Методические указания и контрольные задания для студентов -заочников Салават,2000

Название реферата: Методические указания и контрольные задания для студентов -заочников Салават,2000

Министерство энергетики Российской Федерации

Учебно-методический кабинет по горному, нефтяному и

энергетическому образованию

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Методические указания и контрольные задания для

студентов –заочников

Салават ,2000

Методические указания составлены в соответствии с примерной программой по дисциплине «Электротехника и электроника» по специальности 2505 Переработка нефти и газа

Зам.директора по УР

Бикташева Г.А

« »______________2000 г.

Подпись _____________

Составитель:

Преподаватель Салаватского индустриального колледжа

Мананкина Е.И.

Рецензенты:

Преподаватель Уфимского нефтяного техникума

Преподаватель Салаватского индустриального колледжа

Доцент предметно методической комиссии “Электроника и электрооборудоваения предприятий. ”

Салаватского филиала Уфимского государственного нефтяного технического университета

Панченко Н.С.

Вяхирев С.В.

Баширов М.Г.

1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Рабочая программа учебной дисциплины « Электротехника и электроника» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки студентов по специальности 2505 Переработка нефти и газа и является единой для всех форм обучения. Примерная программа служит основой для разработки рабочей программы учебной дисциплины образовательным учреждением среднего профессионального образования.

Учебная дисциплина «Электротехника и электроника» является общепрофессиональной, устанавливающей базовые знания для освоения специальных дисциплин.

Дисциплина предусматривает значение физических процессов, происходящих в электрических цепях постоянного и переменного тока, свойства электрического и магнитного полей, принципы действия и основных свойств электрических машин трансформаторов, измерительных приборов, электрофизических основ работы электровакуумных ламп, газоразрядных и полупроводников приборов, которые являются конструктивными элементами узлов и блоков, широко распространенных устройств электронной техники.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Иметь представление
:

· О способах получения ,.передачи и применения электрической и других видов энергии;

· О правилах выбора типа электродвигателя к соответствующему технологическому оборудованию;

· О компонентах электронной техники, микропроцессорах и микро-ЭВМ в структуре средств вычислительной техники и в системах автоматического контроля и управления процессами и объектами в производстве;

Знать:

· Основные законы электротехники ;

· Методы расчета простейших электрических и магнитных цепей ;

· Основные характеристики средств измерения ;

· Устройство, назначение, принцип действия трансформаторов, электрических машин переменного и постоянного тока; типы электроприводов и элементов автоматики для управления ими ;

· Современные достижения и перспективы развития промышленной электроники;

· Элементы устройства электронных ,полупроводниковых ,фотоэлектронных приборов ,узлов и блоков электронной аппаратуры ( выпрямителей ,стабилизаторов, усилителей, генераторов и др.)

Уметь:

· Составлять по заданным условиям принципиальные схемы несложных электрических цепей ;

· Обрабатывать результаты измерений;

· Использовать электрические измерительные приборы при составлении принципиальных электрических и монтажных схем

Примерная программа рассчитана на 55 часов ( в том числе 15 часов лабораторные работы) для базового уровня среднего профессионального образования.

При разработке рабочей программы учебной дисциплины образовательного учреждения в зависимости от профиля и специфики подготовки специалистов может вносить дополнения и изменения в содержании, последовательность изучения учебного материала и распределение учебных часов по разделам (темам), а также перечень практических занятий, не нарушая логики изложения дисциплины при условии выполнения требований к уровню подготовки выпускников, заложенных в стандарте по специальности 2505.

Рабочая программа должна рассматриваться предметной ( цикловой) комиссией и утверждаться заместителем директора по учебной работе.

Дисциплина носит прикладной характер, поэтому при изучении необходимо указать ее взаимосвязь с другими дисциплинами и будущей профессиональной деятельностью.

В процессе преподавания дисциплины необходимо формировать у студентов интерес у профессии, навыки самостоятельного изучения учебного материала, применять эффективные формы и методы обучения, позволяющие развить творческие способности студентов.

Дисциплина "Электротехника и электроника" обеспечивает теоретическую подготовку студентов в данной области.

Изложение вопросов предполагает, что студенты хорошо помнят основные законы и понятия из курса физики, на которые опирается изучаемая дисциплина.

Она является продолжением базовых дисциплин.

Сейчас невозможно назвать отрасль народного хозяйства, где бы ни применялись совершенные электротехнические устройства, позволяющие достичь высокой степени автоматизации производственных процессов. Широко применяются различные электрические машины, разнообразная электрическая аппаратура, силовые и полупроводниковые преобразователи, экономические источники света и т. д.

Автоматизация производства немыслима без приборов контроля, регулирования и управления. Электротехнические устройства для получения, передачи и обработки информации с использованием средств информационных технологий широко внедряются во все отрасли .

Поэтому специалисту любого профиля необходимо овладеть знаниями основ "Электротехники и электроники".

Основная форма изучения дисциплины- самостоятельная работа студентов с рекомендуемой литературой .

В методических указаниях рассмотрены вопросы, являющиеся наиболее сложными. Вопросы для самоконтроля помогут проконтролировать степень изученного материала. При изучении дисциплины студенты выполняют одну контрольную работу из 5 задач.

2 ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.

Наименование разделов и тем	Количество аудиторных часов при очной форме обучения
Наименование разделов и тем	Всего	В том числе лабораторные работы
1	2	3
Введение	1
Раздел 1. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ	35	11
Тема 1.1 Электрическое поле	1
Тема 1.2 Электрические цепи постоянного тока	3	1
Тема 1.3 Электромагнетизм	3
Тема 1.4 Электрические измерения	3	1
Тема 1.5 Однофазные электрические цепи переменного тока.	5	1
Тема 1.6 Трехфазные электрические цепи переменного тока	4	2
Тема 1.7 Трансформаторы	3	2
Тема 1.8 Электрические машины переменного тока	4	2
Тема 1.9 Эл.машины постоянного тока	3	2
Тема 1.10 Электрические и магнитные элементы автоматики	4
Тема 1.11 Основы электропривода	1
Тема 1.12 Передача и распределение электрической энергии	1
Раздел 2 . ОСНВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ	19	4
Тема 2.1 Полупроводниковые приборы	3	2
Тема 2.2 Фотоэлектронные приборы	2
Тема 2.3 Электронные выпрямители и стабилизаторы	4	2
Тема 2.4 Электронные усилители	2
Тема 2.5 Электронные генераторы и измерительные приборы	2
Тема 2.6 Электронные устройства автоматики и вычислительной техники	2
Тема 2.7 Интегральные схемы микроэлектроники	2
Тема 2.8 Микропроцессоры и микро-ЭВМ	2
Всего по дисциплине:	55 15

Введение

Студенты должны иметь представление:

- · о содержании дисциплины;

- · о связи с другими дисциплинами;

- · о роли и перспективах развития электроэнергетики, электротехники, электроники;

Содержание дисциплины и ее задачи, связь с другими дисциплинами. Роль в электрификации и развитии экономики. История электрификации России. Совершенное состояние и перспективы дальнейшего развития электроэнергетики, электротехники, электроники.

Электрическая энергия, ее свойства и применение.

Электромагнитное поле – носитель электрической энергии; две стороны электромагнитного поля; электрическое поле, магнитное поле; материальность магнитного поля.

Методические указания

Электротехника – наука о применении электрической энергии в практических целях. Электротехника рассматривает вопросы производства электрической энергии, ее распределение и преобразование в другие виды энергии.

История развития электротехники, основные этапы, вклад русских ученых.

Значение электроники как основного средства для управления, автоматизации и контроля сложных производственных процессов в различных отраслях, развитии современной техники и прогрессивных технологий.

РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Тема 1.1. Электрическое поле

Студент должен знать

:

· основные характеристики электрического поля;

· определение емкости плоского конденсатора.

Уметь

:

· производить расчеты цепей со смешанным соединением конденсаторов.

Основные характеристики электрического поля.

Проводник и диэлектрик в эл. поле. Эл.ёмкость. Конденсаторы. Соединение конденсаторов.

Методические указания

Всякое тело содержит электрические заряды, которые взаимодействуют друг с другом. Взаимодействие объясняется тем, что каждый заряд окружает электрическое поле.

Электрическое поле обладает электрической энергией.

Электрическое поле характеризуется электрической силой, напряженностью, потенциалом, напряжением. В зависимости от концентрации носителей заряда определяется электрическая проводимость вещества. Все вещества в зависимости от электрической проводимости и зависимости её от ряда физических факторов делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.

Проводники обладают высокой проводимостью (металлы, их сплавы). Диэлектрики, наоборот, обладают ничтожной проводимостью (газы, минеральные масла, лаки и т.д.). Полупроводники обладают промежуточной проводимостью между проводниками и диэлектриками (кремний, германий, селен и др.)

При внесении диэлектрика в электрическое поле под действием сил поля орбиты электронов смещаются в направлении, противоположном полю. Явление смещения называется поляризацией диэлектрика. Способность диэлектрика поляризоваться оценивается диэлектрической проницаемостью.

Система из двух проводников, разделенных диэлектриком, представляет собой электрический конденсатор. Конденсатор характеризуется электрической емкостью. Конденсаторы выпускаются различных емкостей и напряжений; устройства и назначения.

Вопросы для самоконтроля

:

1. Сформулируйте определение эл. напряжения, напряженности, потенциала.

2. В чем смысл явления поляризации диэлектрика?

3. Что такое электрическая емкость?

4. Чему равна эквивалентная емкость при параллельном и последовательном соединении конденсаторов

[1,2,3,]

Тема 1.2. Электрические цепи постоянного тока

Студент должен знать

:

· основные законы электротехники;

· правила последовательного и параллельного соединений резисторов.

Уметь

:

Производить электрические расчеты с использованием законов Ома и Кирхгофа.

Общие сведения об электрических цепях: определение, классификация. Направление, величина и плотность электрического тока. Электрическая проводимость и сопротивление проводников; закон Ома; зависимость электрического сопротивления проводников от температуры.

Основные элементы электрических цепей: источники и приемники электрической энергии, их мощность и к.п.д.

Основы расчета электрических цепей постоянного тока: понятие о режимах электрических цепей (номинальный, рабочий, холостого хода, короткого замыкания), условные обозначения, применяемые в электрических схемах; участки схем электрических цепей, ветвь, узел, контур; законы Кирхгофа. Последовательное, параллельное и смешанное соединение элементов и их свойства. Расчеты электрических цепей методом преобразования

Методические указания

Электрической цепью называют совокупность устройств и объектов, предназначенных для распределения, взаимного преобразования и передачи электрической и других видов энергии и (или) информации. Свое назначение цепь выполняет при наличии в ней электрического тока.

Электрическая цепь состоит из отдельных частей, выполняющих определенные функции и называемых элементами цепи. Основными элементами цепи являются источники и приемники электрической энергии.

Основной закон электротехники – закон Ома, применяемый для расчета электрических цепей. При изучении методов расчета электрических цепей постоянного тока обратить внимание на используемые способы и приемы, а также на основные законы (Ома и Кирхгофа)

Вопросы для самопроверки:

1. Физ. смысл эл. сопротивления. От чего оно зависит?

2. В чем различие между ЭДС и напряжением?

3. Как рассчитать эквивалентное сопротивление цепи при смешанном соединении резисторов?

4. Какова методика расчета сложных эл. цепей?

[1,2,3]

Лабораторная работа 1

Изучение соединений резисторов и проверка законов Ома и Кирхгофа

Тема 1.3. Электромагнитизм

Студент должен знать:

· определение характеристик магнитного поля, определение индукции, самоиндукции и взаимоиндукции.

Уметь:

· объяснять явления электромагнитной индукции, самоиндукции и взаимоиндукции.

Основные свойства и характеристики магнитного поля, силовое действие магнитного поля, закон Ампера, магнитная индукция, магнитный поток, потокосцепление.

Индуктивность: собственная индуктивность, индуктивной катушки, взаимная индуктивность, коэффициент магнитной связи.

Электромагнитные силы: сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, правило левой руки; сила, действующая на параллельные провода с током; тяговое усилие электромагнита; энергия магнитного поля.

Магнитные свойства веществ: намагниченные вещества; магнитная проницаемость: абсолютная и относительная; напряженность магнитного поля; ферромагнитные материалы, их свойства и применение. Работа А.Г.Столетова по исследованию магнитных свойств железа.

Понятие о расчете магнитных цепей; общие сведения о магнитных полях; закон полного тока; неразветвленные магнитные цепи; разветвленные магнитные цепи.

Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Э.д.с. самоиндукции и взаимоиндукции, вихревые токи.

Э.д.с. в проводнике, движущемся в магнитном поле, правила правой руки; принцип преобразования механической энергии в электрическую и электрической энергии в механическую.

Методические указания

Магнитное поле – это один из видов материи. Магнитное поле всегда сопутствует электрическому току и обладает энергией. Магнитное поле можно изобразить графически, определяя направление по правилу буравчика. Основные характеристики магнитного поля – магнитная индукция, магнитный поток, напряженность, электромагнитная сила.

При расчетах магнитных цепей вводится понятие закона Ома для магнитных цепей, а также закон полного тока. При изучении такого явления как электромагнитная индукция следует обратить внимание на его прикладное значение.

Вопросы для самоконтроля:

1. Физическая сущность характеристик магнитного поля.

2. Как привести законы полного тока к виду, подобному второму закону Кирхгофа?

3. В чем проявляется явление гистерезиса?

4. В чем сущность электромагнитной индукции?

[1,2,3]

Тема 1.4. Электрические измерения

Студент должен знать:

· условное обозначение приборов, устройство, принцип действия систем приборов ( магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и др.)

Уметь:

· производить измерение тока, напряжения, мощности.

· определять погрешности измерения электрических величин.

Общие сведения об электрических измерениях и электроизмерительных приборах; физические величины и их единицы измерения; средства измерений ( меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи); прямые и косвенные измерения; погрешности измерений; классификация электроизмерительных приборов; условные обозначения на электроизмерительных приборах.

Измерение токаи напряжения: магнитоэлектрический измерительный механизм; электромагнитный измерительный механизм; приборы и схемы для измерения электрического тока; приборы и схемы для измерения электрического напряжения; расширение пределов измерения амперметров и вольтметров.

Измерение мощности и энергии: электродинамический измерительный механизм; измерение мощности в цепях постоянного и переменного тока; индукционный измерительный механизм; измерение электрической энергии индукционным счетчиком.

Измерение электрического сопротивления: измерительные механизмы омметров ( однорамочный, двухрамочный, мегомметр); косвенные методы измерения сопротивления (метод сравнения измеряемого сопротивления с образцовым, метод замещения, одинарная мостовая схема).

Методические указания

Измерить какую-либо величину – это значит сравнить её с другой величиной того же рода, условно принятой за единицу измерения. Устройство, при помощи которого производится сравнение измеряемой величины с единицей измерения, называется измерительным прибором.

При изучении данной темы следует обратить внимание на приемы и принципы, применяемые при измерениях основных электрических величин, а также на приборы, используемые при этом.

Вопросы для самоконтроля:

1. Привести условные обозначения систем измерительных механизмов?

2. Как определить цену деления шкалы многопредельного прибора?

3. Почему при замере необходимо выбрать прибор со шкалой, где стрелка бы находилась в правой половине?

4. Почему амперметр должен включаться последовательно с нагрузкой, а вольтметр - параллельно?

[1,2,3]

Лабораторная работа 2

Исследование методов измерения сопротивлений с применением омметров, измерительных мостов, мегомметра.

Тема 1.5.Однофазные электрические цепи переменного тока.

Студент должен знать:

· особенности переменного тока;

· характеристики синусоидальных величин.

Уметь:

· рассчитывать простейшие электрические цепи;

· строить векторные диаграммы для цепей переменного тока

Переменный ток: определение, получение синусоидальных э.д.с и тока, их уравнения и графики. Характеристики синусоидальных величин: амплитуда, фаза, начальная фаза, угловая частота, период, частота, мгновенные величины.

Действующая и средняя величина переменного тока.

Векторная диаграмма и ее обоснование. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока. Цепь с активным сопротивлением, цепь с индуктивностью, цепь с емкостью; уравнения и графики тока и напряжения, векторные диаграммы; определение тока по заданному напряжению; мощности активная и реактивная, их определение для каждой цепи.

Цепь с активными и реактивными элементами: индуктивная катушка и конденсатор с потерями энергии, их схемы замещения; уравнения, графики, векторные диаграммы; определение тока по заданному напряжению и напряжения по заданному току; активные и реактивные сопротивления; активные и реактивные мощности; треугольники сопротивлений и мощностей. Неразветвленная цепь переменного тока: векторная диаграмма, расчетные формулы; резонанс напряжений. Разветвленная цепь переменного тока: векторная диаграмма, расчетные формулы, резонанс токов.

Методические указания

Переменный ток имеет громадное практическое значение, что объясняется в первую очередь возможностью его трансформирования.

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на способы получения переменного тока, его основные характеристики и понятия, параметры. Кроме того следует учесть, что при расчетах электрических цепей переменного тока вводятся такие понятия как активные, реактивные элементы, их составляющие.

При изучении разветвленных и неразветвленных электрических цепей переменного тока следует обратить внимание на условия возникновения явлений резонанса напряжения и токов, их промышленного применения.

Вопросы для самоконтроля

:

1. Дать определение амплитуды, периода, частоты, фазы, сдвига фаз, действующих значений напряжений и токов.

2. Как определить реактивные сопротивления конденсатора и катушки.

3. Объяснить способ построения векторных диаграмм.

4. Как определяются активная, реактивная, полная мощности? В каких единицах они измеряются?

5. В чем заключается явление резонанса напряжений и токов?

6. В чем смысл коэффициента мощности? Способы его улучшения.

[1,2,3]

Лабораторная работа 3

Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью .

Тема 1. 6. Трехфазные электрические цепи переменного тока

Студент должен знать:

· принцип получения электроснабжения по трехфазной системе;

· соотношение между фазными и линейными токами и напряжениями.

Уметь:

· рассчитывать трехфазные цепи при соединении приемников электрической энергии звездой и треугольником.

Трехфазная система электрических цепей, трехфазная цепь. Соединения обмоток трехфазных генераторов электрической энергии: трехфазная симметричная система э.д.с., прямая и обратная последовательность фаз;

соединение обмоток генератора и потребителей звездой; соединение обмоток генератора треугольником; фазные и линейные напряжения, соотношения между ними.

