Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника»




Скачать 248.25 Kb.
НазваниеМетодические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника»
Дата публикации09.11.2013
Размер248.25 Kb.
ТипМетодические указания
skachate.ru > Математика > Методические указания
Методические указания к выполнению контрольной работы

по курсу «Электротехника и электроника»

для специальностей: ПГСу, ЭГКСу
1. Задача 7.

Д
ля разветвленной электрической цепи определить токи во всех ветвях. При решении задачи воспользоваться преобразованием треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду.

Таблица исходных данных к задаче 7.

Величина

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Е1, В

120

60

240

90

160

140

70

280

90

180

Е2, В

140

70

280

100

180

120

30

120

40

80

Е3, В

60

30

120

40

80

160

60

240

100

160

rо1, Ом

1,0

0,8

1,2

1,4

1,0

1,2

0,9

1,0

0,5

0,4

r02, Ом

0,4

0,6

0,8

1,0

0,9

0,6

0,8

1,2

0,6

0,4

r03, Ом

0,5

1,0

0,6

0,9

1,4

0,8

1,0

0,4

0,8

0,7

r, Ом

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11


Решение:

В исходной схеме выберем условные положительные направления токов в ветвях, обозначим их.



Преобразуем треугольник сопротивлений АВС в звезду сопротивлений. Это позволит упростить дальнейший расчет. Замена будет эквивалентной, т. е. токи I1, I2, I3 не изменятся.



Далее, записываем систему уравнений по закоеам Кирхгофа для нахождения токов I1, I2, I3.
Система уравнений будет иметь вид:

D: - I1 - I2 - I3 = 0

I: I1(r01 + r/3) - I2(r02 + r/3) = E1E2

II: I2(r02 + r/3) - I3(r03 + r/3) = E2 - E3

Решаем данную систему уравнений, находим токи I1, I2, I3. Для нахождения токов IAB, IBC, ICA составим уравнения по второму закону Кирхгофа.



I: I1r01 + UAB - I2r02 = E1E2

II: I2r02 + UBC - I3r03 = E2 - E3

III: I3r03 + UCA - I1r01 = E3 - E1

Из этих уравнений определяем напряжения UAB, UBС, UCA.

UAB = E1E2 – I1r01 + I2r02

UBC = E2E3 – I2r02 + I3r03

UCA = E3E1 I3r03 + I3r03

И, наконец, используя закон Ома, из исходной схемы цепи находим токи IAB, IBС, ICA:

IAB = UAB/r, IBC = UBC/r, ICA = UCA/r
2. Задача 14. В цепь переменного тока стандартной частоты включен нагревательный прибор, обладающий одним активным сопротивление, рассчитанный на номинальное напряжение UN = 220 В. Напряжение цепи больше номинального и составляет U. Для создания на нагре­вательном приборе напряжения 220 В последовательно с ним в цепь включают индуктивную катушку, активным сопротивлением которой можно пренебречь. Пользуясь данными таблицы, определить индуктивность катушки, построить векторную диаграмму.

Таблица исходных данных к задаче 14




Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

U, В

250

250

300

300

350

350

380

380

400

400

Р, Вт

200

250

300

350

400

450

500

550

600

660


Решение:

Дана цепь синусоидального тока. R – активное сопротивление нагревательного элемента. L – индуктивный элемент, предназначенный для снижения напряжения на нагревательном элементе до уровня номинального UN.

Действующие значения напряжений на входе цепи ^ U, индуктивном элементе UL и нагревательном элементе UN связаны следующим соотношением:

, [В] .

Отсюда, напржение на индуктивном элементе UL составит:

, [В]

Действующее значение ^ I тока цепи может быть найдено по известным активной мощности нагревательного элемента P и напряжению на нем UN:

I = P/UN, [A]

Сопротивление индуктивного индуктивного элемента xL связано с его током I и напряжением на нем UL по закону Ома:

UL = xL·I, следовательно xL = UL/I;

Реактивное сопротивление индуктивного элемента xL может быть найдено также и из другого соотношения:

xL = ω·L, где ω - угловая частота тока цепи, ω = 2πf = 2·3.14·50 = 314 рад/сек.

Следовательно, искомая индуктивность L индуктивного элемента составит:

L = xL / ω, [Гн].

Для построения векторной диаграммы напряжений запишем уравнение по второму закону Кирхгофа в комплексной форме:




3. Задача 25. Для измерения мощ­ности трехфазной цепи с симметрич­ным линейным напряжением UЛ ис­пользуются два ваттметра (рис. 71, табл. 35). Приемник содержит сим­метричные активно-индуктивные соп­ротивления za = zB = zC, соединен­ные треугольником. Мощность каж­дой фазы приемника равна Рф при коэффициенте мощности cosφ. Требу­ется: 1) построить векторную диаграмму цепи; 2) по данным диа­граммы вычислить показания каждого ваттметра; 3) убедиться, что сумма показаний ваттметров равна активной мощности трехфаз­ного приемника.

