Контрольная работа по предмету "Электротехника"

ЗАДАНИЕ 1

Разветвленные цепи постоянного тока

Дана обобщённая схема цепи (рис.1.1). Параметры элементов схемы приведены в

таблице 1.

 

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ вар.	Сопротивления резисторов, Ом
	E1, В	E 2, В	E 3, В	E 4, В	E 5, В	R1, Ом	R 2, Ом	R 3, Ом	R 4, Ом	R 5, Ом
1	150	–50	—	—	300	70	60	20	60	60
2	—	–200	–50	—	150	90	90	90	70	10
3	350	—	—	300	250	10	10	60	30	90
4	—	100	—	250	–250	30	30	40	90	70
5	150	—	–300	300	—	70	70	20	10	20
6	—	250	—	100	–200	30	30	10	20	80
7	—	150	—	300	—	60	60	20	60	60
8	—	100	300	—	—	90	90	10	30	40
9	150	—	200	—	300	10	20	30	70	80
10	—	—	—	—	–100	50	50	80	20	40
11	200	—	–150	—	–100	80	80	20	80	30
12	300	—	—	300	—	40	20	30	90	80
13	100	350	—	—	50	10	10	30	50	80
14	-50	—	—	100	—	20	20	90	70	50
15	150	—	—	—	300	25	25	80	45	10
16	100	300	—	—	–50	50	50	20	20	40
17	—	350	100	—	–200	30	30	60	20	80
18	250	—	—	300	50	40	30	50	70	60
19	—	–50	200	—	250	20	20	60	10	90
20	150	—	400	–100	—	50	50	10	60	20
21	—	100	—	350	–400	55	55	20	35	40
22	—	–200	—	150	—	30	30	50	70	60
23	—	–150	200	—	—	10	10	90	40	30
24	400	—	–150	—	200	20	20	70	30	20
25	—	—	—	100	–200	80	80	50	20	20
26	100	300	—	—	–50	30	30	90	50	70
27	200	—	—	150	—	20	20	90	20	40
28	200	100	—	–350	250	60	60	20	80	10
29	400	—	150	–300	—	30	30	50	70	60
30	200	—	–150	—	100	85	85	20	55	30
31	100	350	—	–50	50	55	55	20	35	40
32	–50	—	50	100	—	30	30	50	70	60

 

Контрольные вопросы

1. Дайте определение идеального источника ЭДС.

2. Что такое резистор?

3. Изобразите схему замещения  реального источника ЭДС.

4. Перечислите основные обозначения  и единицы измерения величин, принятые в электротехнике.

5. Сформулируйте первый закон  Кирхгофа.

6. Сформулируйте второй закон  Кирхгофа.

7. Запишите формулу для вычисления  мощности участка цепи с резистором.

8. Определите число уравнений, составляемых  по первому и второму законам  Кирхгофа н для расчета токов  в электрической цепи, содержащей  шесть ветвей и четыре узла.

9. Какое соотношение  между RЛ и RН наиболее эффективно для цепи передачи электрической энергии? Объясните выводы.

10. В каком  случае разность мощностей источника  и нагрузки цепи (Рист.– Р) равна 0?

 

ЗАДАНИЕ 2

Цепь синусоидального тока

Для заданной схемы цепи (рис. 2.1а для нечетных вариантов, рис. 2.1б — для четных вариантов)  с параметрами, приведенными в таблице 2.1, определить действующий и мгновенный ток в цепи, напряжения на элементах цепи, активную, реактивную и полную мощность. Построить векторную диаграмму. Принять начальную фазу тока ψi = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1.                     а)                                                           б)

                                                                                                              

 

 

Таблица 2.1

 

№	U, B	R1, Ом	R2, Ом	L1, мГн	L2, Гн	C1, мкФ	С2, мкФ	№	U, B	R1, Ом	R2, Ом	L1, Гн	L2, Гн	C1, мкФ	С2, мкФ
1	100	20	100	100	0,1	636	30	16	10	20	10	0,63	0,05	300	300
2	200	20	10	636	0,06	636	636	17	10	20	50	0,63	0,12	636	636
3	10	100	10	318	0,2	100	636	18	50	20	100	0,14	0,1	30	30
4	20	10	10	300	0,63	636	636	19	100	20	30	0,63	0,63	636	636
5	400	10	50	159	0,12	318	100	20	30	100	10	0,05	0,2	100	636
6	40	10	20	150	0,63	150	636	21	10	10	10	0,12	0,63	636	636
7	220	50	20	300	0,38	636	318	22	50	10	50	0,1	0,17	318	100
8	127	100	100	100	0,03	100	150	23	200	10	200	0,63	0,63	150	636
9	300	30	10	15	0,06	30	636	24	15	50	15	0,2	0,31	636	318
10	120	10	10	15	0,1	100	30	25	10	100	10	0,63	0,03	30	150
11	30	50	10	30	0,2	30	15	26	20	30	20	0,17	0,06	15	636
12	40	200	30	15	0,2	300	100	27	100	10	20	0,63	0,1	636	30
13	60	15	10	318	0,1	636	30	28	200	50	20	0,31	0,2	636	15
14	120	10	50	318	0,1	100	100	29	10	200	20	0,03	0,2	100	100
15	30	20	200	636	0,1	30	30	30	20	15	100	0,06	0,1	636	30
31	127	100	100	75	0,35	100	150	32	15	50	25	0,4	0,63	150	636