Трехфазные симметричные цепи: соединения обмоток генератора и приемника энергии звездой, четырехпроводная трехфазная цепь, роль нулевого провода; краткие сведения об аварийных режимах в трехфазных цепях.

Методические указания

Трехфазная система переменного тока получила широкое распространение как система, обеспечивающая более выгодную передачу энергии и позволяющая создать надежные в работе и простые по устройству электрические машины и аппараты.

Трехфазной системой электрических цепей называется система, состоящая из трех электрических цепей переменного тока одной частоты, с системой трех э.д.с., которые сдвинуты по фазе на 1/3 периода.

Каждая из обмоток трехфазного генератора может быть самостоятельным источником электрической энергии и может замыкаться на свой приемник энергии. В этом случае получается несвязная трехфазная система. На практике такие системы не применяются. Обычно обмотки трехфазного генератора соединяются звездой или треугольником. В зависимости от способа соединения генератора и приемников энергии трехфазная система может быть четырех- или трехпроводной.

В данной теме необходимо обратить внимание на особенности и взаимосвязи между параметрами при соединениях обмоток генераторов и приемников энергии звездой и треугольником.

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем преимущества трехфазной системы перед однофазной.

2. Зависят ли фазные токи от линейных при соединении звездой, при соединении треугольником?

3. Какова роль нулевого провода?

4. Каково соотношение между фазными и линейными токами и напряжениями при соединении звездой, треугольником?

5. Как изменяются токи в фазах при обрыве линейного провода, если включено по схеме: звезда, треугольник.

[1,2,3]

Лабораторная работа 4

Исследование трехфазной цепи при соединении приемников электроэнергии звездой и треугольником.

Тема 1. 7. Трансформаторы

Студент должен знать:

· устройство, назначение и принцип действия силового трансформатора.

Уметь:

· проводить опыты: холостого хода, короткого замыкания, рабочего режима трансформатора;

· определять коэффициент трансформации, к. п. д.

Назначение трансформаторов. Принцип действия и устройство однофазного трансформатора, принципиальная схема, коэффициент трансформации, э.д.с. обмоток, номинальные величины; магнитопроводы, обмотки; нагревание и охлаждение, элементы защиты силовых трансформаторов.

Режимы работы трансформатора: холостой ход, рабочий режим, режим короткого замыкания, потери энергии и к.п.д. трансформатора.

Типы трансформаторов: трехфазные, многообмоточные, сварочные, измерительные, автотрансформааторы, их применение.

Методические указания

Трансформатором называется электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, при той же частоте.

Устройство однофазного трансформатора: магнитопровод, на котором располагаются обмотки – первичная и вторичная.

Принцип действия трансформаторов основан на явлении взаимной индукции.

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на специальные трансформаторы, их устройство и назначение.

Вопросы для самоконтроля

1. Почему обмотки трансформатора располагаются на сердечнике, каким должен быть сердечник?

2. При каких условиях проводится опыт холостого хода, короткого замыкания трансформатора?

3. Почему при холостом ходе можно пренебречь потерями в меди, а при коротком замыкании - потерями в стали?

4. При каких условиях к. п. д. трансформатора достигает максимума?

[1,2,3,4]

Лабораторная работа 5

Исследование режимов работы трансформатора.

Тема 1. 8. Электрические машины переменного тока

Студент должен знать:

· устройство, назначение, принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Уметь:

· определять параметры, пользоваться характеристиками электрических машин при анализе работы машин и аппаратов нефтегазоперерабатывающих производств

Назначение машин переменного тока и их классификация.

Получение вращающегося магнитного поля в трехфазных асинхронных электродвигателях и генераторах. Устройство машин переменного тока: статор электродвигателя и его обмоток. Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя. Частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора. Скольжение. Э.д.с., сопротивление и токи в обмотках статора и ротора. Вращающий электромагнитный момент асинхронного электродвигателя. Пуск в ход трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым и фазным роторами. Регулирование частоты вращения трехфазных электродвигателей. Однофазный электродвигатель. Потери энергии и к.п.д. асинхронного электродвигателя. Области применения асинхронных электродвигателей. Понятие о синхронном электродвигателе.

Методические указания

Асинхронный двигатель – наиболее распространенный тип современного электродвигателя. Обладая высокими техническими и экономическими показателями, этот электродвигатель находит широкое применение в промышленных и бытовых установках.

Асинхронный двигатель состоит из двух главных частей: неподвижной части – статора и вращающейся части - ротора.

Принцип действия АД основан на наведении э.д.с. в обмотке ротора вращающимся магнитным полем.

В данной теме необходимо обратить внимание на основные параметры и характеристики АД, особенности пуска короткозамкнутых двигателей и двигателей с фазным ротором.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как образуется магнитное поле асинхронных машин?

2. Как изменить направление вращения ротора двигателя?

3. Объяснить принцип работы асинхронного двигателя.

4. Назвать ряд возможных синхронных частот вращения магнитного поля статора при частоте 50 Гц.

5. Как определить скольжение?

[1,2,3,4]

Лабораторная работа № 6

Снятие рабочих характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Тема 1.9. Электрические машины постоянного тока

Студент должен знать

:

· устройство, назначение, принцип действия машин постоянного тока, ее обратимость.

Уметь:

· определять характеристики генератора и двигателя постоянного тока.

Устройство, назначение, принцип действия электрической машины постоянного тока: магнитная цепь, коллектор, обмотка якоря.

Генераторы постоянного тока: генератор с независимым возбуждением, генератор с постоянным возбуждением, генератор с последовательным возбуждением, генератор смешанного возбуждения.

Электродвигатели постоянного тока: общие сведения; двигатели параллельного возбуждения; двигатели последовательного и смешанного возбуждения; пуск в ход, регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

Методические указания

Электрическими машинами называются устройства, предназначенные для преобразования механической энергии в электрическую или электрической в механическую. В первом случае они называются генераторами, во втором – двигателями.

Электрические машины постоянного тока находят применение на электрическом транспорте, шахтных подъемниках и пр.

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на то, что одна и та же машина может работать и в качестве генератора и в качестве двигателя в зависимости от подведенной энергии. Это является отличительной особенностью электрических машин постоянного тока от прочих.

Вопросы для самоконтроля:

1. Перечислить основные конструктивные узлы машины постоянного тока, их назначение.

2. Какие условия должны быть соблюдены для самовозбуждения генератора постоянного тока?

3. Почему в момент пуска двигатель потребляет значительный ток? Какова роль противо-эдс?

4. Как регулируется частота вращения электродвигателей?

5. Почему у двигателя параллельным возбуждением скоростная характеристика называется жесткой?

[1,2,3,4]

Лабораторная работа 7

Испытание генератора или двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

Тема 1.10. Электрические и магнитные элементы

автоматики

Студент должен знать:

· назначение, основные характеристики электрических и магнитных элементов автоматики.

Уметь:

· снимать характеристики измерительных преобразователей.

Общие понятия об автоматике, автоматических системах, автоматизации производственных процессов. Элементы автоматики и их классификация по назначению, принципу действия.

Чувствительные элементы ( измерительные преобразователи), их использование для электрических измерений неэлектрических величин, для систем автоматического контроля, регулирования, управления.

Исполнительные элементы: приводные электромагниты ( клапанные, прямоходовые, с поперечным движением), магнитные муфты; исполнительные электродвигатели (постоянного тока, синхронные, асинхронные), шаговые электродвигатели.

Электромеханические промежуточные элементы систем автоматики: электромеханические контактные реле; шаговые распределители; контакторы; электромагнитные усилители; электромеханические элементы систем синхронной связи ( контактные и бесконтактные сельсины, магнесины).

Ферромагнитные промежуточные элементы систем автоматики: дроссели с подмагничиванием постоянным током; магнитные усилители (дроссельный, трансформаторный); обратная связь в магнитном усилителе; ферромагнитные бесконтактные реле; ферромагнитные стабилизаторы напряжения; ферромагнитные элементы логических и запоминающих устройств.

Методические указания

Автоматика – это область техники по созданию и применению автоматических устройств, приборов, механизмов, машин, т.е. средств автоматики, выполняющих управление производственными процессами без непосредственного участия человека. Та область автоматики, в которой применяются электрические и электронные приборы и устройства, называется электроавтоматикой.

Для контроля и управления различными производственными процессами применяется огромное число разнообразных автоматических устройств. По назначению различают: автоматический контроль, автоматическое управление и автоматическое регулирование.

Устройства автоматики состоят из различных элементов, которые можно разделить на следующие группы:

· чувствительные элементы – первичные преобразователи или датчики – предназначены для измерения значений различных величин;

· реле и переключатели – предназначены производить включение, выключение, переключение цепей измерения и управления;

· усилители – представляют собой промежуточные элементы, предназначенные для усиления полученных при измерении и контроле сигналов до значений, достаточных для приведения в действие исполнительных устройств или двигателей;

· исполнительные устройства и двигатели – производят требуемые изменения управляющих параметров.

Вопросы для самоконтроля:

1. Каково назначение исполнительных электродвигателей?

3. Пояснить механическую и регулировочную характеристику исполнительных двигателей.

4. Сравнить устройство и принцип действия контактных и бесконтактных элементов.

[1,2,3,4]

Тема 1.11. Основы электропровода

Студент должен знать:

· определение электропривода; режимы работы электродвигателей.

Уметь:

· читать принципиальные схемы управления электродвигателями.

Понятие об электроприводе. Выбор электродвигателя по механическим характеристикам Механические характеристики рабочих машин, соответствие их механическим характеристикам электродвигателей; классификация электродвигателей по способу сопряжения с рабочими машинами, по способу защиты от воздействия окружающей среды.

Нагревание и охлаждение электродвигателей. Режимы работы электродвигателей (длительный с постоянной и переменной нагрузкой, кратковременный, повторно-кратковременный); общее условие выбора двигателя по мощности. Метод эквивалентных величин (тока, мощности, момента) для выбора электродвигателя на длительный режим с переменной нагрузкой; выбор электродвигателя для кратковременного режима; выбор электродвигателя для повторно-кратковременного режима.

Схемы управления электродвигателями: общие сведения о схемах управления; магнитные пускатели (нереверсивный, реверсивный); примеры схем управления электродвигателя с применением релейноконтактной аппаратуры, с магнитными усилителями, с тиристорами.

Методические указания

Электрическим приводом (электроприводом) называется сочетание рабочего механизма машины, механической передачи и электродвигателя с аппаратурой для его управления.

Правильный выбор мощности двигателя имеет очень важное значение. При недостаточной мощности двигатель перегревается и не обеспечивает нормальную ра боту механизма; завышенная мощность двигателя снижает к.п.д. и cos j .

При изучении данной темы следует обратить внимание на выбор мощности двигателей в зависимости от их режимов работы. При неавтоматическом управлении все операции с двигателями, а именно : включение и выключение, изменение скорости и направления вращения, производятся вручную обслуживающим персоналом. Для этой цели в цепи двигателей устанавливают рубильники, выключатели, контроллеры, реостаты, а для защиты от перегрева – предохранители и автоматические выключатели.

Если управление производится без вмешательства обслуживающего персонала при помощи аппаратов управления и зависит лишь от характеристик аппаратов и их связи с производственным процессом, то оно называется автоматическим.

Аппараты автоматического управления: контакторы, реле, командо-аппараты.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какой режим работы двигателя называют продолжительным, кратковременным, повторно-кратковременным? Начертить диаграммы работы двигателя в этих режимах.

2. Как определить мощность двигателя при указанных режимах?

3. Перечислить пускорегулирующие аппараты для управления электродвигателем.

[1,2,3,4]

Тема 1.12. Передача и распределение электрической энергии

Студент должен иметь представление:

· о типовых схемах электрического снабжения потребителей электрической энергии,

· о назначении и роли защитного заземления.

Схемы электроснабжения потребителей электрической электроэнергии, общая схема электроснабжения, понятия об энергосистеме и электрической системе. Простейшие схемы электроснабжения промышленных предприятий; схемы осветительных электросетей.

Элементы устройства электрических сетей: воздушные линии, кабельные линии, электропроводки, трансформаторные подстанции.

Выбор проводов и кабелей: выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву; выбор сечений проводов и кабелей с учетом защитных аппаратов; выбор сечений проводов и кабелей по допустимой потери напряжения.

Некоторые вопросы эксплуатации электрических установок: компенсация реактивной мощности; экономия электроэнергии; защитное заземление в электроустановках; защита от статического электричества; контроль электроизоляции.

Методические указания

Электрическая энергия вырабатывается на гидравлических и тепловых станциях, а затем передается к потребителю.

Величина напряжения для передачи электрической энергии определяется с таким расчетом, чтобы при наименьшей стоимости передачи, при наименьшей затрате проводниковых материалов передача энергии происходила с достаточно малыми потерями.

При изучении данной темы следует обратить внимание на определение сечения и выбор марки провода или кабеля в зависимости от условий работы.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется энергетической системой?

2. Какие способы прокладки проводов и кабелей в цеховых сетях вам известны?

3. Расшифровать условные обозначения проводов и кабелей: АПР, ПРД, ААБГ, АВВГ, ААБ. Как выполняют заземляющее устройство на предприятии? Принцип его действия.

[1,2,3,4]

РАЗДЕЛ 2. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Тема 2.1 Электровакуумные лампы, газоразрядные и полупроводниковые приборы

Студент должен иметь представление:

· об устройстве, назначении, принципе действия электровакуумных ламп, газоразрядных приборов;

Знать:

· устройство, назначение, принцип действия, области применения полупроводниковых приборов;

Уметь:

· составлять простейшие электронные схемы

Устройство, принцип действия и применение электровакуумных ламп; электровакуумный диод, его вольт-амперная характеристика, параметры, область применения; электровакуумный триод, его устройство.

Газоразрядные приборы: с несамостоятельным дуговым разрядом, с тлеющим разрядом. Условные обозначения, маркировка.

Электрофизические свойства полупроводников; собственная и примесная проводимости. Электронно-дырочный переход и его свойства, вольт-амперная характеристика. Устройство диодов. Выпрямительные диоды; зависимость характеристик диода от изменения температуры. Обозначение и маркировка диодов. Использование диодов.

Биполярные транзисторы, их устройство, три способа включения. Условные обозначения и маркировка транзисторов.

Тиристоры: устройство, анализ процессов в четырехслойной полупроводниковой структуре; динисторы, тринисторы.

Области применения полупроводниковых приборов.

Методические указания

Электроникой называется область науки и техники, в которой рассматриваются:

· электронные и ионные процессы, происходящие в вакууме, газах, жидкостях, твердых телах и плазме, а также на их границах;

· устройство и свойства электровакуумных, ионных и полупроводниковых приборов;

· применение этих приборов, электронных цепей и установок в различных областях науки, промышленности и т.д.

Электронными называются приборы, в которых явление тока связано с движением только электронов при наличии в приборах высокого вакуума, исключающего возможность столкновения электронов с атомами газа. К этой группе приборов относятся, например, двух- и трехэлектродные электронные лампы, электронно-лучевые трубки и др.

Электронные приборы применяются в выпрямителях, усилителях, генераторах, приемных устройствах высокой частоты, а также в автоматике, телемеханике, измерительной и вычислительной технике.

Ионными называются приборы, в которых явление тока обусловлено движением электронов и ионов, полученных при ионизации газа или паров ртути электронами. К ним относятся газотроны, тиратроны, ртутные вентили и др. Ионные приборы отличаются от электронных значительной инерционностью процессов, обусловленных большой массой иона. Поэтому ионные приборы могут применяться в установках с частотой, не превышающей нескольких килогерц.

Полупроводниковыми называются приборы, в которых ток создается в твердом теле движением свободных электронов и «дырок». Преимущества полупроводниковых приборов: малые размеры, масса, расход энергии, значительная механическая прочность, большой срок службы и простота эксплуатации.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называют собственной и примесной проводимостью полупроводников?

2. Почему полупроводниковый диод используют как выпрямитель переменного тока?

3. Для чего нужно знать параметры диода?

4. Объяснить устройство транзистора, какие возможны схемы его включения.

5. Как устроен тиристор и для чего он применяется?

[1,2,3,5]

Лабораторная работа 8

Снятие входных и выходных характеристик транзистора.

Тема 2. 2 Фотоэлектронные приборы

Студент должен знать:

· устройство, назначение, принцип действия, основные характеристики фотоэлектронных приборов; области применения фотоэлементов

Фотоэлектронные явления (фотоэлектронная эмиссия, фотопроводимость полупроводников, фотогальванический эффект). Законы фотоэффекта. Работы А.Г.Столетова. Фотоэлементы с внешним и внутренним фотоэффектом. Устройство, принцип действия, основные характеристики и параметры ламповых фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей.

Фоторезисторы. Солнечные фотоэлементы и фотодиоды.Фототранзисторы. Условные обозначения фотоэлектронных приборов. Фотоэлементы в преобразовательных устройствах промышленных роботов (для обнаружения и определения величины изделия, обнаружения препятствия и т.п.).

Методические указания

Фотоэлементом называется электронно-вакуумный, полупроводниковый или иной электроприбор, электрические свойства которого (сила тока, внутреннее сопротивление или э.д.с.) изменяются под действием падающего на него светового излучения.

В зависимости от среды, в которой происходит движение электронов, фотоэлементы делятся на три класса:

· вакуумные,

· газонаполненные,

· полупроводниковые.

В этих приборах используется внешний фотоэффект или внутренний.

Внешний фотоэффект заключается в том, что источник излучения сообщает части электронов вещества дополнительную энергию, достаточную для выхода их из данного вещества в окружающую среду.

Внутренний фотоэффект заключается в том, что источник излучения вызывает увеличение энергии у части электронов вещества, ионизацию части атомов и образование новых носителей зарядов – свободных электронов и «дырок» , вследствие чего электрическое сопротивление уменьшается (фоторезисторы).

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем отличие внешнего фотоэффекта от внутреннего?

2. Почему полупроводники обладают фотоэлектронной эмиссией.

3. Назовите технические устройства, в которых применяются фотоэлектронные приборы.

[1,2,3,5]

Тема 2.3 Электронные выпрямители и стабилизаторы

Студент должен знать:

· виды выпрямителей (одно-, двухполупериодные), особенности схем.

Уметь:

· производить простейший расчет и выбор выпрямителя.

Основные сведения о выпрямителях. Структурная схема выпрямителя. Однофазные и трехфазные схемы выпрямления,принцип их работы. Постоянная и переменная составляющие выпрямленного напряжения. Соотношения между переменными и выпрямленными токами и напряжениями для различных схем выпрямления. Сглаживающие фильтры. Управляемые выпрямители.

Стабилизаторы напряжения и тока, их назначение, коэффициент стабилизации. Схемы электронных стабилизаторов напряжения и тока, их принцип работы.

Методические указания:

Выпрямление переменного тока, т.е. преобразование его в постоянный ток ,производится при помощи устройств, которые обладают весьма малым сопротивлением в прямом направлениии и очень большим сопротивлением в обратном направлении.

Устройства , обладающие таким свойством , называются электрическими вентилями.

Схемы выпрямления могут быть однополупериодными ,двухполупериодными ,трехфазные. Выпрямленное напряжение состоит из постоянной и переменной составляющих.

В большинстве случаев используется только постоянная составляющая напряжения (тока ) .Переменные составляющие обычно не только не используются , но приводят к потерям энергии ,вызывая уменьшение к.п.д. механизмов и устройств. Поэтому стремятся к уменьшению переменной составляющей, представляющей собой пульсации напряжения. Уменьшение пульсаций достигается применением сглаживающих фильтров.

Вопросы для самопроверки:

1. Какие электронные элементы можно использовать как выпрямители переменного тока?

2. Объяснить с помощью графиков работу одно-,двухполупериодных выпрямителей.

3. Для чего в схемах выпрямителей применяют сглаживающие фильтры

[1,3,5]

Лабораторная работа 9

Исследование одно-, двухполупериодного выпрямителя

Тема 2.4 Электронные усилители

Студент должен иметь представление:

· об основных схемах усилителей

Знать

:

· принцип работы усилителей напряжения, тока мощности;

Уметь

:

· читать электрические схемы усилителей.

Принцип усиления напряжения, тока, мощности. Назначение и классификация усилителей. Основные технические показатели и характеристики усилителей. Усилительный каскад. Динамические характеристики усилительного элемента; определение рабочей точки на нагрузочной линии, построение графиков напряжений и токов в цепи нагрузки. Каскады предварительного усиления, основные варианты оконечных каскадов. Варианты междукаскадных связей. Обратные связи и стабилизация режима работы каскада усилителя. Электронные реле.

Усилители постоянного тока. Импульсные усилители.

Методические указания :

Ламповые и полупроводниковые усилители ,называемые электронными усилителями , нашли самое широкое применение. Благодаря им появилась возможность создания высокочувствительных радиоприемников быстродействующих систем автоматического управления и регулирования и т.д.

Усилению подвергается электрическое напряжение , ток и мощность ; в зависимости от этого различают усилители напряжения тока и мощности .Следует оговорить , что во всех трех случаях происходит усиление мощности . Именно это отличает усилитель от других устройств , например , от трансформатора. Известно, что трансформатор тоже может усилить переменное напряжение или ток, но при этом соответственно ток или напряжение понижаются , так что мощность на выходе трансформатора никогда не может оказаться больше, чем мощность на входе ; наоборот , она всегда несколько меньше из-за потерь в трансформаторе

Мощность на входе усилителя создает источник входного напряжения (микрофон, антенна, различного типа датчики, предыдущий каскад усилителя и т.д.) – источник сигнала. Этот сигнал необходимо усилить , не изменяя по возможности его форму . Но мощность на выходе усилителя должна , как правило , превышать мощность источника сигнала. Для этого к усилителю необходимо подводить дополнительную энергию от другого источника ,называемого источником питания. Следовательно, в усилителе на самом деле используется энергия источника питания ,причем мощность на выходе усилителя ,конечно , меньше мощности ,затрачиваемой источником питания. Энергия же источника сигнала необходима лишь для того , чтобы изменить по своему подобию форму напряжения или тока источника питания.

Для подобного преобразования мощности , получаемой от источника питания , в усилителе необходимо иметь специальный усилительный элемент , в котором энергия источника сигнала регулировала бы энергию источника питания. Бывают различные типы усилительных элементов : вакуумные (триоды, тетроды, пентоды), полупроводниковые (транзисторы),ионные (тиратроны) , электромеханические (реле и электромашинные усилители ), магнитные сверхпроводниковые и другие.

Вопросы для самоконтроля

:

1. Какие электронные элементы используют для построения усилительных каскадов?

2. Какие основные показатели характеризуют усилительный каскад?

3. В чем преимущество усилителя на транзисторах перед ламповым?

4. Что называют обратной связью и, как она влияет на режим работы усилителя?

[1,3,5]

Тема 2.5 Электронные генераторы и измерительные приборы

Студент должен знать

:

· назначение колебательного контура,

· переходные процессы зарядки и разрядки конденсатора.

Уметь

:

· использовать осциллограф в экспериментальных исследованиях различных процессов.

Колебательный контур: незатухающие и затухающие колебания. Электронные генераторы синусоидальных колебаний с трансформаторной, автотрансформаторной и емкостной связями.

Переходные процессы зарядки и разрядки конденсатора (без выхода), постоянная времени цепи. Генераторы пилообразного напряжения. Мультивибраторы. Триггеры.

Электронный осциллограф (структурная схема, принцип действия). Электронно-лучевая трубка с устройствами отклонения и фокусирования луча. Примеры использования осциллографа в экспериментальных исследованиях различных процессов.

Принцип действия электронного вольтметра, его основные узлы.

Методические указания:

Во многих случаях выходное напряжение вовсе не должно повторять форму входного, а, напротив, преобразовывать ее. В других случаях сигнал на вход электронного устройства не подается и оно должно само создавать сигнал той или иной формы , используя при этом энергию источников питания постоянного напряжения . Такие устройства носят название генераторов .

Рассмотрим три типа генераторов в зависимости от формы создаваемого ими сигнала : генераторы синусоидального напряжения, пилообразного напряжения и прямоугольного напряжения . Существуют и др. типы генераторов . Однако ранне указанные часто применяются в самых разнообразных электронных устройствах .

Для создания синусоидального напряжения можно использовать различные методы , но наиболее простым является применение колебательного контура , который , раз возбудившись , сам создает колебания синусоидальной формы .Необходимо только сделать так , чтобы эти колебания не затухали .

Для создания в контуре незатухающих колебаний последовательно или параллельно с ним включают источник переменного напряжения частотой , равной собственной частоте контура .Генератор, принимающий напряжение от внешнего источника , называется генератором с посторонним возбуждением .

Пилообразным напряжением называется напряжение , которое нарастает или спадает со скоростью , близкой к постоянной в течение относительно большого промежутка времени , после чего оно быстро возвращается к своему первоначальному значению.

Генераторы пилообразного напряжения применяются в электронных осциллографах, в радиолокационных станциях и телевизорах.

Под действием пилообразно изменяющегося напряжения, подаваемого на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки , происходит перемещение электронного луча по горизонтали с постоянной скоростью .

Во всех случаях получения пилообразного напряжения используются процессы заряда и разряда конденсатора.

Мультивибратором называется генератор несинусоидальных колебаний, имеющих форму, близкую к прямоугольной. Слово мультивибратор означает генератор многих колебаний, поскольку импульсы прямоугольной формы состоят из бесчисленного числа частот гармоник различных частот. Мультивибраторы могу быть использованы для различных целей: для генерирования колебаний прямоугольной формы, деления частоты, изменения длительности импульсов и т.д.

Мультивибраторы могут работать в различных режимах. При автоколебательном режиме частота колебаний определяется только параметрами схемы самого мультивибратора. В режиме синхронизации частота колебаний зависит не только от параметров схемы мультивибратора, но и от частоты и параметров колебаний, подводимых к мультивибратору извне . Работа мультивибратора в ждущем режиме начинается только от момента получения извне запускающего импульса .

Достоинством мультивибратора является большая крутизна фронтов генерируемых импульсов, что часто является необходимым для точной работы различных устройств . Наибольшую крутизну имеет задний фронт импульсов . Поэтому в тех случаях , когда достаточно использовать один из фронтов , целесообразно использовать задний фронт импульса.

Триггером называется спусковое устройство , обладающее двумя устойчивыми состояниями равновесия . Выходные величины ( напряжение , ток) триггера изменяются скачкообразно при получении им входного сигнала , подобно тому как это происходит при замыкании и размыкании реле.

Преимуществом их по сравнению с обычными электромеханическими реле является то , что скорость срабатывания у них в тысячи и десятки тысяч раз больше , чем у электромеханических реле . Кроме того , они не имеют контактов , которые подвержены относительно быстрому износу . К недостаткам относятся малая величина рабочего тока . Триггеры являются одним из основных элементов электронных счетных машин .

Триггеры могут выполняться на лампах , тиратронах с горячим и холодным катодом и на транзисторах.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите основные электронные измерительные приборы.

2. Для чего применяется мультивибратор?

3. Объяснить принцип работы и применение триггера.

4. Как устроена электронно-лучевая трубка?

[1,3,5]

Тема 2. 6 Электронные устройства автоматики и вычислительной техники

Студент должен знать:

· Схему включения треггера: диаграмму состояния триггера

Принцип работы триггера. RS-, T-, D-триггер.

Одноконтактный, двухконтакотный тргиггер. Регистры, сетчики, сумматоры.

Примеры электронных устройств ЭВМ.

Методическое указание:

Логические интегральные микросхемы (ИМС) служат для операций с дискретными сигналами ,принимающими два значения , например ,высокий и низкий (нулевой) потенциалы. Одному из уровней сигнала приписывается символ 1 , другому – 0.

Каждая серия логических элементов содержит несколько типов логических схем , реализующих различные логические функции (И,ИЛИ,НЕ)

Упрощенная структурная схема ЭВМ содержит следующие устройства: арифметическое устройство , запоминающие устройства , устройства управления , пульт управления, устройства ввода и вывода ,которые относятся к внешним устройствам , как и внешние запоминающее устройство .

Арифметическое устройство (АУ) преназначено для выполнения основных арифметических и логических операций. В состав арифметических устройств входят сумматоры ,регистры ,логические элементы.

Сумматор- основной узел арифметического устройства , он состоит из тригеров с логическими элементами . В арифметических устройствах применяют накапливающие сумматоры , в которых слагаемые поступают на входы последовательно и комбинационные , в которых слагаемые поступают одновременно.

Подсчет импульсов в двоичном коде осуществляется счетчиками. Они строятся на основе тригеров. Счетчики могут работать в режиме суммирования и в режиме вычитания . В первом случае единица переноса на выходе какого-либо разряда возникает при переходе этого разряда из единичного состояния в нулевое , а во втором –единица переноса возникает при переходе разряда из нулевого состояния в единичное .

Регистры- устройства, предназначенные для записи, хранения и выдачи в соответствующие цепи ЭВМ двоичного кода числа. Регистры собирают из триггеров, число которых соответствует числу разрядов в машинном слове (цифровом коде). Запоминающее устройство (ЗУ) или память предназначена для приема, хранения и выдачи исходных данных: команд,

чисел ,промежуточных и конечных результатов вычислений.

Устройство управления (УУ) предназначено для управления, выполнения алгоритма вычислений.

Устройство ввода-вывода (УВВ) является внешним, или переферийным устройством ЭВМ. Оно предназначено для преобразования информации на машинный язык в устройстве ввода и обратного преобразования в устройстве вывода. Число внешних устройств современных ЭВМ сильно расширилось . Созданы специальные унифицированные устройства управления вводом-выводом – каналы ввода –вывода (КВВ). КВВ соединяются с ОЗУ по средством унифицированной системы связей ,называемой интерфейсом ОЗУ.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие основные логические элементы используют в ЭВМ?

2. Назвать области применения информационных технологий

[1,3,5]

Тема 2.7 Интегральные схемы микроэлектроники

Студент должен иметь представление:

· о соединении элементов и оформлении микросхем;

Знать:

· классификацию, маркировку интегральных схем микроэлектроники.

Общие сведения. Понятия о гибридных, толстопленочных, тонкопленочных, полупроводковых интегральных схемах. Технология изготовления микросхем. Соединение элементов и оформление микросхем. Классификация, маркировка и применение микросхем.

Методические указания

Современные ЭВМ строят на элементах ,реализованных методами микроэлектроники . Цели микроминиатюризации элементов : снижение объема и массы при одновременном повышении быстродействия и надежности. Основные технологические способы микроминиатюризации элементов следующие :

1. Микромодульная технология (ММТ) ,которая использует дискретные миниатюрные элементы.

2. Тонкопленочная технология (ТПТ) , которая использует процессы осождения или напыления на изолирующие подложки проводящих и полупроводящих пленок.

3. Интегральная тенхнология (ИТ) , которая обеспечивает изготовление компонентов в виде отдельных областей в полупроводниковых материалах , обладающих характеристиками дискретных радиокомпонентов. Все межкомпонентные соединения выполняются совместно с компанентами.

4. Гибридные технологии (ГТ) , которые используют интегральные и тонкопленочные технологические процессы. В логических элементах , выполненных по ГТ , активные компоненты реализуются на основе кремниевых кристаллов , а для пассивных используются тонкие пленки.

В последние годы в микроэлектронике возникло новое направление – молекулярная электроника. Это направление связано с использованием свойств отдельных молекул или комплексов молекул.

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем заключается принцип элементарной интеграции.

2. Чем отличается гибридная технология от полупроводниковой интегральной микросхемы.

3. Какие степени интеграции вы знаете?

4. Какими преимуществами обладает микросхема?

[3,5]

Тема 2.8 Микропроцессоры и микро ЭВМ

Студент должен иметь представление:

· о микропроцессах и микро-ЭВМ ( место в структуре вычислительной техники для комплексной автоматизации управления производством; архитектура и функции; примеры применения микропроцессорных систем)

Микропроцессоры и микро ЭВМ, их место в структуре вычислительной техники для комплексной автоматизации управления производством, в информационно-измерительных системах в технологическом оборудовании.

Архитектура и функции микропроцессоров; типовая структура микропроцессора и ее состовляющие; вспомогательные элементы микропроцессоров; устройство управления, стековая память.

Полупроводниковые запоминающие устройства (ЗУ): классификация ЗУ; основные качественные показатели.

Интерфейс в микропроцессорах и микро-ЭВМ; обмен информацией между ЗУ и устройствами ввода и вывода; устройство ввода и вывода интерфейса.

Периферийное оборудование микро-ЭВМ, устройство ввода-вывода, системы отображения информации; специализированные периферийные устройства.

Серийно выпускаемые микропроцессорные комплекты (МКП), микро-эвм, программное обеспечение, стандартизация в области МКП; примеры применения микропроцессорных систем.

Методические указания:

Микропроцессоры – это обрабатывающее и управляющее устройство , выполненное с использованием технологий больших интегральных схем (БИС) и обладающие способностью выполнять под программным управлением обработку информации , включая ввод и вывод информации , принятие решений , арифметические и логические операции.

В состав микропроцессора входят арифметико-логическое устройство , схема управления и синхронизации ,регистр – аккумулятор, сверхоперативное запоминающее устройство , программный счетчик , адресный стек , регистр команд и дешифратор кода операции , схема управления памятью и вводом-выводом.

Микро-ЭВМ – это вычислительная и управляющая система , выполненная на основе микропроцессора , в состав которой входят программная памят , память данных ( оперативное запоминающее устройство ) ,устройство ввода-вывода ,генератор тактовых сигналов ,а также другие устройства ,выполненные с использованием БИС или элементов с меньшей степенью интеграции.

МП и микро-ЭВМ имеют два основных направления применения : первое- традиционное для средств ВТ и второе – нетрадиционное , в котором до появления МП использование средств ВТ не предполагалось , в системах управления технологическими процессами , в измерительных приборах и др.

Микро-ЭВМ имеют ряд преимуществ по сравнению с мини-ЭВМ : достаточно мощная система команд с развитой системой адресации , многоуровневая система прерываний и малое время реакции на запросы , наличие каналов прямого доступа памяти , периферийный интерфейс в виде одной или нескольких БИС ввода-вывода .Микро-ЭВМ имеют на порядок лучшее показатели , чем мини-ЭВМ , по отношению стоимости к числу команд или к числу регистров общего назначения.

Микро-ЭВМ уступают мини-ЭВМ по следующим показателям: меньшая разрядность и в два-три раза меньшее быстродей -ствие.

Применение микро-ЭВМ в системах управления, в измерительных приборах и др. определятся следующими основными преимуществами по сравнению с устройствами с жесткой структурой : значительно большая гибкость , простота конструкций , меньшая стоимость , более высокая надежность. Данные преимущества систем на основе МП обусловили их применение вместо систем в жесткой структурой как основное направление применения .

Вопросы для самоконтроля:

1. Привести пример программного управления технологическим процессом на производстве.

2. Как осуществляется программирование задачи при ее решении на ЭВМ.

[5,8]

3.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Номер темы	Номер и наименование работы (занятия)	Количество аудиторных часов
1	2	3
Тема 1.2	Лабораторная работа 1. Изучение соединений резисторов и проверка законов Ома и Киргофа	1
Тема1.4	Лабораторная работа 2. Исследование методов измерения сопротивлений с применением омметров, измерительных мостов, мегамметров.	1
Тема 1.5	Лабораторная работа 3. Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью (емкостью)	1
Тема 1.6	Лабораторная работа 4. Исследование трехфазной цепи при соединении приемников электроэнергии звездой и треугольником.	2
Тема 1.7	Лабораторная работа5. Исследование режимов работы трансформатора	2
Тема 1.8	Лабораторная работа 6. Снятие характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.	2
Тема 1.9	Лабораторная работа 7. Испытание генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.	2
Тема 2.1	Лабораторная работа 8. Снятие входных и выходных характеристик транзистора.
Тема 2.3	Лабораторная работа 9. Исследование одно-, двухполупериодного выпрямителя.	2

4 ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задача 1

Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи с указанием сопротивлений резисторов приведена на соответствующем рисунке.

Номер рисунка, заданные значения одного из напряжений или токов и величина , подлежащая определению, приведены в табл. 1. Всюду индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует это напряжение. Например, через резистор R3
проходит ток I3
и на нем действует напряжение U3
. Определить также мощность, потребляемую всей цепью, и расход электрической энергии цепью за 8 ч. работы.

Пояснить с помощью логических рассуждений характер изменения электрической величины , заданной в таблице вариантов (увеличится, уменьшится, останется без изменения ), если один из резисторов замкнуть накоротко или выключить из схемы . Характер действия с резистором и его номер указаны в табл. 1. При этом считать напряжение UAB
неизменным . При трудностях логических пояснений ответа можно выполнить расчет требуемой величины в измененной схеме и на основании сравнения ее в двух схемах дать ответ на вопрос .

Указание.
См. решение типового примера 1

Таблица 1

Номер варианта	Номер рисунка	Задаваемая величина	Определить	Действие с резистором		Измерение какой величины рас- смотреть
Номер варианта	Номер рисунка	Задаваемая величина	Определить	Замыкае-тся нако- ротко	Выключается из схемы	Измерение какой величины рас- смотреть
01	1	UAB =100B	I3	R1	-	I5
02	1	I1 =- 20A	I4	-	R4	U5
03	1	U2 =- 30B	I5	R5	-	I1
04	1	I5 =- 10A	UAB	-	R2	I5
05	1	UAB =50B	I1	R2	-	U3
06	1	I2 = 3,75A	I5	-	R5	U1
07	1	I4 =- 5A	UAB	R4	-	I3
08	1	U5 =- 30B	I1	-	R3	U4
09	1	I3 =- 1,25A	U1	R3	-	I2
10	1	UAB =80B	U4	-	R4	I5
11	1	I3 =- 1A	U5	R2	-	U1
12	1	U1 =- 20B	I4	-	R5	I4
13	1	I5 =- 5A	UAB	R5	-	U1
14	1	I1 =- 12A	I3	-	R2	U4
15	1	U5 =- 60B	I1	R1	-	U5
16	1	UAB =5B	U4	-	R5	I3
17	1	I2 =- 3A	I5	R4	-	U1
18	1	U2 =- 12B	U1	-	R4	I5
19	1	U4 =- 36B	I1	R4	-	U5
20	1	I4 =- 12A	UAB	-	R4	U5
21	2	UAB =50B	I3	R1	-	I6
22	2	I2 =- 2A	UAB	-	R2	U1
23	2	I1 =- 5A	U4	R3	-	I1
24	2	U5 =- 18B	I1	-	R6	I2
25	2	I3 =- 1,2A	UAB	R5	-	U1
26	2	I5 =- 6A	I1	-	R3	U2
27	2	UAB =80B	I6	R1	-	U5
28	2	I6 =- 3A	U1	-	R5	U1
29	2	U4 =- 10B	UAB	R3	-	I6
30	2	U1 =- 20B	I4	-	R2	I5
31	2	I4 =- 2A	UAB	R6	-	I1
32	2	U2 =- 30B	I1	-	R4	I5
33	2	I2 =- 4A	U1	R5	-	U3
34	2	U3 =- 20B	UAB	-	R6	U1
35	2	UAB =- 60B	I5	R4	-	I4
36	2	I1 =- 20B	I4	-	R3	U5
37	2	U6 =- 24B	U1	R6	-	I2
38	2	U1 =- 40B	I6	-	R5	I4
39	2	I6 =- 6A	UAB	R4	-	U1
40	2	UAB =- 120B	I5	-	R2	U6
41	3	I1 =- 12A	U6	R1	-	U3
42	3	I4 =- 3A	UAB	-	R2	U1
43	3	UAB =- 120B	I6	R2	-	I1
44	3	U3 =- 24B	UAB	-	R 6	I3
45	3	I6 =- 4A	U1	R6	-	U2
46	3	I1 =- 24A	I4	-	R3	I2
47	3	UAB =- 30B	U5	R1	-	I4
48	3	U1 =- 96B	I2	-	R4	I1
49	3	I5 =- 2A	I1	R3	-	U1
50	3	UAB =- 60B	I3	-	R2	I3
51	3	U2 =- 12B	UAB	R5	-	I3
52	3	I1 =- 3A	U6	-	R5	U1
53	3	I2 =- 6A	I1	R1	-	I6
54	3	I4 =- 3A	I1	-	R3	U5
55	3	UAB =- 60B	I2	R3	-	I2
56	3	I5 =- 4A	UAB	-	R4	I3
57	3	U4 =- 36B	I1	R4	-	U1
58	3	I3 =- 2A	UAB	-	R 5	I1
59	3	U5 =- 120B	U1	R6	-	U5
60	3	I1 =- 24A	UAB	-	R2	U6
61	4	I1 =- 50A	I3	R3-	-	U4
62	4	I2 =- 15A	UAB	-	R6	I2
63	4	U3 =- 120B	I4	R1	-	U3
64	4	UAB =- 250B	I1	-	R4	I2
65	4	I6 =- 8A	U1	R4	-	U1
66	4	I4 =- 4A	I2	-	R2	I1
67	4	I5 =- 4,8A	UAB	R6	-	I2
68	4	U1 =- 200B	I6	-	R5	U1
69	4	U4 =- 48B	UAB	R3	-	I6
70	4	I5 =- 6A	U2	-	R6	I2
71	4	I3 =- 2,4A	UAB	R5	-	U1
72	4	UAB =- 200B	I5	-	R3	I1
73	4	I1 =- 20A	I4	R1	-	U6
74	4	I3 =- 20A	UAB	-	R2	I4
75	4	U4 =- 120B	I2	R3	-	U5
76	4	I1 =- 25A	UAB	-	R4	I5
77	4	UAB =- 60B	I4	R5	-	I2
78	4	U5 =- 120B	U1	-	R5	U4
79	4	I6 =- 10A	I1	R 1	-	I4
80	4	UAB =- 500B	U4	-	R6	U1
81	5	I5 =- 1A	UAB	R3	-	I1
82	5	U4 =- 12B	U1	-	R2	U6
83	5	I3 =- 6A	UAB	R5	-	U4
84	5	UAB =- 60B	I1	-	R4	I3
85	5	I1 =- 24A	UAB	R1	-	U6
86	5	U1 =- 54B	I6	-	R6	U1
87	5	I6 =- 3A	U1	R4	-	I2
88	5	U5 = 12B	I2	-	R3	I1
89	5	I1 =- 12A	UAB	R6	-	U1
90	5	U2 =- 36B	U1	-	R5	I2
91	5	I6 =- 4,5A	I1	R5	-	I3
92	5	U5 =- 24B	U1	-	R2	U4
93	5	U3 =- 24B	UAB	R3	-	I4
94	5	I2 =- 8A	I5	-	R5	I3
95	5	U6 =- 12B	I1	R2	-	I6
96	5	I4 =- 6A	U3	-	R6	I2
97	5	I3 =- 4A	UAB	R4	-	U5
98	5	I1 =- 18A	U5	-	R4	I1
99	5	UAB =- 90B	I6	R1	-	I4
100	5	I2 =- 4A	U5	-	R3	U6

Задача 2

Цепь переменного тока содержит различные элементы( резисторы, индуктивности, емкости), включенные последовательно. Схема цепи приведена на соответствующем рисунке. Номер рисунка и значения сопротивлений всех элементов, а также один дополнительный параметр заданы в табл. 2.

Начертить схему цепи и определить следующие величины, относящиеся к данной цепи, если они не заданы в табл. 2: 1) полное сопротивление z; 2) напряжение U, приложенное к цепи; 3) ток I; 4) угол сдвига фаз j (по величине и знаку ) ; 5) активную P, реактивную Q и полную S мощности цепи. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить ее построение. С помощью логических рассуждений пояснить характер изменения ( увеличится, уменьшится, останется без изменения )тока, активной, реактивной мощности в цепи при увеличении частоты тока в два раза. Напряжение, приложенное к цепи, считать неизменным.

Указание
. См. решение типового примера 2

Таблица2

№ ва-

рианта

№ ри-

сунка

R1
,

Ом

R2
,

Ом

xL1
,

Ом

xL2
,

Ом

xC1
,

Ом

xC2
,

Ом

Дополнительный

параметр

QL1
=150

вар

U=40 B

I=5 A

PR1
=150 ВТ

S=360 B*A

I=4 A

P=200 Вт

U=80 В

I=2 А

Q=-192вар

U=50 В

I=4 А

UR1
=20 В

S=320 В*А

P=400 Вт

S=160 В*А

I=4 А

P=54 Вт

S=180 В*А

P=256 Вт

I=5 А

P=24 Bт

S=250 В*А

QL1
=80вар

Q=64вар

U=40 В

UL1
=60 В

Q=75вар

UR2
=24 В

QL1
=16вар

P=800 Вт

QC1
=-160вар

P=100 Вт

I=2 А

U=60 В

Q=-300вар

UC2
=15 В

UR1
=60 В

QС2
=-256вар

UС1
=40 В

S=500 В*А

QL1
=500вар

QC1
=-100вар

U=100 В

I=4 А

P=48 Вт

Q=-400вар

UС1
=16 В

Q=-48вар

S=80 В*А

Примечание

. В табл. 2 индексы буквенных обозначений следует понимать как:QL1
-реактивная мощность в первом индуктивном сопротивлении;QC1
-то же, но в емкостном сопротивлении;PR1
-активная мощность в первом активном сопротивлении;UR1
,UL1
,UC1
-падения напряжения соответственно в первом активном, индуктивном, первом емкостном сопротивлениях.

Задача 3

По заданной векторной диаграмме для цепи переменного тока с последовательным соединением элементов (резисторов, индуктивностей и емкостей) начертить эквивалентную схему цепи и определить следующие величины:

1)сопротивление каждого элемента и полное сопротивление цепи z
;

2)напряжение U
,приложенное к цепи;

3)угол сдвига фазj j
(по величине и знаку);

4)активную, реактивную и полную мощности (P,Q,S
) цепи.

С помощью логических рассуждений пояснить характер изменения (увеличится, уменьшится, останется без изменения), ток и угол сдвига фаз (по величине и знаку) при уменьшении частоты тока в два раза. Напряжение, приложенное к цепи, считать неизменным. Данные для своего варианта принять из таблицы 3

Указание.

См. решение типового примера 3

Таблица 3

№ ва-

рианта

№ ри-

сунки

U1
,

U2
,

U3
,

U4
,

U5
,

100

Задача 4

Для освещения трех одинаковых участков производственного помещения установили люминесцентные лампы мощностью Pл
=40 Вт каждая. Общее число ламп в помещении n распределено поровну между участками. Лампы рассчитаны на напряжение Uл
; линейное напряжение трехфазной сети равно Uном
. Каждый участок получает питание от одной фазы сети при соединении ламп звездой, либо от двух соответствующих фаз при соединении ламп треугольником. Для работы ламп использованы специальные пускорегулирующие аппараты, содержащие катушки со стальными магнитопроводами, поэтому коэффициент мощности ламп меньше единицы: cosφ=0,95

Выбрать необходимую схему присоединения ламп к трехфазной сети (звездной или треугольником) и начертить ее. Определить линейные токи Iл
в проводах сети , питающие лампы при равномерной нагрузке фаз. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить ее построение. Какая активная энергия будет израсходована всеми лампами за 8ч. работы?

Данные для своего варианта взять из таблицы 4

Таблица 4

№ варианта	n, шт.	Uл , В	U ном , В	№ варианта	n. шт.	U л , В	U ном , В
01	120	220	380	51	180	127	220
11	90	127	220	61	240	220	220
21	150	220	220	71	360	220	380
31	60	127	220	81	420	220	220
41	300	220	220	91	270	127	220

Задача 5

Каждая фаза трехфазного симметричного потребителя (электродвигатель переменного тока)рассчитана на фазное напряжение U
ф

имеет активное r
ф

и индуктивное Хф
сопротивления. Номинальное напряжение

U ном

1
. Выбрать схему соединения потребителя в зависимости от номинального напряжения сети U ном
1

( звездой или треугольником) и начертить ее. Определить активную Р, реактивную Q и

Таблица 5

№варианта	Uф, В	Rф, Ом	Хф, Ом	U ном1, В	U ном2, В
02	220	8,5	5,25	380	220
12	380	17	10,5	380	660
22	127	34	21	220	127
32	220	4,25	2,6	220	380
42	380	5,4	2,6	660	380
52	127	13,5	6,55	127	220
62	380	7,2	3,5	660	380
72	220	18	8,7	380	220
82	127	22,5	10,9	220	127
92	220	10,2	6,3	220	380

полную S мощности ,расходуемые потребителем . Вычислить потребляемый ток .

Как нужно соединить фазы потребителя (звездой или треугольником )для включения его в сети с номинальным напряжением U ном 2
?

Вычислить линейные токи в проводах при таком включении . Данные для своего варианта взять из таблицы 5.

На основании вычисленных линейных токов при напряжениях U ном 1
и U ном2
сделать заключение о необходимых сечениях проводников для присоединения потребителя к сети .

Задача 6

В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением Uном
включили звездой разные по характеру сопротивления (см .рис.26-35).Определить линейные токи и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи .По векторной диаграмме определить числовое значение тока в нулевом проводе .Данные для своего варианта взять из таблицы 6

Какие сопротивления надо включить в фазы В и С приведенной схемы , чтобы ток в нулевом проводе стал равен нулю при неизменных значениях сопротивлений в фазе А ?

Указание.

См. решение типового примера 5

Таблица 6

№ варианта	№ рисунка	Uном ,B	№ варианта	№ рисунка	Uном ,В	№ варианта	№ рисунка	Uном , , В
03	26	380	43	30	220	83	34	660
13	27	220	53	31	660	93	35	380
23	28	660	63	32	380	-	-	-
33	29	380	73	33	220	-	-	-

Задача 7

В трехфазную четырехпроводную цепь включили трехфазную сушильную печь , представляющую собой симметричную активно-индуктивную нагрузку с сопротивлениями Rп
и Xп
, и лампы накаливания мощностью Rл
каждая. Обмотки печи соединины треугольником , лампы накаливания – звездой . Количество ламп в каждой фазе nA
, nB
, nC
задано.Номинальное напряжение сети Uном
.

Схема сети приведена на рис. 36. Определить показания амперметров А1, А2, А3, А4, А5 и вольтметра Vл
. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи для соединения ламп накаливания звездой, из которой найти числовое значение тока в нулевом проводе I0

( показание амперметра А0

). Данные взять из табл. 7.

Указание

. См. решение типового примера 9

Таблица 7

№ варианта	Rn , Ом	Х n ,Ом	Рл ,Вт	nA , шт	nB ,шт	nC ,шт	UНОМ ,В
04	4	3	200	50	80	30	380
14	6	8	300	40	30	60	220
24	12	16	500	20	40	30	380
34	3	4	200	80	50	40	220
44	8	6	150	100	60	50	220
54	16	12	300	50	70	40	380
64	32	24	500	30	40	60	380
74	8	6	150	80	100	50	220
84	4	3	300	60	40	30	380
94	24	32	200	40	80	80	220

Задача 8

Три одинаковых резистора с сопротивлениями R каждый соединили звездой включили в трехфазную сеть с линейным напряжением U НОМ1
и измерили потребляемые токи Iном1
Затем резисторы соединили треугольником включили в ту же сеть и измерили фазные Iф2
и линейные I л 2
токи. Определить во сколько раз при таком переключении изменились фазные и линейные токи и потребляемые цепью активные мощности ,т.е. найти отношения Iф2
/ Iном1,
I ном2
/I ном1
и Р2
/Р1 .
Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи присоединения резистров треугольником. Данные для своего варианта взять таблицы 8.

Таблица 8

Номер варианта	R,Ом	Uном1 ,B	Номер варианта	R,Ом	U,ном 1 ,B	Номер варианта	R,Ом	Uном1, B
05	10	380	45	40	220	85	10	660
15	20	220	55	60	660	95	10	220
25	30	660	65	7,6	380	-	-	-
35	20	380	75	5	220	-	-	-

Задача 9

По заданной векторной диаграмме для трехфазной цепи определить характер сопротивлений в каждой фазе (активное, индуктивное, емкостное, смешанное), вычислить значение каждого сопротивления и начертить схему присоединения сопротивлений к сети .Сопротивления соединены звездой с нулевым проводом .Пользуясь векторной диаграммой построенной в масштабе ,определить графически ток в

нулевом проводе. Данные для своего варианта взять из таблицы 9. Пояснить с помощью логических рассуждений ,как изменится ток в нулевом проводе при уменьшении частоты тока в два раза .

Указание

. См. решение типового примера 6

Таблица 9

Номер варианта	Номер рисунка	Номер варианта	Номер рисунка	Номер варианта	Номер рисунка
06	37	46	41	86	45
16	38	56	42	96	46
26	39	66	43	-	-
36	40	76	44	-	-

Задача 10

Трехфазная нагревательная печь состоит из трех одинаковых резистров сопротивлением RD
каждый соедененных звездой. Печь включена в сеть с линейным напряжением U ном
. Как следует изменить сопротивление резисторов, чтобы при их соединении треугольником и включении в ту же сеть линейные токи и потребляемые активные мощности остались прежними? Для случая соединения резисторов треугольником начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. Данные для своего варианта взять из табл.10.

Таблица 10

Номер варианта	RΔ, Ом	Uном, В	Номер варианта	RΔ ,Ом	Uном ,B	Номер варианта	RΔ, Ом	Uном, В
07	10	380	47	44	220	87	30	660
17	11	220	57	12	660	97	19	380
27	20	660	67	38	380	-	-	-
37	76	380	77	22	220	-	-	-

Задача 11

По заданной векторной диаграмме для трехфазной цепи определить характер сопротивлений во всех фазах ( активное, индуктивное , емкостное, смешанное), вычислить значения каждого сопротивления и начертить схему присоединения сопротивлений к сети. Сопротивления соединены треугольником. Закончить построение векторной диаграммы, показав на ней векторы линейных токов I А
, I B
, I C
.Данные для своего варианта взять из таблицы 11.

Указание.

См. решение типового примера

Таблица 11

Задача 12

С помощью элементов , приведенных на рис.57 , составить принципиальную схему включения двух трехфазных электродвигателей Д1 и Д2 и двух групп ламп накаливания Л1 и Л2 в трехфазную четырех проводную сеть .Электродвигатели и лампы включаются в сеть через автоматические выключатели А д1
и А д2
, и А л1
и А л2 .
Выключатели служат для включения и отключения потребителей и защиты электрической сети от токов короткого замыкания и токов перегрузки .Номинальное напряжение сети Uном
. Обмотка каждой фазы электродвигателя рассчитана на напряжение U д ;
номинальное напряжение ламп U л
. Эти величины заданы в таблице вариантов. В задаче необходимо выполнить следующее: 1) в зависимости от напряжения сети соответствующим образом соединить между собой обмотки каждого электродвигателя (в звезду или треугольник), показанные на рисунке в его корпусе, и присоединить их к сети; 2) соединить лампы в каждой группе с учетом их напряжений( в звезду или треугольник) и присоединить их к сети ; 3) принимая мощность лампы равной P л
, определить потребляемый лампой ток и начертить в масштабе векторную диаграмму для участка цепи , содержащего лампы. Данные для своего варианта взять из табл.12

Указание

. См. решение типового примера 4

Таблица 12

Номер варианта	Uном , В	U д , В	U л , В	P л , Вт	Номер варианта	U н ом , В	U д, В	U л, В	P л , Вт
09	380	380	220	300	59	127	127	127	300
19	220	220	127	200	69	220	220	220	500
29	380	220	220	150	79	380	220	220	300
39	220	127	220	500	89	220	127	127	100
49	380	220	220	200	99	127	127	127	150

Задача 13

В трехфазную трехпроводную сеть с линейным напряжением U ном
включили треугольником разные по характеру сопротивления (рис. 58-67). Определить фазные токи и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи . Из векторной диаграммы определить числовые значения линейных токов . Данные для своего варианта взять из табл. 13.

Как изменятся значения фазных и линейных токов и взаимное расположение векторов токов и напряжений при увеличении частоты тока в сети в два раза ?

Указание.

См. решение типового примера 7

Таблица 13

Номер варианта	Номер рисунка	Uном , В	Номер варианта	Номер рисунка	U ном , В	Номер варианта	Номер рисунка	U ном , В
10	58	220	50	62	380	90	66	660
20	59	380	60	63	660	100	67	220
30	60	660	70	64	220	-	-	-
40	61	220	80	65	380	-	-	-

Задача 14

Трехфазный трансформатор ,тип которого и номинальное напряжения обмоток заданы в табл. 14.1 ,имеет технические данные , приведенные в табл. 14.2 Соединение обмоток « звезда-звезда».Определить : 1) номинальные токи в обмотках ;2) коэффициент трансформации ; 3) ток холостого хода в амперах ; 4) напряжение короткого замыкания в вольтах ; 5) к.п.д при номинальной нагрузке и cos j2
=0.92. Почему при любой нагрузке трансформатора магнитный поток в сердечнике остается практически неизменным ?

Указание.

См. решение типового примера 10

Таблица 14.1

Номер варианта	Тип трансформатора	U 1н, кВ	U 2н , кВ	Номер варианта	Тип трансформатора	U1н, кВ	U 2н , кВ
01	ТМ-40/10	10	0,4	51	ТМ-1000/35	10	0,4
11	ТМ-1600/35	35	0,4	61	ТМ-250/10	6	0,23
21	ТМ-100/10	6	0,23	71	ТМ-1600/35	10	0,4
31	ТМ-160/10	10	0,4	81	ТМ-63/10	10	0,23
41	ТМ-400/10	10	0,69	91	ТМ-630/10	6	0,4

Таблица 14.2

Тип трансформатора	Sн, кВА	Верхний предел номинального напряжения обмоток		Потери мощности		Uк ,.%	I1 Х ,%
Тип трансформатора	Sн, кВА	Первичной , Uн, кВ	Вторичной, U 2 н ,кВ	Холостого хода Pх ,Вт	Короткого замыкания Pк , Вт	Uк ,.%	I1 Х ,%
ТМ-25/10	25	10	0,4	120-140	600-690	4,5-4,6	5
ТМ-40/10	40	10	0,4	170-200	880-100	4,5-4,7	4,5
ТМ-63/10	63	10	0,4	250-300	1280-1470	4,5-4,7	4
ТМ-100/10	100	10	0,4	340-410	1970-2270	4,5-4,7	3,5
ТМ-160/10	160	10	0,69	540-650	2650-3100	4,5-4,7	3
ТМ-250/10	250	10	0,69	780-950	3700-4800	4,5-4,7	3
ТМ-400/10	400	10	0,69	1080-1300	550-5900	4,5	2,5
ТМ-630/10	630	10	0,69	1600-1900	7600-8500	5,5	2,5
ТМ-630/35	630	35	11	1900-2300	7600-8500	6,5	3,5
ТМ-1000/35	1000	35	6,3	2600-3100	11600	6,5	2,6
ТМ-1600/35	1600	35	10,5	3500-4200	16500	6,5	2,2

Задача 15

Для работы предприятия необходима активная мощность P2
при коэффициенте мощности cosj 2.
Энергосистема ограничила потребление реактивной мощности до величины Q2
,в связи с чем предприятие установило конденсаторы на вторичном напряжении подстанции 0,4 кВ. Первичное напряжение равно U1
н
. Указанные величины заданы в табл. 15.1

Определить : 1) номинальную мощность трансформатора и определить его тип по табл.14.2 в двух случаях : а)до установки батареи , б) после ее установки ; 2) для указанных случаев коэффициент нагрузки трансформатора и его первичный и вторичный токи ; 3) необходимую мощность конденсаторной батареи и выбрать ее тип по табл.15.2 . Сделать заключение о целесообразности компенсации реактивной мощности .

Указание. См. решение типовых примеров 10,11

Таблица 15.1

Тип конденсатора	Uн , В	Qб , квар	Примечание
УК-0,38-110Н	380	110	Комплектные конденсаторные установки с регулированием отдаваемой мощности
УК-0,38-220Н	380	220
УК-0,38-320Н	380	320
УК-0,38-430Н	380	430
УК-0,38-540Н	380	540

Таблица 15.2

Номер варианта	P2 , кВт	Cos j2	Qэ ,квар	U1 н , кВ	Номер варианта	P2 , кВт	Cos j2	Qэ ,квар	U1 н , кВ
04	500	0,6	355	10	54	850	0,6	270	35
14	150	0,7	43	6	64	580	0,8	215	10
24	600	0,8	130	10	74	750	0,5	440	35
34	450	0,5	350	6	84	200	0,6	46	6
44	350	0,75	90	10	94	300	0,5	200	6

Задача 16

Для трехфазного трансформатора в таблице16 заданы тип и номинальные напряжения обмоток U1н
и U2н
. К трансформатору присоединен потребитель с полной мощностью S2
и коэффициентом мощности cos j2
. Определить : 1)номинальные токи в обмотках ; 2) токи , к.п.д и потери короткого замыкания трансформатора при фактической нагрузке . Почему вторичный ток трансформатора вызывает автоматический рост его первичного тока ? Технические данные даны в табл.14.2

Указание

. См. решение типового примера 10

Таблица 16

Номер варианта	Тип трансформатора	U 1н,кВ	U2н,кВ	S2,кВА	Cos j2
05	ТМ-630/35	35	0,69	580	0,95
15	ТМ-40/10	10	0,23	30	1,0
25	ТМ-100/10	6	0,4	75	0,9
35	ТМ-400/10	10	0,4	300	0,92
45	ТМ-1000/35	35	0,4	800	0,94

Задача 17

Обмотки трехфазного трансформатора рассчитаны на номинальные напряжения U 1
н
и U 2н
. Коэффициент трансформации его равен k ,а коэффициент нагрузки – k нг .Трансформатор отдает полезную мощность S 2
при коэффициенте мощности cosj 2
.Обмотки трансформатора соединены в звезду . Определить :1) номинальную мощность трансформатора ;2) номинальные токи в обмотках ; 3) к.п.д при фактической нагрузке . Значение потерь мощности холостого хода и короткого замыкания взять из табл.14.2 . Данные своего варианта взять из таблицы 17 . Начертить векторную диаграмму нагруженного трансформатора и пояснить ее построение.

Указание.

См. решение типового примера 10

Таблица 17

Номер варианта	U1 н , кВ	U2 н , кВ	K	K нг	S2 , кВА	cos j 2
56	-	0.69	8.7	0.7	440	0.85
66	-	10.5	3.33	0.6	960	0.92
76	10	0.23	-	0.8	200	1.0
86	-	0.69	51	0.85	850	0.95
96	35	6.3	-	0.9	1440	0.88

Задача 18

Трехфазный трансформатор имеет номинальную мощность Sн и номинальные напряжения обмоток U 1н
и U2н
Трансформатор питает нагрузку, активная мощность которой равна P 2
при коэффициенте мощности cosj2
.К.п.д. трансформатора при данной нагрузки составляет n .Определить для такого режима :

1) действительные токи в обмотках; 2) Суммарные потери мощности в трансформаторе .

Пользуясь данными табл.14.2 . проверить действительную величину суммарных потерь ,гарантированных заводом-изготовителем , и сделать соответствующее заключение . Начертить векторную диаграмму трансформатора в режиме холостого хода и пояснить ее построение . Данные к задаче приведены в табл.18

Указание.

См. решение типового примера 10

Таблица 18

Номер варианта	Sн, кВА	U 1н ,кВ	U 2н ,кВ	P 2 ,кВт	Cos j2	n
07	1000	35	6.3	720	0.9	0.985
17	400	10	0.4	380	0.95	0.982
27	250	6	0.4	149	0.85	0.982
37	1600	10	6.3	1265	0.93	0.988
47	630	10	0.4	482	0.85	0.982
57	400	6	0.69	252	0.9	0.985
67	1600	35	0.4	1080	0.9	0.99
77	1000	10	0.4	572	0.88	0.987
87	630	35	0.69	465	0.92	0.986
97	250	6	0.23	200	1.0	0.984

Задача19

В цехе установлены n электродвигателей одного типа каждый из которых потребляет мощность Pдв при коэффициенте мощности cos j дв ,и лампы накаливания суммарной мощностью Pл . Электродвигатели рассчитаны на напряжение 220 В. Электродвигатели и лампы работают одновременно . Определить необходимую мощность питающего трансформатора и выбрать его по табл.14.2. Начертить схему присоединения к трансформатору двух-трех электродвигателей и шести –девяти ламп. Данные для своего варианта взять из табл.19

Таблица 19

Номер варианта	n	Pдв ,кВт	Cos j дв	Pл , кВт	Номер варианта	n	Pдв ,кВт	Cos j дв	Pл , кВт
08	18	17	0,88	30	58	4	41	0,9	20
18	4	33,4	0,9	15	68	16	49,5	0,9	50
28	10	49,5	0,9	26	78	15	20,8	0,88	40
38	14	24,8	0,9	28	88	23	12,5	0,87	18
48	8	60	0,9	35	98	3	98	0,91	10

Задача 20

Трехфазный трансформатор имеет номинальную мощность Sн и номинальные токи I 1н
и I2н
.Магнитный поток в сердечнике равен Фм. Частота тока в сети f=50 Гц .Обмотки трансформатора соединены в звезду . Определить:

1) э.д.с обмоток E1
и E2
; 2) коэффициент трансформации k ; 3)числа витков обмоток w1
и w2
. Каково назначение измерительных трансформаторов тока и напряжения ? Привести схему включения приборов через такие трансформаторы . Данные для свего варианта взять из табл.20

Указание.

См. решение типового примера 10

Таблица 20

Номер варианта	Sн, кВА	I1н, А	I2н, А	Фм, Вб
59	1000	16,5	91,8	0,0225
69	400	23,1	578	0,018
79	160	14,7	231	0,0192
89	1600	26,4	88	0,025
99	630	36,5	910	0,021

Задача 21

Трехфазный трансформатор имеет номинальные напряжения обмоток U1н
и U2н
, номинальные токи в них I1н
и I2н
и коэффициент трансформации k .Сечение сердечника равно Q, а магнитная индукция в нем Вм . Частота тока в сети f=50 Гц .Обмотки трансформатора соединены в звезду .Определить :

1) номинальную мощность трансформатора Sн ; 2) э.д.с в обмотках E1
и E2
; 3) числа витков обмоток w1
и w2
.Принимая плотность тока в обмотка 2,5 А/мм2
,вычислить сечения проводов каждой обмотки . Данные для своего варианта взять из табл.21.Дать определение всем номинальным параметрам трансформатора.

Указание.

См. решение типового примера 10

Таблица 21

Номер варианта	U1н ,кВ	U2н ,кВ	I1н , А	I2н , А	k	Q ,м 2	Bм ,Тл
10	10	-	-	1445	25	4*10-2	1,4
20	6,3	-	5,78	-	15,75	9*10-3	1,2
30	-	0,69	-	336	14,5	3*10-2	1,5
40	-	6,3	10,4	58	-	3*10-2	1,2

Задача 22

К трехфазному трансформатору с номинальной мощностью Sном
и номинальным напряжением первичной Uном1
и вторичной Uном2
обмоток присоединена активная нагрузка Р2
при коэффициенте мощности cosj . Определить: 1) номинальные токи в обмотках Iном1
и Iном2
;

2) Коэффициент нагрузки трансформатора Âн
; 3) токи в обмотках I1
и I2
при фактической нагрузке ; 4) суммарные токи мощности SR при номинальной нагрузке ; 5) коэффициент полезного действия трансформатора при фактической нагрузке. Данные для своего варианта взять из табл.22

Каково назначение замкнутого стального магнитопровода в трансформаторе ? Почему магнитопровод должен иметь минимальный воздушный зазор и выполняться не сплошным , а из отдельных стальных листов , изолированных друг от друга лаком ?

Указание

. См. решение типового примера 10

Таблица 22.

№ варианта	Sном , *кВА**	Uном1 , кВ	Uном 2 , кВ	P2 , кВт	cos j 2
51	630	10	0.69	554	0.88
61	40	6	0.23	35	1.0
71	1600	10	0.4	1400	0.93
81	63	10	0.23	56	1.0
91	630	10	0.4	520	0.9

Задача 23

Генератор постоянного тока со смешанным возбуждением отдает полезную мощность P2
при токе I и работает при напряжении Uн .
Параллельная обмотка возбуждения включена через реостат на полное напряжение машины .Ток в цепи якоря Iя
,в параллельной обмотке возбуждения Iв
Э.д.с генератора E . Сопротивление нагрузки r н
,обмотки якоря r я
,последовательные обмотки возбуждения r пс
, параллельные обмотки возбуждения r в
.К.п.д. генератора hг

Мощность приводного двигателя равна Rд .
Начертить схему присоединения генератора к нагрузке и описать назначение всех ее элементов .Определить величины ,указанные в табл.23 . Вывести формулу э.д.с генератора постоянного тока .

Указание. См. решение типового примера 12,13

Таблица 23

Определяемые величины	Iя ,E , hг,r н	I,E,Pд, rв	Uн, E, rв ,pд	Uн, rя , rн, , Pд	Uн , , rя, Iя, ,P2	hг, , rпс , Iя,. rн,	P2 , , E, rв ,pд	Iя, , hг, E, Iв	rя, Iя, ,P2 , , rв	Iя, ,Pд, rпс ,. rн,
Ŋ г	-	0,85	0,8	0,9	0,82	-	0,8	-	0,87	0,85
rв , Ом	-	--	-	-	110	55	-	100	-	55
Rпс , Ом	0,2	0,08	0,1	0,08	0,15	-	0,3	0,2	0,15	-
Rя , Ом	0,25	0,12	0,12	-	-	0,08	0,4	0,3	-	0,2
Iв ,А	5	-	-	4	-	-	1	-	2	-
Iя ,А	-	77	48	100	-	-	12	-	-	-
I ,А	-	-	45,5	-	74,5	120	-	18	-	20
E ,В	-	-	-	460	238	235	-	-	230	115
Uн ,В	220	110	-	-	-	220	110	110	220	110
Pд кВт	5	-	-	-	20	30	-	2,5	10	-
P2 , кВт	4	8,07	10	42,3	-	-	-	-	-	-
Номер варианта	03	13	23	33	43	53	63	73	83	93

Задача 24

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором новой серии А4 имеет следующие величины :

Мощность Pн ,частоту вращения nн
,к.п.д h н
и коэффициент мощности cos j н
. Тип двигателя задан в табл.24.2 .Здесь же указана синхронная частота вращения n 1
.Взяв технические данные двигателя из табл.24.1,определить :

1) номинальное скольжение s н
; 2) номинальную силу тока I н
; 3) потребляемую активную мощность P1
; 4) суммарные потери мощности в двигателе åR ; 5) величину скольжения в момент пуска .Номинальное напряжение двигателя 380 В. Расшифровать условное обозначение двигателя. Рассказать о получении вращающегося магнитного поля в асинхронном двигателе.

Указание.

См. решение типовых примеров 14,15

Таблица 24.1

Тип двигателя	nн, ,об/мин	Rн ,.,кВт	hн, ,	cos j н	Iп/ Iн	Mп/ Mн	Mм/ Mн
4А90L2Y3	2880	3	0,85	0,88	6,5	2	2,2
4A100S2Y3	2880	5,5	0,88	0,91	7,5	2	2,2
4A112M2Y3	2900	7,5	0,88	0,88	7,5	2	2,2
4A132M2Y3	2900	11	0,88	0,9	7,5	1,6	2,2
4A160S2Y3	2930	15	0,88	0,91	7,5	1,4	2,2
4А160M2Y3	2900	18,5	0,89	0,92	7,5	1,4	2,2
4A160S2Y3	2940	22	0,89	0,91	7,5	1,4	2,2
4A180M2Y3	2920	30	0,9	0,92	7,5	1,4	2,2
4A200M2Y3	2940	37	0,9	0,89	7,5	1,4	2,2
4A225M2Y3	2940	45	0,91	0,9	7,5	1,4	2,2
4A250S2Y3	2950	55	0,91	0,92	7,5	1,2	2,2
4A250M2Y3	2960	75	0,91	0,89	7,5	1,2	2,2
4А250M2Y3	2960	90	0,92	0,9	7,5	1,2	2,2
4A100S4Y3	1425	3	0,82	0,83	6,5	2	2,2
4A100L4Y3	1425	4	0,84	0,84	6,5	2,2	2,2
4A112M4Y3	1450	5,5	0,86	0,85	7	2	2,2
44A132S4Y3	1450	7,5	0,88	0,86	7,5	2,2	2,2
4A132M4Y3	1450	11	0,88	0,87	7,5	2	2,2
4A160S4Y3	1460	15	0,89	0,88	7	2	2,2
4A160M4Y3	1460	18,5	0,9	0,88	7	2	2,2
4А180S4Y3	1470	22	0,9	0,9	7	1,4	2,2
4A180M4Y3	1470	30	0,91	0,9	7	1,4	2,2
4A200M4Y3	1475	37	0,91	0,9	7	1,4	2,2
4A200L4Y3	1475	45	0,92	0,9	7	1,4	2,2
4A225M4Y3	1470	55	0,93	0,9	7	1,4	2,2
4А250S4Y3	1480	75	0,93	0,99	7	1,4	2,2
4A250M4Y3	1480	90	0,93	0,91	7	1,2	2,2
4A112M6Y3	950	3	0,81	0,76	6	1,2	2,2
4A112B6Y3	950	4	0,82	0,81	6	1,2	2,2
4A132S6Y3	960	5,5	0,85	0,8	7	2	2
4А132M6Y3	960	7,5	0,86	0,81	7	2	2,2
4A160S6Y3	970	11	0,86	0,86	6	2	2
4A160M6Y3	970	15	0,88	0,87	6	1,2	2
4A180M6Y3	970	18,5	0,88	0,87	6	1,2	2
4A200M6Y3	980	22	0,9	0,9	6,5	1,2	2
4A200L6Y3	980	30	0,91	0,9	6,5	1,2	2
4A225M6Y3	980	37	0,91	0,89	6,5	1,2	2
4A250S6Y3	985	45	0,92	0,89	7	1,2	2
4A250M6Y3	985	55	0,92	0,89	7	1,2	2
4A280S6Y3	985	75	0,92	0,89	7	1,2	1,9
4A280M6Y3	985	90	0,93	0,89	7	1,2	1,9

Таблица 24.2

Номер варианта	Тип двигателя	N1 ,об/мин	Номер варианта	Тип двигателя	N1 ,об/мин	Номер варианта	Тип двигателя	N1 ,об/мин
02	4A160S2Y3	3000	32	4A132M4Y3	1500	62	4A160M6Y3	1000
12	4A100L4Y3	1500	42	4A200L2Y3	3000	72	4A200L6Y3	1000
22	4A132S6Y3	1000	52	4A250S4Y3	1500	82	4A160S4Y3	1500
-	-	-	-	-	-	92	4A2255M2Y3	3000

Задача 25

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором новой серии А4 имеет следующие номинальные величины : : мощность R н , частоту вращения nн , к.п.д h н
, коэффициент мощности cos j н
.Тип двигателя дан в табл.25 Синхронная частота вращения n1
. Частота тока в сети f=50 Гц . Взяв технические данные из табл.24.1 , определить : 1) потребляемую мощность P1
; 2) номинальную силу тока Iн
; 3) номинальный М н
, пусковой М п
и максимальный М м
моменты;4) частоту тока в роторе при нормальном режиме. Номинальное напряжение сети Uн
=380 В. Расшифровать условное обозначение двигателя.

Указание.

См. решение типовых примеров 14,15

Таблица 25

Номер варианта	Тип двигателя	N 1 , об/мин	М с ,Нм	U/U н
06	4A180M4Y3	1500	160	0,8
16	4A90L2Y3	3000	10	0,7
26	4A132S6Y3	1000	90	0,9
36	4A112M4Y3	1500	60	0,85
46	4A160S2Y3	3000	45	0,75

Задача 26

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работает в номинальном режиме и потребляет из сети мощность P1
при напряжении Uн
. Соответствующий этой мощности ток равен Iн
. Двигатель развивает момент М н
при частоте вращения n н
.Определить : : 1) номинальную мощность двигателя Rн ; 2) к.п.д h н
; 3) коэффициент мощности cos j н
.4) номинальное скольжение S н
; 5) число пар плюсов p двигателя . Начертить рабочие характеристики и пояснить каждую из них.

Указание.

См. решение типовых примеров 14,15

Таблица 26

Но мер вариан та	P 1 ,кВт	U н , В	I н , A	М н , Нм	N н , об/мин
55	49	660	48.8	452	950
65	12.5	220	36.6	36	2920
75	41	380	70	490	720
85	59	660	58	367	1430
95	24.8	380	41.8	286	735

Задача 27

Трехфазный асинхронный двигатель потребляет из сети мощность P1
Потери в статоре равны Pст
,в роторе – Pрот
, механические потери –P мех
.Синхронная частота вращения равна n1
. Скольжение ротора составляет s . Частота тока в сети f=50 Гц . Указанные заданы в табл.27.

Определить : 1) потребляемую мощность P2
;2) к.п.д h ;
3) электромагнитную мощность P эм
; 4) электромагнитный момент М эм
; 5)полезный момент (на валу ) М ; 6)число пар плюсов p .

Пояснить зависимость вращающего момента двигателя от скольжения .Почему кривая М=f (s) почему кривая имеет явно выраженный максимум.

Указание.

См. решение типовых примеров 14,15

Таблица 27

Номер варианта	P 1 ,кВт	P ст ,кВт	P рот ,кВт	P мех ,кВт	N 1, об/мин	S,%
09	20	1.2	0.6	0.2	1000	2.5
19	49	2.3	1.2	0.5	1500	4.
29	9.3	0.7	0.4	0.2	750	3.5
39	98	4,8	2,6	0,6	3000	6
49	4.9	0.5	0.3	0.2	1000	5

Задача 28

Для трехфазного асинхронного двигателя в табл.28 заданы следующие величины : суммарные потери в двигателе SR , ) синхронную частоту вращения n 1
, к.п.д h ,частота тока в роторе f 2
.Частота тока в сети f=50 Гц.

Определить :1) потребляемую P1
и полезную P2
мощности ;2) частоту вращения ротора n 2
,3) Скольжение s; 4) полезный момент М ; 5)число пар плюсов p .Как влияет величина угла сдвига фаз между током и э.д.с ротора на значение вращающего момента асинхронного двигателя и , в частности , на пусковой момент .

Указание.

См. решение типовых примеров 14,15

Таблица 28

Номер варианта	S R , кВт	h	N 1, об/мин	F2 , Гц
50	2,4	0,92	3000	2,5
60	1,8	0,85	1500	1,2
70	4	0,9	1000	1,6
80	1,05	0,79	750	2,2
90	1,26	0,82	3000	1,0
100	5,6	0,93	1500	2,4

Задача 29

Составить схему мостового выпрямителя, использовав диоды , параметры которых приведены в табл. 39. Мощность потребителя Pd
при напряжении питания Ud
.Пояснить порядок составления схемы для диодов с данными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл.29.

Указание.

См. решение типового примера 16.

Таблица 29

Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В
1	Д207	30	100	6	Д7Г	80	100
2	Д302	250	150	7	Д224	200	50
3	Д234Б	300	200	8	Д217	150	500
4	Д221	250	200	9	Д305	300	20
5	Д233Б	500	30	10	Д214	600	80

Задача 30

Составить схему трехфазного выпрямителя на трех диодах, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл.39. Мощность потребителя Pd
при напряжении питания Ud
. Пояснить порядок составления схемы для диодов с данными параметрами. Данные своего варианта взять из табл.30

Таблица 30

Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В
11	Д205	300	200	16	Д210	60
12	Д224А	600	40	17	Д303	300
13	Д222	400	200	18	Д214Б	400
14	Д218	200	400	19	Д242	800
15	Д243Б	600	150	20	Д244	500

Задача 31

Однополупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd
при напряжении Ud
. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов , параметры которых приведены табл. 39 для схемы выпрямителя и пояснить , на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл.31.

Указание.

См. решение типового примера 18

Таблица 31

Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В
21	Д211 Д226А Д304	30	20	26	Д242Б Д244А Д221	50	10
22	Д217 Д222 Д243Б	20	250	27	Д209 Д303 Д7Г	100	40
23	Д214А Д243Б КД202Н	60	80	28	Д224 Д302 Д205Б	20	80
								24	Д244 Д214Б Д302	40	60	29	Д214 КД202Н Д215Б	70	100
																25	Д210 Д221 Д242	30	120	30	Д243 Д214А Д226	150	50

Задача 32

Составить схему мостового выпрямителя, использовав диоды, параметры которых приведены в табл.39.Определить допустимую мощность потребителя, если величина выпрямительного напряжения Ud
. Данные для своего варианта взять из табл.32.

Указание.

См. решение типового примера 16

Таблица 32

Номер варианта	Тип диода	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Ud , В
31	Д214А	80	36	Д232	300
32	Д244Б	50	37	Д215	100
33	Д215Б	110	38	Д233Б	200
34	Д242Б	50	39	Д7Г	200
35	Д224	40	40	Д211	300

Задача 33

Двухполупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd
при напряжении Ud
.Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл.39 для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл.33

Указание.

См. решение типовых примеров 16,17

Таблица 33

Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В
41	Д243А Д226 Д231Б	400	80	46	Д244Б Д214 Д243Б	150	20
42	Д224А Д242 Д303	200	30	47	Д218 Д221 Д214А	30	50
43	КД202Н Д243 Д214А	300	60	48	Д302 Д205 Д244Б	60	40
44	Д224 Д214Б Д302	70	20	49	Д242А Д222 Д215Б	150	50
45	Д215А Д231 Д234Б	800	120	50	Д7Г Д217 Д242Б	20	150

Задача 34

Составить схему двухполупериодного выпрямителя, параметры которых приведены в табл.39. Мощность потребителя Pd при напряжении питания Ud. Пояснить порядок составления схемы для диодов с данными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл.34

Указание

. См. решение типовых примеров 16,17

Таблица 34

Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В
51	Д207	20	60	56	Д209	30	100
52	Д242Б	180	30	57	Д305	150	20
53	Д222	240	180	58	Д232	1000	200
54	Д303	400	80	59	КД202А	120	15
55	Д214А	800	50	60	Д226А	80	150

Задача 35

Трехфазный выпрямитель, собранный на трех диодах, должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd при напряжении Ud. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл.39, для схемы выпрямителя и пояснить , на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл.35

Указание.

См. решение типового примера 19

Таблица 35

Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В
61	Д224 Д207 Д214Б	90	30	66	Д305 Д302 Д222	100	40
62	Д215А Д234Б Д218	100	400	67	Д243А Д233Б Д217	600	200
63	Д244А Д7Г Д210	60	80	68	КД202А Д215Б Д205	150	150
64	Д232 КД202Н Д222	900	150	69	Д231Б Д242А Д221	400	80
65	Д304 Д244 Д226	200	40	70	Д242 Д226А Д224А	500	20

Задача 36

Составить схему однополупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл.39. Мощность потребителя Pd
при напряжении Ud
. Пояснить порядок составления схемы для диодов с данными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл.36

Указание

. См. решение типового примера 18

Таблица 36

Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В
71	Д217	40	250	76	Д233	300	200
72	Д215Б	150	50	77	Д209	20	100
73	Д304	100	50	78	Д244А	200	30
74	Д232Б	200	200	79	Д226	30	150
75	Д205	60	100	80	КД202А	40	10

Задача 37

Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл.39. Определить допустимую мощность потребителя, если величина выпрямленного напряжения Ud
. Данные для своего варианта взять из табл.37

Указание

. См.решение типовых примеров 16,17

Таблица 37

Номер варианта	Тип диода	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Ud , В
81	Д218	300	86	Д233Б	150
82	Д7Г	80	87	Д214Б	50
83	Д244	20	88	Д244А	30
84	Д226	200	89	Д205	100
85	Д222	160	90	Д215	120

Задача 38.

Мостовой выпрямительдолжен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd
при напряжении Ud
. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл.39, для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл.38

Указание.

См. решение типовых примеров 16,17

Таблица 38

Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В	Номер варианта	Тип диода	Pd , Вт	Ud , В
91	Д218 Д222 232Б	150	300	96	Д214 Д215Б Д224А	300	40
92	Д221 Д214Б Д244	100	40	97	Д205 Д217 Д302	100	150
93	Д7Г Д209 Д304	50	100	98	Д243А Д211 Д226	40	250
94	Д242Б Д224 Д226	120	20	99	Д214А Д243 КД202Н	500	100
95	Д215 Д242А Д210	700	50	100	Д303 Д243Б Д224	150	20

Таблица 39

Тип диода	I доп А	U обр , В	Тип диода	I доп А	U обр , В
Д7Г	0,3	200	Д217	0,1	800
Д205	0,4	400	Д218	0,1	1000
Д207	0,1	200	Д221	0,4	400
Д209	0,1	400	Д222	0,4	600
Д210	0,1	500	Д224	5	50
Д211	0,1	600	Д224А	10	50
Д214	5	100	Д224Б	2	50
Д214А	10	100	Д226	0,3	400
Д214Б	2	100	Д226А	0,3	300
Д215	5	200	Д231	10	300
Д215А	10	200	Д231Б	5	300
Д215Б	2	200	Д232	10	400
Д233	10	500	Д232Б	5	400
Д233Б	5	500	Д244	5	50
Д234Б	5	600	Д244А	10	50
Д242	5	100	Д244Б	2	50
Д242А	10	100	Д302	1	200
Д242Б	2	100	Д303	3	150
Д243	5	200	Д304	3	100
Д243А	10	200	Д305	6	50
Д243Б	2	200	КД202А	3	50
КД202Н	1	500

Методические указания к выполнению контрольной работы

Контрольная работа выполняется по вариантам, в которых указаны номера задач. Варианты и номера задач представлены в таблице 40.

При выполнении контрольной работы обратить внимание на соблюдение условных графических изображений, параметров и элементов электрических схем согласно ГОСТ – ам.

Условия задания переписываются полностью, дополняются схемой. Решают задачи по этапам, выписывая формулу, и используемую на данном этапе, затем подставляют числовые данные, записывают результат и размерность вычисляемых величин в международной системе единиц (СИ).

Контрольная работа выполняется в тетради чернилами, чётким почерком без исправлений и помарок. Обложка тетради оформляется согласно требованию учебного заведения.

К экзамену допускаются студенты, получившие положительную оценку за контрольную работу и выполнившие лабораторные работы.

Таблица 40

Номер варианта	Номер задач	Номер варианта	Номер задач	Номер варианта	Номер задач
1	1,2,4,14,29	34	1,2,7,15,32	67	1,3,10,18,35
2	1,2,5,24,29	35	1,2,8,16,32	68	1,3,11,19,35
3	1,2,6,23,29	36	1,2,9,25,32	69	1,3,12,20,35
4	1,2,7,15,29	37	1,2,10,18,32	70	1,3,13,28,35
5	1,2,8,16,29	38	1,2,11,19,32	71	1,3,4,22,36
6	1,2,9,25,29	39	1,2,12,27,32	72	1,3,5,24,36
7	1,2,10,18,29	40	1,2,13,21,32	73	1,3,6,23,36
8	1,2,11,19,29	41	1,2,4,14,33	74	1,3,7,15,33
9	1,2,12,27,29	42	1,2,5,24,33	75	1,3,8,26,36
10	1,2,13,21,29	43	1,2,6,23,33	76	1,3,9,17,36
11	1,2,4,14,30	44	1,2,7,15,33	77	1,3,10,18,36
12	1,2,5,24,30	45	1,2,8,16,33	78	1,3,11,19,36
13	1,2,6,23,30	46	1,2,9,25,33	79	1,3,12,20,36
14	1,2,7,15,30	47	1,2,10,18,33	80	1,3,13,28,36
15	1,2,8,16,30	48	1,2,11,19,33	81	1,3,4,22,37
16	1,2,9,25,30	49	1,2,12,27,33	82	1,3,5,24,37
17	1,2,10,18,30	50	1,2,13,28,33	83	1,3,6,23,37
18	1,2,11,19,30	51	1,3,4,22,34	84	1,3,7,15,37
19	1,2,12,27,30	52	1,3,5,24,34	85	1,3,8,26,37
20	1,2,13,21,30	53	1,3,6,23,34	86	1,3,9,17,37
21	1,2,4,14,31	54	1,3,7,15,34	87	1,3,10,18,37
22	1,2,5,24,31	55	1,3,8,26,34	88	1,3,11,19,37
23	1,2,6,23,31	56	1,3,9,17,34	89	1,3,12,20,37
24	1,2,7,15,31	57	1,3,10,18,34	90	1,3,13,28,37
25	1,2,8,16,31	58	1,3,11,19,34	91	1,3,4,22,38
26	1,2,9,25,31	59	1,3,12,20,34	92	1,3,5,24,38
27	1,2,10,18,31	60	1,3,13,28,34	93	1,3,6,23,38
28	1,2,11,19,31	61	1,3,14,22,35	94	1,3,7,15,38
29	1,2,12,27,31	62	1,3,5,24,35	95	1,3,8,26,38
30	1,2,13,21,31	63	1,3,6,23,35	96	1,3,9,17,38
31	1,2,4,14,32	64	1,3,7,15,35	97	1,3,10,18,38
32	1,2,5,24,32	65	1,3,8,26,35	98	1,3,11,19,38
33	1,2,6,23,32	66	1,3,9,17,35	99	1,3,12,20,38
				100	1,3,13,28,38

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Методические указания к решению задачи 1.

Решение этой задачи требует знания закона Ома для всей цепи и ее участков, первого закона Киргофа и методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов.

Пример 1.

Для схемы, приведенной на рис.1, определить эквивалентное сопротивление цепи RАВ
, токи в каждом резисторе и напряжение UАВ
, прилиженное к цепи. Заданы спротивления резисторов и ток I4
и R2
. Как изменятся токи в резисторах при а) замыкании рубильника Р1
; б) расплавлении вставки предохранителя Пр.4

В обоих случаях напряжение UАВ
остается неизменным.

Решение :

Задача относится к теме “Электрические цепи постоянного тока”. После усвоения условия задачи проводим поэтапное решение, предварительно обозначив стрелкой напрвление тока в каждом резисторе. Индекс тока должен соответствовать номеру резистора, по которому он проходит.

1. Определяем общее сопротивление разветвления R2, R3. Резисторы соединены параллельно, поэтому

Теперь схема цепи принимает вид, показанный на рис.1б.

2. Резисторе R2,3
и R5
соединены последовательно, их общее сопротивление

Соответствующая схема приведена на рис.1,в.

3. Резисторы R2
,3,5
и R4
соединены параллельно, их общее сопротивление

Теперь схема цепи имееи вид, приведенный на рис.1,г.