Таблица исходных данных к задаче 25

Величина

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

UЛ, В

127

127

220

220

380

380

380

660

660

660

Рф, кВт

1,27

2,54

2,2

4,4

1,9

3,8

7,6

3,3

6,6

13,2

cos φ

0,5

0,4

0,5

0,4

0,5

0,8

0,8

0,Ь

0,8

0,8

Решение:

При соединении фаз трехфазного потребителя по схеме «треугольник» фазные напряжения потребителя равны соответствующим линейным напряжениям: Uф = Uл. Для нахожден Uф ия фазного тока воспользуемся известным значением активной мощности фазы:

Pф = Uф· Iф·cos φ = Uл· Iф·cos φ, отсюда фазный ток Iф может быть рассчитан следующим образом:

;

Фазные токи будут одинаковы во всех трех фазах трехфазного потребителя, так как потребитель, согласно условию задачи, является симметричным.

Для построения векторной диаграммы помимо величины фазного тока необходимо знать величину и знак угла фазового сдвига φ между фазным напряжением Uф и фазным током Iф. В таблице исходных данных к задаче приведен коэффициент мощности cos φ для каждого варианта, по которому определим угол сдвига фаз φ:

φ = arccos(cos φ), например, для варианта № 1 cos φ = 0.5, φ = arccos(0.5) = 60°.

Указанный в задании активно-индуктивный характер сопротивления указывает на то, что фазное напряжение опережает фазный ток, а не наоборот !. Для нахождения линейных токов используют соотношения, которые могут быть получены на основе первого закона Кирхгофа:
Все сказанное выше позволяет построить векторную диаграмму напряжений и токов. При построении учитывается 120° - сдвиг между фазными напряжениями трехфазного потребителя. Для нахождения показаний ваттметров на векторной диаграмме определяем (измеряем) углы φ1 и φ2. φ1 – угол сдвига фаз между линейным напряжением UAB и линейным током IA, φ2 – угол сдвига фаз между линейным напряжением UСB и линейным током IС. Обратим внимание, что линейное напряжение UСB противоположно по направлению линейному напряжению UBС, как это видно на векторной диаграмме. Величины линейных токов также измеряем на векторной диаграмме. Показания ваттметров определяются из соотношений:

P1 = UAB·IA· cos φ1, [Вт];

P2 = UСB·IС· cos φ2, [Вт];

Активная мощность всего трехфазного потребителя P представляет собой сумму показаний обоих ваттметров:

P = P1 + P2.

Учитывая симметричный характер сопротивлений трехфазного потребителя, активная мощность P может быть определена другими способами:

P = 3· Рф = √3· Uл· Iл·cos φ.

4. Задача 33. Для заданной схемы выпрямителя определить для режима холостого хода постоянную составляющую (среднее значение)
напряжения на выходе и амплитуду пульсаций, если входное напряжение соответственно номерам вариантов равно U.

Таблица исходных данных к задаче 33




Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

U, В

5

6,3

10

12,6

48

100

127

220

250

380

Схема выпрямителя

А

Б

В

Г

Д

А

Б

В

Г

Д


Обозначения: А — однофазная однопериодная; Б — однофаз­ная с выводом средней точки трансформатора; В — однофазная мос­товая; Г — трехфазная с нейтральным выводом; Д — трехфазная мос­товая.

Решение:

Дано U – действующее значение входного напряжения.

Величина

Тип выпрямителя

А

Б

В

Г

Д

Постоянная составляющая (среднее значение), U0

0.45∙U

0.45∙U

0.9∙U

1.17∙U

2.32∙U

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, q

1.57

0.667

0.667

0.25

0.057



Амплитуда пульсаций выходного напряжения Um, вых определяется следующим образом: Um, вых = q ∙ U0.
5. Задача 36. Определить для указаного на рисунке усилителя приближённое значение коэффициента усиления по напряжению, а также входное и выходное сопротивления.

На рисунке представлена схема усилительного каскада на биполярном транзисторе n-p-n типа.

Таблица исходных данных к задаче 36

Величина

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Rб, кОм

3

4

5

3

4

5

3

4

5

3

Rк, кОм

1

1

1

2

2

2

3

3

3

3

h11, Ом

200

200

400

300

300

400

500

500

400

200

h21

10

20

30

10

20

30

10

20

30

10

Решение:

1. Коэффициент усиления по напряжению Ku:

Ku ≈ - h21 Rк/h11;

h21 – коэффициент усиления по току транзистора;

h11 – входное сопротивление транзистора;

Знак «–» в формуле для коэффициента усиления по напряжению означает что входное и выходное напряжение усилительного каскада находятся в противофазе (сдвиг на 180°). Усилительный каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, инвертирует фазу.