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ 3

Реактивные элементы цепи синусоидального тока

3.1. Цепь представляет собой аналог индуктивной катушки (например, магнитного пускателя) и конденсатора с учётом потерь в диэлектрике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.1

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                        

3.6. Построить на одном графике рассчитанные кривые изменения сопротивлений катушки хLР и конденсатора хCР  от частоты(f).

3.7. Отметить частоту, при которой  в последовательной цепи с  заданными параметрами катушки  и конденсатора возможен резонанс.

Таблица 3.1

   

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
C, мкФ	110	120	130	140	150	160	170	180	190	200	210
L, мГн	92,10	84,60	77,94	72,37	67,55	63,50	59,55	56,20	53,25	50,80	48,15
№	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
C, мкФ	220	230	240	250	260	270	280	290	300	310	320
L, мГн	46,05	44,05	42,22	40,53	38,97	37,53	36,19	34,94	33,77	32,68	31,66

 

№	24	25	26	27	28	29	30	31	32
C, мкФ	340	350	360	370	380	390	400	410	420
L, мГн	29,80	28,95	28,14	27,38	26,66	25,98	25,33	25,06	22,12

 

Таблица 3.2

Элементы				Ч     а     с     т     о     т     а ,     Гц
и параметры цепи			30		40	50	60	70	80	90	100	110	120
Катушка	рассч.	хLР = 2π f L•10-3, Ом
Конденсатор	рассч.	хCР=1/2π f  С•10-6, Ом

 

ЗАДАНИЕ 4-5

Резонансы в цепи синусоидального тока

 

4.1. Рассчитать и построить частотные  характеристики и резонансные  кривые последовательного и параллельного  колебательного контура.

4.2. Используя элементы цепи (рис. 4-5.1), составить и зарисовать схемы цепей с последовательным соединением резистора, катушки и конденсатора (последовательный колебательный контур ) и параллельным соединением этих элементов (параллельный колебательный контур) и записать на схемах заданные параметры согласно варианту (где N  — номер Вашего варианта):

 E = 10 + 5N, В; R1, L1 и С1; R2, L2 и С2 — заданы в таблицах 4.1 и 5.1.

2.4. Рассчитать резонансные частоты последовательного f01 и параллельного f02 колебательного контура. Значение частот в Гц записать соответственно в таблицы 4.2 и 5.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4-5.1. Элементы цепи

Последовательное соединение R1, L1 и С1                        

Таблица 4.1

№	R1, Ом	C1, мкФ	L1, мГн	№	R1, Ом	C1, мкФ	L1, мГн	№	R1, Ом	C1, мкФ	L1, мГн
1	24	22	110	12	13	44	220	23	10	55	360
2	23	24	120	13	12	46	230	24	10	60	380
3	22	26	130	14	11	48	240	25	10	65	400
4	21	28	140	15	10	10	250	26	9	70	420
5	20	30	150	16	10	20	220	27	9	76	440
6	19	32	160	17	10	25	240	28	9	80	460
7	18	34	170	18	10	30	260	29	9	85	480
8	17	36	180	19	10	35	280	30	8	90	500
9	16	38	190	20	10	40	300	31	8	95	490
10	15	40	200	21	10	45	320	32	8	100	470
11	14	42	210	22	10	50	340	33	8	22	450

 

Параллельное соединение R2, L2 и С2                      

 Таблица 5.1

№	R2, Ом	C2, мкФ	L2, мГн	№	R2, Ом	C2, мкФ	L2, мГн	№	R2, Ом	C2, мкФ	L2, мГн
1	70	12	10	12	65	34	70	23	80	2	45
2	65	14	15	13	60	36	80	24	90	3	50
3	60	16	20	14	60	38	90	25	100	4	55
4	55	18	25	15	50	40	100	26	80	5	60
5	60	20	30	16	220	4	80	27	90	7	65
6	65	22	35	17	220	6	100	28	100	8	70
7	70	24	40	18	200	8	120	29	80	9	75
8	80	26	45	19	210	10	130	30	90	10	80
9	75	28	50	20	124	15	140	31	100	12	86
10	65	30	55	21	100	10	150	32	220	14	90
11	60	32	60	22	90	1	40	33	100	16	100

4.5. Рассчитать токи, напряжения на элементах цепи и активную мощность на одной из частот до резонанса (f  = 0,6f0), в момент резонанса (f  = f0) и после резонанса (f  = 1,4 f0). Результаты расчета записать в таблицы .4.2 и 5.2. 