4. Находим эквивалентое сопротивление всей цепи:

5.Зная силу тока I4
, находим напряжени на резисторе R4
:

6.Находим падение напряжения на резисторе R5
:

Поэтому напряжение на резисторах R2,3

7.Определяем токи на резисторах R2 и R3:

Применяя первый закон Киргофа, находим ток в резисторе R1
:

8.Вычисляем падение напряжения на резисторе R1
:

9.Находим падение напряжения UАВ
, приложенное ко всей цепи:

или

10.При выключении рубильника P1
сопротивление R1
замыкается накоротко и схема цепи имеет вид, показанный на рис. 1,е. Эквивалентное сопротивление цепи имеет вид в этом случае

Поскольку напряжение UАВ
остается равным 100 В, можно найти токи на резисторах R4
и R5
:

;

Определим падение напряжения на резисторе R5

Поэтому напряжение на резисторах R2
,R3

Теперь можно найти токи в резисторах R2
и R3
:

;

Проверим правильность вычисления токов, используя первый закон Киргофа:

Однако

Таким образом, задача решена верно.

2.При расплавлении предохранителя Пр4 резистор R4
выключается и схема принимает вид, показанный на рис.1, ж.

Вычисляем эквивалентное сопротивление схемы :

Поскольку напряжение UАВ
остается неизменным, находим токи I1
и I5
:

Напряжение на резисторах R2
,R3

Находим токи I2
, I3

;

Сумма этих токов равна току I1
:

Методические указания к решению задач 2,3.

Эти задачи к неразветвленным цепям и ценям переменного тока.

Пример 2.

Активное сопротивление катушки Rк
=6 Ом, индуктивное Xl
=10 Ом. Последовательно с катушкой включено ативное сопротивление R=2Ом и конденсатор сопротивлением хс
=4 Ом (рис.2,а). К цепи приложено напряжение U=50В ( действующее значение). Определить :1) полное сопротивление цепи;2)ток;3)коэффициент мощности;4)активную, реактивную и полную мощности;5) напряжения на каждом сопротивлении. Начертите в масштабе векторную диаграмму цепи.

Решение:

1.Определяем полное сопротивление цепи

2.Определяем ток

3.Определяем коэффициент мощности цепи

по таблицам Брадиса находим j=360
50’ . Угол сдвига фаз j находим по синусу во избежание потери знака угла ( косинус является четной функцией)

4.Определяем активную мощность цепи

или

Здесь

5.Определяем реактивную мощность цепи

6.Определяем активную мощность цепи

или

7.Определяем падение напряжения на сопротивлениях цепи

; ; ;

Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и напряжения. Задаемся масштабом по току : в 1см – 1,0А и масштабом по напряжению : 1см- 10В. Построение векторной диаграмм ( рис.2,.б) начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали в масштабе

Вдоль вектора тока откладываем векторы падения напряжения на активных сопротивления UR
к
и UR
:

Из конца вектора UR
откладываем в сторону опережения вектора тока на 900
вектор падения напряжения UL
на индуктивном сопротивлении длиной .Из конца вектора UI
откладываем в сторону отставания от вектора тока на 900
вектор падения напряжения на конденсаторе UC
длиной . Геометрическая сумма векторов UR
к
, UR
, UL
и UC
равна полному напряжению U, приложенному к цепи .

Пример 3.

На рис. 3,а задана векторная диаграмма для неразветвленной цепи, ток I и падения напряжений на каждом сопротивлении ( U1
, U2
и т.д.) Определить характер и величину каждого сопротивления, начертить эквивалентную схему цепи, вычислить приложенное напряжение и угол сдвига фаз j.

Решение:

1.Из векторной диаграммы следует, что напряжение U1
отстает от тока на угол 900
. Следовательно, на первом участке включен конденсатор, сопротивление которого

Вектор напряжение на втором участке U2
направлен параллельно вектору тока, т.е. совпадает с ним по фазе. Значит, на втором участке включено активное сопротивление

Вектор напряжения на третьем участке U3
опережает вектор тока на угол 900
, что характерно для индуктивности, сопротивление которой

На четвертом участке включено активное сопротивление

Эквивалентная схема цепи приведена на рис. 3, б.

2.Из векторной диаграммы определяем значение приложенного напряжения и угол сдвига фаз:

;

Методические указания к решению задач 4-13.

Решение задач этой группы требует знания отчетливого представления об особенностях соединения источников и потребителей в звезду, треугольник, соотношениниях между линейными и фазными величинами при таких соединениях, а ткже умения строить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузках. Содержание задач и схемы цепей приведены в условиях задач, а данные к ним соответствующих таблицах. Для пояснения общей методики решения задач на трехфазные цепи, включая построение векторных диаграмм, рассмотрены типовые примеры 4-9.

Пример 4.

В трехфазную четырехпроводнуб сеть включены звездой лампы накаливания мощностью Р=300Вт каждая. В фазу А включили 30 ламп, фазу В- 50ламп и фазу С-20 ламп. Линейное напряжение сети Uном
= 380 В (рис.4,а). Определить линейные токи в фазах и начертить векторную диаграмму цепи, из которой найти числовое значение тока в нулевом проводе.

Решение :

1.Определяем фазные напряжения установки:

2.Находим фазные токи:

; ;

3.Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току: 1см- 20В и по напряжению 1см-100В. Построение диаграммы начинаем с векторов фазных напряжений UA
,UB
,UC
(рис.4,б) , располагая их под углом 1200
друг относительно друга. Чередование фаз обычное: за фазой А- фаза В, за фазой В- фаза С. Лампы накаливания являются активной нагрузкой, поэтому ток в каждой фазе совпадает с соответствующим фазным напряжением. В фазе А ток IA= 41A, поэтому на диаграмме он выразится вектором, длина которого равна 41/20=2,05 см. Длина вектора фазного напряжения UA составит 220/80=2,75 см. Аналогично строим векторы токов и напряжений в остальных фазах. Ток I0
в нулевом проводе является геометрической суммой всех фазных токов. Измеряя длину вектора тока I0
в нулевом проводе, получаем 1,75 см. поэтому I0=1,75*20=35 А. Векторы линейных напряжений на диаграмме не показаны чтобы не усложнять чертеж.

Пример 5.

В трехфазную четырехпроводную сеть включили звездой несимметричную нагрузку: в фазу А- конденсатор с емкостным сопротивлением х А
= 10 Ом; в фазу В- активное сопротивление RB
= 8 Ом и индуктивное хВ
=6 Ом, в фазу С- активное сопротивление Rc
=5 Ом. Линейное напряжение Uном
= 380 В. Определить фазные токи, начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и найти графически ток в нулевом проводе. Схема цепи дана на рис.5,а.

Решение :

1.Определяем фазные напряжения установки

2.Находим фазные токи

;

Здесь

Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току: 1см- 10А и по напряжению 1см-100В. Построение диаграммы начинаем с векторов фазных напряжений UA
,UB
,UC
(рис.5,б) , располагая их под углом 1200
друг относительно друга. Ток IA
опережает напряжение UA
на угол 900
; ток IB
отстает от напряжения UВ
на угол jВ
, который определяется из выражения

; j В
=360
50’

Ток IC
совпадает с напряжением UC
. Ток в нулевом проводе равен геометрической сумме трех фазных токов. Измеряя длину вектора тока I0
, которая оказалась равной 6,8 см, находим ток I0=68 A

Пример 6.

По заданной векторной диаграмме для трехфазной цепи (рис.6,а) определить характер нагрузки каждой фазы и вычислить ее сопротивление. Начертить соответствующую схему цепи. Нагрузка включена в звезду. Определить активную и реактивную мощности, потребляемые цепью. Значения напряжений, токов и фазных углов приведены на диаграмме. Векторы линейных напряжений не показаны.

Решение:

1.Рассматривая векторную диаграмму, можно заметить, что ток в фазе А отстает от фазного напряжения UA
на угол jА
=53010’, значит в фазу А включена катушка с полным сопротивлением Za=UA
/IA
=220/22=10 Ом. Ее активное и индуктивное сопротивления вычисляем по формулам

В фазе В ток IB
совпадает с напряжением UB
, значит в фазу В включено активное сопротивление

В фазе С ток IC
опережает напряжение UC
на угол jС
=-36050’, значит в фазу С включены конденсатор и активное сопротивление. Полное сопротивление фазы

Определим активное и емкостное сопротивления:

Схема цепи приведена на рис. 6,б.

2.Определим мощности, потребляемые цепью. Активная мощность

Реактивная мощность

Знак минус показывает, что в цепи преобладает емкость.

Пример 7.

В трехфазную сеть включили треугольником несимметричную нагрузку (рис.7,а) : в фазу АВ- конденсатор с емкостным сопротивлением хАВ
=10 Ом ; в фазу ВС- катушку с активным сопротивлением RBC
=4Ом и индуктивным x BC
=3 Ом; в фазу СА- активное сопротивление RCA
=10 Ом. Линейное напряжение сети Uном
=220 В. Определить фазные токи, углы сдвига фаз и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. По векторной диаграмме определить числовые значения линейных токов.

Решение :

1.Определяем фазные токи и углы сдвига фаз:

;

, где

Отсюда угол jВС
=360
10’

; jСА
=0

Для построения векторной диаграммы выбираем масштаб по току : 1 см-10А, по напряжению : 1см-80 В. Затем в принятом масштабе откладываем векторы фазных (они же линейные ) напряжений UAB
, UBC
,UCA
под углом 1200
друг относительно друга ( рис.7,б) . Под углом jАВ
=-900 к вектору напряжения UAB
откладываем вектор тока IAB
; в фазе ВС вектор тока IBC
должен отставать от вектора напряжения UBC
на угол jВС
=360
50’, а в фазе СА вектор тока IСА
совпадает с вектором напряжения UCA
.Затем строим векторы линейных токов на основании известных уравнений.

; ;

Измеряя длины векторов линейных токов и пользуясь принятым масштабом , находим значения линейных токов: IA
=11A; IB
=57A;IC
=47A.

Пример 8.

По векторной диаграмме для трехфазной цепи (рис.8,а) определить характер нагрузки в каждой фазе, вычислить ее сопротивление и начертить схему включения. Нагрузка несимметричная, соединена в тругольник. Значения напряжений, фазных токов и углов сдвига фаз указаны на диаграмме.

Решение:

1.Рассматривая векторную диаграмму , можно заключить, что ток IAB
в фазе AB совпадает с напряжением UAB
, значит в фазу АВ включено активное сопротивление.

В фазе ВС ток IBC
опережает напряжение на угол jBC
=-900 , значит в фазу ВС включено емкостное сопротивление

В фазе СА ток ICA
отстает от напряжения UCA
на угол j CA
=360
50’, значит в фазу СА включено активно-индуктивное сопротивление

Очевидно,

2.На основании вычислений чертим схему цепи (рис.8,б)

Пример 9.

В трехфазную четырехпроводную сеть включены печь сопротивления, представляющая собой симметричную нагрузку, соединеную треугольником, и несимметричная осветительная нагрузка в виде ламп накаливания соединенных звездой (рис.9,а). Мощность каждой фазы печи Рп
=10кВт . Мощность каждой лампы Рл
=200Вт , число ламп в фазах nA
=50; nB
=40; nC
=30. Номинальное напряжение сети Uном
=380В. Определить показания всех приборов включенных в схему .

Решение:

1.Находим фазные токи, потребляемые печью

2.Линейные токи, потребляемые симметричной нагрузкой, превышают фазные вÖ3 раза, т.е.

IA
=IB
=IC
=Ö3*26.3=45.5A. Это значение покажет амперметр А2.

3.Определяем фазные токи, потребляемые лампами. Лампы соединены звездой и включены на фазные напряжения UA
=UB
=UC
=Uном
/Ö3=380/Ö3=220В. Это напряжение покажет вольтметр Vл
. Поэтому фазные токи

; ;

Амперметры А3,А4,А5, включенные в линейные провода , соответственно покажут эти токи.

4.Для определения тока в нулевом проводе I0
начертим в масштабе векторную диаграмму цепи, где включены лампы. Выбираем масштаб для напряжений и токов : 1см-100В; 1см-10А. Затем в принятом масштабе откладываем векторы фазных напряжений UA
,UB
,UC
, и располагая их под углом 1200
друг относительно друга. (рис.9,б). Чередование фаз обычное: за фазой А- фаза В, за фазой В- фаза С. Лампы накаливания являются активной нагрузкой, поэтому ток в каждой фазе совпадает с соответствующим фазным напряжением. В фазе А ток IA=45.4A , поэтому на диаграмме он выразится вектором, длина которого равна 45,4 :10=4,54 см; длина вектора фазного напряжения UA
составит : 220:100=2,2см. Аналогично строим векторы токов и напряжений в остальных фазах. Ток I0
в нулевом проводе определяется геометрической суммой всех трех фазных токов. Измеряя длину вектора тока I0
. которая оказалась равной 1,5 см, получим значение тока в нулевом проводе I0
=15A. Векторы линейных напряжений на диаграмме не показаны, чтобы не усложнять чертеж.

Методические указания к решению задач 14,...22

Перед решением задач этой группы необходимо знать устройство, принцин действия и зависимости между электрическими величинами однофазных и трехфазных трансформаторов, уметь определять по их паспортным данным технические характеристики.

Основными параметрами трансформатора являются:

· Sн
–номинальная мощность. Это полная мощность в кВА,отдаваемая вторичной обмоткой при условии, что нагревания изоляции не выйдет за допускаемые пределы.

· U1н
–номинальное первичное напряжение. Это напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и номинальном первичном напряжении. При нагрузке вторичное напряжение U2
снижается из-за потери в трансформаторе,т.е. U2
<U2
н
.Например, если U2н
=400В, то при полной нагрузке трансформатора вторичное напряжение U2
=380В, так как 20В теряется в трансформаторе.

· I1
н
, I2н
– номинальные токи. Это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряжениям обмоток. Для однофазного трансформатора

;

Для трехфазного трансформатора

;

Трансформаторы чаще всего работают с нагрузкой меньше номинальной. Поэтому вводят о коэффициенте нагрузки kнг
. Если трансформатор с Sн
=1000кВА отдает потребителю мощность S2
=580кВА , то kнг
=580/1000=0,58=58%.

Отдаваемая трансформатором мощность является полной. Это объясняется тем, что величина отдаваемой активной и реактивной мощностей зависит от коэффициента мощности потребителя. Например, при Sн
=1000Ква и kнг
=1,0 отдаваемая потребителю активная мощность P2
при cos j2
= 0,8 составит P2
=Sн
cos j2
=1000*0.8=800кВт , а реактивная –Q2
=Sн
sin j2
=1000*0,6=600квар. Если потребитель увеличит коэффициент мощности до cos j2
= 1,0, то P2
=1000*0,1=1000кВт; Q2
=1000*0=0 , т.е. вся отдаваемая трансформатором мощность будет активной .В обоих случаях по обмоткам протекают одни и те же номинальные токи. В табл. 14 приведены основные сведения о трансформаторах.

Таблица 14

Тип трансформатора	Sн ,кВА	Верхний предел номинального напряжения обмоток		Потери мощности		Uк , %	I1 x , %
Тип трансформатора	Sн ,кВА	Первичной U1н ,кВ	Вторичной U2н ,кВ	Холостого хода Px, Вт	Короткого замыкания Pк,Вт	Uк , %	I1 x , %
ТМ-25/10	25	10	0,4	120-140	600-900	4,5-4,6	5
ТМ-40/10	40	10	0,4	170-200	880-1000	4,5-4,7	4,5
ТМ-63/10	63	10	0,4	250-300	1280-1470	4,5-4,7	4
ТМ-100/10	100	10	0,4	340-410	1970-2270	4,5-4,7	3,5
ТМ-160/10	160	10	0,69	540-650	2650-3100	4,5-4,7	3
ТМ-250/10	250	10	0,69	780-950	3700-4800	4,5-4,7	3
ТМ-400/10	400	10	0,69	1080-1300	5500-5900	4,5	2,5
ТМ-630/10	630	10	0,69	1600-1900	7600-8500	5,5	2,5
ТМ-630/35	630	35	11	1900-2300	7600-8500	6,5	3,5
ТМ-1000/35	1000	35	6,3	2600-3100	11600	6,5	2,6
ТМ-1600/35	1600	35	10,5	3500-4200	16500	6,5	2,2

Для уменьшения установленной мощности трансформаторов и снижения потерь энергии в них и сетях целесообразна компенсация части реактивной мощности, потребляемой предприятием. Такая компенсация достигается установкой на подстанциях конденсаторов. С 1 января 1975 года введена новая система компенсации реактивной мощности. В настоящее время энергосистема позволяет потребление придпрятием определенной реактивной мощности Qэ, называемой оптимальной и обеспечивающей наименьшее эксплутационные расходы в энергосистеме. Если фактичекая реактивная мощность предприятия Qф несколько отличается от заданной оптимальной, то предприятие получает скидку с тарифа на электроэнергию; при значительной разнице между Qэ
и Qф
предприятие платит определенную надбавку к тарифу, исчисляемую по специальной шкале.

Пусть реактивная мощность предприятия Q=3000 квар, а заданная системой мощность Qэ
=1000 квар; тогда предприятие должно скомпенсировать с помощью конденсаторов реакьтивную мощность Qб
= Q-Qэ
=3000-1000=2000 квар. Выбираем по табл.15 две комплектные установки типа УК-0,38-540Н и три типа УК-0,38-320Н. Суммарная реактивная мощность их составит : Qб
=2*540+3-320=2040 квар , что обеспечит потребление от системы реактивной мощности 3000-2040=960 квар, близкой к оптимальной.

Таблица 15.

Тип конденсатора	Uн , В	Qб , квар	Примечание
УК-0,38-110Н	380	110	Комплектные конденсаторные установки с регулированием отдаваемой мощности
УК-0,38-220Н	380	220
УК-0,38-320Н	380	320
УК-0,38-430Н	380	430
УК-0,38-540Н	380	540

Пример 10

Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные величины : Sн
=1000 Ква, U1
н
=10Кв, U2
н
=0,4Кв ,.Потери холостого хода Px
=3000Вт,.потери короткого замыкания Pк
=11600Вт.Обе обмотки соединены в звезду. Сечение сердечника Q=150 см2
;амплитуда магнитной индукции в нем Вм
=1,5Тл. Частота тока в сети f=50 Гц. От трансформатора потребляется активная мощность P2
=600кВт при коэффициенте мощности cos j2
=0,8.

Определить :1) номинальные токи в обмотках и токи при фактической нагрузке;2) числа витков обмоток;3)к.п.д. трансформатра при номинальной и фактической нагрузках.