2. Входное сопротивление усилительного каскада определяется из соотношения:

Rвх = Rб·h11/( Rб + h11) ≈ h11; (h11 << Rб);

3. Выходное сопротивление усилительного каскада определяется из соотношения:

Rвых = Rк/( 1 + h22· Rк) ≈ Rк; (h22· Rк << 1);

h22 – выходная проводимость транзистора.
6. Задача 44. Для асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, паспортные данные которого приведены в таблице, определить ток, потребляемый двигателем из сети, номинальную частоту вращения, номинальный, максимальный и пусковой моменты, а также пусковой ток.

Таблица исходных данных к задаче 44

Величина

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PN, кВт

17

22

30

13

17

22

10

13

17

22

Un, В

380

380

380

380

380

380

380

380

380

380

sn, %

3,3

3,3

3,3

3,2

3,2

3,2

3,5

3,5

3,5

3,5

p

1

1

1

2

2

2

3

3

3

3

cos φN

0,88

0,88

0,90

0,88

0,88

0,88

0,86

0,86

0,87

0,87

ηN

0,88

0,89

0,90

0,88

0,89

0,90

0,87

0,88

0,89

0,895

ki

7

7

7

7

7

7

7

7

7

7

kmax

2,2

2,2

2,2

2,0

2,0

2,0

1,8

1,8

1,8

1,8

kп

1,2

1,1

1,1

1.3

1,3

1,3

1,2

1,2

1,2

1,2


Решение:

1. Частота вращения магнитного поля n0:

n0 = 60·f1/p, [об/мин];

f1 – частота тока в обмотке статора, f1 = 50 с-1;

p – число пар полюсов вращающегося магнитного поля.

2. Номинальная частота вращения ротора nN:

nN = n0·(1 - sn/100);

snноминальное скольжение [%],sn/100 – номинальное скольжение в относительных единицах.

3. Номинальный вращающий момент двигателя MN:

MN = 9550·PN/nN;

PN – номинальная механическая мощность двигателя (мощность на валу), [кВт].

4. Активная мощность, потребляемая двигателем из трехфазной сети P1N:

P1N = PNN.

5. Номинальный ток статора двигателя I1N:

;

cos φN – коэффициент мощности асинхронного двигателя при номинальной нагрузке на его валу.

6. Пусковой ток двигателя Iпуск:

Iпуск = ki· I1N;

ki – кратность пускового тока;

7. Максимальный (критический) момент двигателя Mmax:

Mmax = kmax· MN:

kmax – перегрузочная способность двигателя.

8. Пусковой момент двигателя Mпуск:

Mпуск = kп· MN;

kп – кратность пускового момента.

Список литературы
1. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. - В 3-х книгах / В.И. Киселев, А.И. Копылов, Э.В. Кузнецов и др. // Под ред. проф. В.Г. Герасимова. -М.: Энергоатомиздат, 1997.

2. А.С. Касаткин, М.В. Немцов. Электротехника. Учебник для вузов. -М.: Высшая школа, 1999.

3. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1998.

4. Рекус Г.Г., Чесноков В.Н. Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники. - М.: Высшая школа, 1993.

5. Воробьев А.В. Электротехника и электрооборудование строительных процессов. М.: Высш. шк., 1995.

6. Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г., Масленников В.В. Задачник по общей электротехнике с основами электроники: Учеб.пособие - - М.: Высш. шк., 1998.






Похожие:

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине...
Задания и методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Электротехника и электроника». Екатеринбург, фгаоу...
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине...
Рабочая учебная программа дисциплины «Электротехника и электроника» состоит из двух разделов
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине...
Рабочая учебная программа дисциплины «Электротехника и электроника» состоит из двух разделов
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconМетодические указания и контрольные задания по дисциплине: «Электротехника и электроника»
Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы по предмету «Электротехника и электроника» специальности
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconМетодические рекомендации по выполнению домашней контрольной работы...
Электротехника и электроника: Методические рекомендации по выполнению домашней контрольной работы. / М. Р. Хаматдинова Челябинск:...
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconКафедра информационных технологий Дистанционное
Общая электротехника и электроника. Электротехника и электроника. Задания и методические указания к выполнению курсовой работы. М....
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconЗадача 1
Задание к контрольной работе и методические указания по курсу электротехника, электроника и схемотехника
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconЗадача 1
Задание к контрольной работе и методические указания по курсу электротехника, электроника и схемотехника
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconМетодические указания и контрольные задания по дисциплине «общая электротехника и электроника»
«Общая электротехника и электроника», контрольные задания и методические указания по выполнению контрольных заданий, а также задания...
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу «Электротехника и электроника» iconМетодические указания, контрольные задания и задание на курсовой...
«Общая электротехника и электроника», контрольные задания и методические указания по выполнению контрольных заданий, а также задания...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница