциальную диаграмму для внешнего 
контура электрической цепи. 

R1
R2

R4
R5

R6

R3
E1

E3
E4
E5

E2

E6

 
Рис. 1.1 

Т а б л и ц а  1 

Номер 
варианта 
E1, 
В 
E2, 
В 
E3, 
В 
E4, 
В 
E5, 
В 
E6, 
В 
R1, 
Ом 
R2, 
Ом 
R3, 
Ом 
R4, 
Ом 
R5, 
Ом 
R6, 
Ом 
Rн, 
Ом 

0 
12 
15 
25 
30 
36 
0 
2 
6 
4 
12 
9 
1 
R6 

1 
15 
25 
30 
36 
0 
12 
15 
6 
3 
5 
10 
12 
R5 

2 
10 
8 
20 
0 
14 
5 
21 
14 
2 
4 
8 
10 
R4 

3 
30 
36 
0 
12 
15 
25 
18 
8 
5 
1 
3 
12 
R3 

4 
36 
0 
30 
25 
12 
15 
5 
4 
3 
10 
14 
17 
R2 

5 
0 
5 
14 
20 –25 10 
8 
6 
10 
1 
3 
5 
R1 

6 
–8 
–4 –20 
0 
10 
18 
2 
6 
7 
14 
1 
4 
R6 

7 
15 –10 20 
14 
0 
16 
2 
10 
8 
14 
10 
1 
R5 

8 
–24 30 
36 
0 
–12 –15 20 
4 
6 
12 
8 
5 
R4 

9 
30 
36 
0 
–12 –15 –24 13 
10 
4 
12 
2 
1 
R3 

1.2. Расчет цепей однофазного 
синусоидального тока 

Рассчитать данную электрическую цепь (рис. 1.2) символическим 
методом (в комплексной форме), определить все токи, активную, реактивную и полную мощность. Записать баланс мощностей в комплексной форме. Построить в масштабе топографическую диаграмму, считая 
0
φ
 0;
.
U
U



  

Рис. 1.2 

Примечание. По заданной схеме согласно варианту составить свою электрическую схему. Вариант задан трехзначным числом. 

Т а б л и ц а  1.2 

Номер 
варианта U, В 
R1, 
Ом 
XL1, 
Ом 
X C1, 
Ом 
R2, 
Ом 
X L2, 
Ом 
X C2, 
Ом 
R3, 
Ом 
X L3, 
Ом 
XC3, 
Ом 

0 
220 
20 
40 
0 
0 
70 
80 
10 
0 
30 

1 
150 
30 
0 
8 
20 
15 
0 
0 
50 
24 

2 
200 
16 
30 
0 
10 
0 
20 
12 
14 
0 

3 
180 
0 
100 
80 
0 
30 
8 
0 
12 
36 

4 
100 
10 
20 
0 
24 
10 
0 
20 
8 
0 

5 
140 
18 
0 
30 
10 
0 
14 
24 
0 
8 

6 
100 
0 
100 
130 
0 
50 
32 
10 
0 
22 

7 
220 
50 
0 
10 
12 
20 
0 
0 
48 
40 

8 
120 
24 
7 
0 
3 
0 
14 
12 
0 
8 

9 
170 
0 
70 
100 
4 
18 
0 
6 
15 
0 

 
Из табл. 1.2 по первой цифре варианта выбираются 
1
1
1
;
;
;
.
L
C
U R X
X
 
По третьей цифре варианта выбираются остальные параметры. 
 

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РГЗ 

2.1. Электрические цепи постоянного тока 

1. Метод контурных токов применим к расчету токов в сложных электрических цепях с несколькими источниками питания. Сущность этого 
метода состоит в уменьшении числа совместно решаемых уравнений путем замены реальных токов ветвей расчетными контурными токами. Число достаточных уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа, 
для контурных токов равно числу независимых контуров схемы. 
Для записи уравнений по методу контурных токов желательно выбрать направление контурных токов одинаковым во всех контурах 
(например, по часовой стрелке), направление обхода контуров выбираем совпадающим с направлением контурного тока. При этом падение 
напряжения в контуре от контурного тока всегда со знаком «+», а падение напряжения в смежных ветвях от контурных токов смежных 
контуров всегда со знаком «–». 
Реальные токи в ветвях схемы определяются как алгебраическая 
сумма контурных токов. Реальные токи внешних ветвей равны соответствующим контурным токам, причем при совпадении направления 
реального тока с контурным он берется со знаком «+». 
2. Метод эквивалентного генератора применяется для расчета тока 
в одной ветви сложной схемы. При этом вся электрическая цепь считается активным двухполюсником относительно зажимов той ветви, в 
которой требуется определить ток (рис. 2.1). 
По теореме об активном двухполюснике его заменяют эквивалентным генератором (рис. 2.2) относительно зажимов выделенной ветви, 
величина 
эГ
ХХ
Е
U

 на разомкнутых зажимах выделенной ветви, а  

вн эГ
вх
R
R

 пассивного двухполюсника относительно зажимов выделенной ветви. 

Примечание: а) число ветвей пассивного двухполюсника равно числу ветвей активного двухполюсника. Приравнивая все ЭДС к нулю, следует помнить, 

что в случае идеального источника (
вн
R
 = 0) ветвь остается; б) в случае, если 
выделенная ветвь активная, то при определении 
ХХ
U
 на разомкнутых зажимах 
этой ветви обязательно следует учитывать ЭДС этой ветви; в) согласно теореме 

об активном двухполюснике 
ХХ

вх

U
I
R
R


 (см. схему рис. 2.2). 

 
 

Рис. 2.1 
Рис. 2.2 

3. Потенциальная диаграмма – график распределения потенциала в 
замкнутом контуре, т. е. диаграмма должна быть замкнутой. По оси 
ординат откладываются потенциалы узлов в выбранном масштабе, по 
оси абсцисс сопротивления участков контуров в выбранном масштабе, 
причем сопротивление соседнего участка прикладывается к предыдущему, тангенс угла наклона ломаной линии относительно оси абсцисс 
соответствует току на данном участке. В идеальных источниках ЭДС 
потенциал изменяется скачком, поэтому источникам ЭДС соответствуют вертикальные участки потенциальной диаграммы. 

2.2. Электрические цепи однофазного 
синусоидального тока 

1. Расчет токов в цепи ведется в комплексной форме. Этот метод 
называется символическим, так как реальные токи заменяем символами (комплексными числами), что значительно упрощает расчет. Информацию о соотношении амплитуд напряжения и тока, а также о 
сдвиге фаз между ними дает значение комплексного сопротивления Z. 

Комплекс полного сопротивления 
,
m

m

U
Z
I



 т. е. равно отношению 

комплексных амплитуд. 

Пусть  

и;
j
m
m
U
U e 


  
,
j i
m
m
I
I e 


  
(
)
и
i
j
m
m

m
m

U
U
Z
e
I
I

 




. 

2. Для проверки правильности расчета токов составляется баланс 
мощностей в комплексной форме. В РГЗ расчет ведется согласно электрической схеме с одним источником, т. е. мощность источника напряжения в комплексной форме: 
*
и
и
и и
ˆS
I
P
U
jQ P




 должна быть равна 

потреб
P

, 
и
Q  должна быть равна алгебраической сумме реактивных 

мощностей потребителя: 
и
–
L
C
Q
Q
Q

 

. Сумма 
2
и
P
I R

 
 –  
по всем ветвям. 
3. Для построения топографической диаграммы необходимо рассчитать диаграммы всех точек схемы относительно заданного базисного потенциала 
0
φ
0

. Обход по ветвям при расчете потенциалов выбирается против тока, т. е. при расчете каждый последующий потенциал будет больше предыдущего. Заканчивается построение топографической диаграммы на комплексной плоскости получением вектора 
входного напряжения, который должен соответствовать комплексному 
числу, заданному в задании. Поскольку в задании для всех вариантов 
U
U


, этот вектор должен совпадать с вещественной осью комплексной плоскости. 

Рекомендуемая литература к выполнению РГЗ 

Основная 

1. Электротехника и электроника / под ред. В.Г. Герасимова. В 3 кн. Кн. 1. 
Электрические и магнитные цепи. – М., 1996. – Книга 2. Электромагнитные 
устройства и электрические машины. – М., 1997. – Книга 3. Электрические 
измерения и основы электроники. – М., 1998. 
2. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / под ред. 
В.Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. 

Дополнительная 

1. Электротехника / под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высшая школа, 1985. 
2. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1984.