Решение:

1.Определяем номинальные токи в обмотках:

I1
н
= = =57,8 А ;

I2
н
= = = 1440 А ;

2.Определяем коэффициент нагрузки:

kнг
= = =0,75 .

3.Определяем токи в обмотках при фактической нагрузке:

I1
=

4.Определяем э.д.с., наводимые в обмотках :

Е1
Е2

5.Определяем числа витков обмоток :

Е1
=

откуда v1
=

Здесь Q=150 см2
=0,015м2
.

v2
=v1

6 . Определяем к.п.д. при номинальной нагрузке :

hн
=

Здесь Px=3000Вт=3кВт;Pк=1160Вт=11,6кВт.

7. Определяем к.п.д. при номинальной нагрузке:

h==98,4%.

Пример 11

Предприятие потребляет от энергосистемы активную мощность P=980 кВт и реактивную Q=860квар. Полная мощность предприятия S=9802
+8602
=1310Ква.

Для питания такой нагрузки на подстанции установили трансформатор с Sн=1600 Ква (см.табл.14). Можно ли уменьшить установленную мощность трансформатора?

Решение.

При компенсации значительной части реактивной мощности, например 660 квар (путем установки трех батарей УК-0,38-220Н, табл.15), трансформаторная мощность уменьшится до величины S”=Ö9802
+(860+660)2
=1000Ква и можно установить трансформатор с S”н
=1000Ква.

Пример 12

Напряжение на зажимах генератора с параллельным возбуждением Uн
=120В, сопротивлением нагрузки r=4 Ом, сопротивлением обмотки якоря rя
=0,25Ом, обмотки возбуждения rв
=60 Ом.Определить:1)э.д.с. генератора;2)ток якоря;3)мощность двигателя для его вращения, если к.п.д. генератора hг
=0,85.

Решение

1.Ток нагрузки:

Iн
=Uн
/r=120/4=30 А.

2.Ток в обмотке якоря:

Iв
=Uн
/rв
=120/60=2А

3.Ток в обмотке якоря:

Iя
=Iн
+Iв
=30+2=32А

4.Э.д.с. генератора:

Е=Uн
+Iя
rя
=120+32*0,25=128 В

5.Полезная мощность,отдаваемая генератором:

P2
=Uн
Iн
=120*30*10-3
=3,6кВт

6.Мощность двигателя для вращения генератора:

Р1
=Р2
/hг
=3,6/0,85=4,24 кВт

Пример 13

Двигатель параллельного возбуждения питается от сети напряжением Uн=220В и вращается с частотой n=1450 об/мин. Потребляемый ток I=480 А, противо-э.д.с в обмотке якоря Е=200В, сопротивление обмотки возбуждения rв
=44Ом. Определить:1)ток якоря Iя
;2)сопротивление обмотки якоря rя
;3)полезную мощность двигателя(на валу);3)полезный вращающий момент М,если к.п.д. hдв
=0,89.

Решение.

1.Ток возбуждения :

Iв
=Uн
/rв
=220/4=5А

2.Ток якоря:

Iя
=I-Iв
=480-5=475А

3.Сопротивление обмотки якоря находим из формулы Iя
=

гя
= =

4.Потребляеая мощность:

220*480*10-3
=105,5 кВт ,

5.Полезная мощность на валу :

P2
= P1
*hдв
=105,5*0,89=94 кВт

6.Полезный вращающий момент:

М=9,55=9,55

Пример 14

Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением работает от сети напряжением Uн
=440В. Частота вращения n=1000об/мин. Полезный момент М=220Нм. Сопротивление обмотки якоря rя
=0,4 Ом. К.п.д. двигателя hдв
=0,86. Определить:1) полезную мощность двигателя;2) мощность, потребляемую из сети;3)ток двигателя;4) сопротивление пускового реостата , при котором пусковой ток превышает номинальный в два раза.

Решение.

1. Полезная мощность двигателя :

P2
=

2. Потребляемая мощность:

3. Потребляемый ток (он же ток возбуждения):

4.Сопротивление пускового реостата:

rр
=

Методические указания к решению задачи 23

Задача 23 относится к машинам постоянного тока. Для ее решения необходимо изучить материал, необходимо отчетливо предоставлять связь между напряжением на зажимах U, э.д.с. Е и падением напряжения Iя
rя
в обмотке якоря генератора и двигателя:

Для генератора Е=U+Iя
rя
;

Для двигателя U=E+Iя
rя

Для определения электромагнитного или полного момента, развиваемого двигателем, можно пользоваться формулой :

Мэм
=

В этой формуле магнитный поток следует выражать в веберах (Вб) , ток якоря в амперах (А) , тогда момент получается в ньютон-метрах (Нм). Если магнитный поток машины неизвестен , то электромагнитный момент можно найти из формулы для противо-э.д.с. двигателя

Подставляя значение магнитного потока в формулу для Мэм
, получим

где Рэм
=EIя
– электромагнитная мощность, Вт; w- угловая частота вращения , рад/с.

Аналогично можно написать формулу для определения полезного номинального момента ( на валу):

Методические указания к решению задач 24, 28.

Задачи данной группы относятся к теме «Электрические машины переменного тока». Для их решения необходимо знать устройство и принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическими величинами , характеризующими его работу.

Необходимо ознакомиться с рядом возможных синхронных частот вращения магнитного потока при частоте 50 Гц: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т.д. Поэтому при частоте вращения ротора, например n2
=980 об/мин , поле может иметь только n

=1000 об/мин ( ближайшая к 980 об/мин из ряда синхронных частот вращения); это обстоятельство позволяет определить скольжение , даже не зная числа пар полюсов двигателя :

В настоящее время выпускаются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором новой серии 4А (взамен двигателей АО2) мощностью от 0,06 до 400 кВт в закрытом обдуваемом и защищенном исполнениях. Обозначение типа электродвигателя расшифровывается так : 4- порядковый номер серии ; А- асинхронный ; Х- алюминиевая оболочка и чугунные щиты. Отсутствие буквы Х означает, что корпус полностью выполнен из чугуна; В- двигатель встраивается в оборудование. Цифры после буквенного обозначения показывают высоту оси вращения в мм ( 100, 112 мм и т.д.); буквы S, M, L после цифр - установочные размеры по длине корпуса( S- станина самая короткая; М- промежуточная; L- самая длинная). Цифра после установочного размера – число полюсов ; буква У – климатическое исполнение ( для умеренного климата); последняя цифра – категория размещения ( 1 – на открытом воздухе; 2 – под навесами ; 3 – в закрытых не отапливаемых помещениях и т.д.)

Пример расшифровки. Условное обозначение электродвигателя 4А250S4У3 расшифровывается так : двигатель четвертой серии ; асинхронный ; корпус полностью чугунный ( нет буквы Х), высота оси вращения 250 мм, размеры корпуса по длине S ( самые короткие ), четырехполюсный , для умеренного климата , третья категория размещения ( для закрытых не отапливаемых помещений).

Технические данные некоторых двигателей серии 4А приведены в табл.1

Таблица 16

- Технические данные некоторых асинхронных двигателей новой серии 4А, напряжение 380 В

Тип двигателя	nн , об/мин	Pн ,. кВт	hн	cos j н	Iп / Iн	Мп / Мн	Мм / Мн
4А90L2Y3	2880	3	0,85	0,88	6,5	2	2,2
4A100S2Y3	2880	5,5	0,88	0,91	7,5	2	2,2
4A112M2Y3	2900	7,5	0,88	0,88	7,5	2	2,2
4A132M2Y3	2900	11	0,88	0,9	7,5	1,6	2,2
4A160S2Y3	2930	15	0,88	0,91	7,5	1,4	2,2
4A160M2Y3	2900	18,5	0,89	0,92	7,5	1,4	2,2
4A160S2Y3	2940	22	0,89	0,91	7,5	1,4	2,2
4A180M2Y3	2920	30	0,9	0,92	7,5	1,4	2,2
4A200M2Y3	2940	37	0,9	0,89	7,5	1,4	2,2
4A200L2Y3	2940	45	0,91	0,9	7,5	1,4	2,2
4A225M2Y3	2950	55	0,91	0,92	7,5	1,4	2,2
4A250S2Y3	2960	75	0,91	0,89	7,5	1,4	2,2
4A250M2Y3	2960	90	0,92	0,9	7,5	1,2	2,2
4A100S4Y3	1425	3	0,82	0,83	6,5	2	2,2
4A100L4Y3	1425	4	0,84	0,84	6,5	2,2	2,2
4A112M4Y3	1450	5,5	0,86	0,85	7	2	2,2
4A132S4Y3	1450	7,5	0,88	0,86	7,5	2	2,2
4A132M4Y3	1450	11	0,88	0,87	7,5	2	2,2
4A160S4Y3	1460	15	0,89	0,88	7	1,4	2,2
4A160M4Y3	1460	18,5	0,9	0,88	7	1,4	2,2
4A180S4Y3	1470	22	0,9	0,9	7	1,4	2,2
4A180M4Y3	1470	30	0,91	0,9	7	1,4	2,2
4A200M4Y3	1475	37	0,91	0,9	7	1,4	2,2
4A200L4Y3	1475	45	0,92	0,9	7	1,4	2,2
4A225M4Y3	1470	55	0,93	0,9	7	1,2	2,2
4A250S4Y3	1480	75	0,93	0,9	7	1,2	2,2
4A250M4Y3	1480	90	0,93	0,91	7	1,2	2,2
4A112M6Y3	950	3	0,81	0,76	6	2	2,2
4A112B6Y3	950	4	0,82	0,81	6	2	2,2
4A132S6Y3	960	5,5	0,85	0,8	7	2	2,2
4A132M6Y3	960	7,5	0,86	0,81	7	2	2,2
4A160S6Y3	970	11	0,86	0,86	6	1,2	2
4A160M6Y3	970	15	0,88	0,87	6	1,2	2,2
4A180M6Y3	970	18,5	0,88	0,87	6	1,2	2
4A200M6Y3	980	22	0,9	0,9	6,5	1,2	2
4A200L6Y3	980	30	0,91	0,9	6,5	1,2	2
4A225M4Y3	980	37	0,91	0,89	6,5	1,2	2
4A250S6Y3	985	45	0,92	0,89	7	1,2	2
4A250M6Y3	985	55	0,92	0,89	7	1,2	2
4A280S6Y3	985	75	0,92	0,89	7	1,2	1,9
4A280M6Y3	985	90	0,93	0,89	7	1,2	1,9

Пример 14

Асинхронный двигатель типа 4A160S6Y3 имеет номинальные данные : Pн
= 15 кВт, Uн
= 380 В, nн
= 0,89, cosjн
= 0,88, кратность пускового тока Iп
/Iн
=7, перегрузочная способность Мп
/ Мн
=2,2 , кратность пускового момента Мп
/ Мн
= 2,2. Определить: 1) потребляемую мощность;2) номинальный, пусковой и максимальный моменты;3)пусковой ток ;4) номинальное скольжение.

Решение.

1.Определяем потребляемую мощность :

Р1
=Рн
/ hн
= 15/0,89=16,9 кВт

2.Определяем номинальный момент:

Мн
=9,55

3.Определяем номинальный и пусковой моменты:

Мм
= 2,2Мн
=2,2*98=216 Нм; Мп
= 1,4Мн
= 1,4*98 =137 Нм

4.Определяем номинальный и пусковой токи:

Iн
=

5.Определяем номинальное скольжение ( при nн
= n2
= 1460 об/мин величина n1
=1500 об/мин)

sн
=

Пример 15

Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет активное сопротивление фазы неподвижного ротора r2
= 0,4 Ом , индуктивное сопротивление фазы неподвижного ротора x2
=4,2 Ом. При вращении ротора с частотой n2
=980 об/мин в фазе ротора наводится э.д.с. Е2
s
= 10В. Определить ток в фазе ротора при указанной частоте вращения и в момент пуска.

Решение.

1. При n2
=980 об/мин частота вращения поля будет n1
=1000 об/мин и скольжение ротора:

2.Индуктивное сопротивление фазы ротора при таком скольжении:

х2
s
=х2
s
=4,2*0,02=0,084 Ом

3.Определяем ток в фазе вращающегося ротора:

I2
=

4.Определяем ток в фазе ротора при пуске :

E2
=

I2
п
=

Методические указания к решению задач 29,…38.

Данные задачи относятся к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых диодах. Подобные схемы выпрямителей находят сейчас применение в различных электронных устройствах и приборах. При решение задач следует помнить, что основными параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток Iдоп
, на который рассчитан диод , и величина обратного напряжения Uобр
, которое выдерживает диод без пробоя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямителя задаются величиной мощности потребителя Pd
, Вт, получающего питание от данного выпрямителя, и выпремленным напряжением Ud
, В, при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно определить ток потребителя Id
=Pd
/Ud
. Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода Iдоп
, выбирают диоды для схемы выпрямителя. Следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т.е. надо соблюдать условие Iдоп
³Id
. Для двухполупериодной и мостовой схем выпрямления ток через диод равен половине тока потребителя, т.е. следует соблюдать условие Iдоп
³0,5Id
. Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть тока потребителя, следовательно, необходимо, чтобы Iдоп
³1/3 Id
.

Величина напряжения, действующая на диод в непроводящий период Ub
, также зависит от той схемы выпрямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и дувхполупериодного выпрямителей Ub
=pUd
=3.14Ud
, для мостового выпрямителя Ub
=pUd
/2=1,57Ud
, а для трехфазного выпрямителя Ub
=2,1Ud
. При выборе диода, следовательно, должно быть выполенено условие Uобр
³Ub
.

Пример 16

Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех промышленных диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Pd
=300Вт, напряжение потребителя Ud
=200B.

Решение :

1. Выписываем из таблицы 39 параметры указанных диодов :

Тип диода	I доп , А	U обр , В	Тип диода	I доп , А	U обр , В
Д218	0,1	1000	КД202Н	1	500
Д222	0,4	600	Д215Б	2	200

2. Определяем ток потребителя

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя

4. Выбираем диод из условия Iдоп
>0.5Id>0.5*1.5>0.75 A; Uобр
>Ub
>.314 B. Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н:

Iдоп
=1,0>.0.75A; Uобр
=500>314 B.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют только напряжению, так как 1000 и 600 больше 314 В, но не подходят по допустимому току, так как 0,1 и 0,4 меньше 0,75 А. Диод Д215Б, наоборот подходит по допустимому току, так как 2>0.75 A, но не подходит по обратному напряжению , так как 200<314 B.

5.Составляем схему мостового выпрямителя (рис.1). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н: Iдоп
=1,0 А, Uобр
=500 В.

Пример 17.

Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd
=250 Вт при напряжении Ud
=100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя , использовав стандартные диоды типа Д243Б.

Решение :

1. Выписываем из табл. 39 параметры диода :

Iдоп
= 2 А , Uобр
= 200 В

2. Определяем ток потребителя :

3.Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

4.Проверяем диод по параметрам Iдоп
и Uобр
. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр
>Ub
, I доп
> 0.5 Id
. В данном случае первое условие не соблюдается, так как 200<314 В, т.е. Uобр
<Ub
. Второе условие выполняется, так как 0.5 Id
=0.5*2.5=1.25<2A.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие Uобр
>Ub
, необходимо два диода соединить последовательно, тогда Uобр
=200*2=400>314 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 2

Пример 18.

Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd
=300Вт при напряжении Ud
=20B необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д242А.

Решение:

1.Выписываем из табл. 39 параметры диода: Iдоп
=10 А, Uобр
=100В.

2.Определяем ток потребителя :

3.Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

4. Проверяем диод по параметрам Iдоп
и Uобр
. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр
>Ub
, Iдоп
>Id. В данном случае второе условие не соблюдается, так как 10<15А, т.е. Iдоп
<Id
. Первое условие выполняется, так как 100>63B.

5.Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие Iдоп>Id, надо два диода соединить параллельно, тогда Iдоп=2*10=20А, 20>15.

Полная схема выпрямителя приведена на рис.3

Пример 19

Для составления схемы трехфазного выпрямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать потребитель с Ud
=150B. Определить допустимую мощность потребителя и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

Решение:

1.Выписываем из табл.39 параметры диода: Iдоп
=5 А, Uобр
=200В.

2.Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя Iдоп
>1/3 Id
, т.е. Pd
=3Ud
Iдоп
=3*150*5=2250 Вт.

Следовательно, для данного выпрямителя Pd
£2250 Вт.

3. Опредляем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

4.Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию Uобр
>Ub
. В данном случае это условие не выполняется, так как 200<315 В. Для выполнения этого условия необходимо в каждом плече два диода соединить последовательно, тогда Uобр
=200*2=400В; 400>315B.

Полная схема выпрямителя приведена на рис.4

5 ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

Березкина Т.Ф., Гусев Н.ГЮ.Ю Масленников В.В. Задачник по общей электротехнике с основами электроники.-М.:Высшая школа,1991.

Попов В.С., Николаев С.А.Общая электротехника с основами электроники – М. : Энергия, 1990

Рабинович Э..А. Сборник задач по общей электротехнике - М. : Энергия, 1985

Данилов И..А. , Иванов Л.М.Общая электротехника с основами электроники - М. : Энергия, 1980

Дополнительная

Орлов И.А., Корнюшко В.Ф.Основы вычмслительной техники и организация вычислительных работ.- М.:Энегроиздат,1984.

Чекалин Н.А. Руководство к проведению лабораторных работ по общей электротехнике.- М.:Высшая школа,1983.

Кацман М. И. Электрические машины - М. : Высшая школа, 1983

Миклашевский С.П. Промышленная эликтроника. – М. : Высшая школа.

ГОСТ 1494-77-81изм. 1. Электроника

Буквенные обозначения основных величин

ГОСТ 8.417 – 81 изм. 1.2.3. (ст. СЭВ 1052 – 78)

Единицы физических величин

П.А. Тимофеев и др. МикроЭВМ в системах управления оборудованием - М: Высшая школа , 1993

СОДЕРЖАНИЕ

1 Пояснительная записка

2 Примерная программа учебной дисциплины

3 Примерный перечень лабораторных работ и практических занятий

4 Задания для контрольной работы

5 Перечень рекомендуемой литературы

Слов:	35972
Символов:	401530
Размер:	784.24 Кб.

Номер варианта

Номер рисунка

Номер варианта

Номер рисунка

Номер варианта

Номер рисунка