Последовательный колебательный контур

Таблица 4.2

f,	0,2fo	0,4fo	0,6fo	0,8fo	fo	1,2fo	1,4fo	1,6fo	1,8fo	2,0fo
f, Гц
I, А
UR,Ом
UL,Ом
UC,Ом
XL,Ом,
XC,Ом
X,Ом
Z,Ом
P,Вт
Q,ВАр
S,ВА
Cosφ

Параллельный контур

Таблица 5.2

f,	0,2fo	0,4fo	0,6fo	0,8fo	fo	1,2fo	1,4fo	1,6fo	1,8fo	2,0fo
f, Гц
I, А
IR, А
IL, А
IC, А
G, См
BL,См
BC,См
Y, См
P,Вт
Q,ВАр
S,ВА
Cosφ

 

5. Контрольные  вопросы к заданиям 2-5.

1. Как получить синусоидальную ЭДС?

2. Перечислите основные  характеристики синусоидальной  ЭДС.

3. Начертите электрическую  схему замещения катушки индуктивности  и запишите формулы для определения  параметров этой схемы, постройте  векторную диаграмму.

4.Запишите формулу для  определения полного  сопротивления  цепи с последовательным соединением  резистора, катушки индуктивности  и конденсатора.

5. Каково условие  резонанса напряжений?

6. Начертите векторную  диаграмму при резонансе напряжений.

7. Дайте определение  коэффициента мощности цепи.

8. При каких условиях в цепи  синусоидального тока возникает  резонанс напряжений?

9. При каких  условиях в цепи синусоидального  тока возникает резонанс токов?

10. В какой цепи при равенстве хL = хC возникает резонанс? Как называют резонанс в такой цепи?

ЗАДАНИЕ 6

Принцип повышения СOSφ

 

Рис.6.1 Принцип повышения коэффициента мощности: а) – схема электрической цепи; б) – векторная диаграмма цепи без компенсации; в) - векторная диаграмма цепи при введении дополнительной емкости.

 

а) цепь без компенсаии

Рассчитать Сosφ1                        

Выполнить расчеты, данные занести в таблицу 6.1.

Мощность нагрузки  P=U*I1*Сosφ,  Вт

Ток цепи I1=U/Z, А

Полное сопротивление цепи    Z2=R2+XL2, Ом

Индуктивное сопротивление цепи XL =ωL, Ом

L- индуктивность, Гн

ω - угловая частота (314с -1)

Пользуясь таблицами Брадиса, определить

tg φ1= XL/R         φ1            Сosφ1,

 

б) цепь с компенсацией.

 Рассчитать  емкость конденсатора С.

Выполнить расчеты, данные занести в таблицу 5.

 

Сosφ2,         φ2             tg φ2

 

Емкость конденсатора  С= Р*( tg φ1 - tg φ2)/ ω* U2,Ф

 

Таблица 6.1.

U,  В

R, Ом

L, Гн

Z, Ом

tg φ1

φ1 , град

Сosφ1

I1, А

P, Вт

Сosφ2

φ2, град

tg φ2

С, мкФ

220

10№

105

0,95

380

10№

120

0,95

№ – порядковый номер по ведомости.

 

 

 

ЗАДАНИЕ 7-8

Расчет трехфазных цепей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 7.1 Соединение потребителей по схеме «звезда»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.8. 1.Соединение потребителей по схеме «треугольник»

 

Четырехпроводная симметричная трехфазная цепь (рис. 7.1)

 

При исходных данных, приведенных в табл. 7-8.1, определить:

1)  действующие  и мгновенные значения фазных  и линейных напряжений трехфазного  источника;

2) действующие  и мгновенные токи цепи;

3) активную, реактивную  и полную мощность цепи;

4) построить  векторную диаграмму токов и  напряжений цепи.

 

Таблица 7-8.1

№ вар.	Напряжение источника, В	Zф, Ом	№ вар.	Напряжение источника, В	Zф, Ом
1	uA = 127sin (314t + 300)	R = 10	19	uA = 100sin (314t + 900)	XC = 14
2	uAB = 200sin (314t – 300)	XC =15	20	uBC = 220sin (314t – 900)	XL = 60
3	uB = 100sin (314t + 300)	XL = 20	21	uC = 220sin (314t + 1200)	XL = 80
4	uBC = 200sin (314t – 300)	XC = 25	22	uB = 220sin (314t – 1200)	R = 90
5	uA = 100sin (314t + 1200)	XL = 50	23	uCA =380sin (314t + 2400)	XC =15
6	uCA = 100sin (314t – 1200)	R =50	24	uBC = 220sin (314t – 600)	XL = 10
7	uC = 200sin (314t + 600)	XC = 15	25	uA = 127sin (314t + 1500)	XL = 20
8	uAB = 200sin (314t – 300)	XL = 15	26	uC = 220sin (314t – 300)	XL = 60
9	uA = 100sin (314t + 300)	XL = 20	27	uB = 127sin (314t + 300)	XL =45
10	uAB = 200sin (314t – 900)	R = 10	28	uAB =380sin (314t – 1500)	XC = 50
11	uCA = 150sin (314t + 450)	XL = 14	29	uCA = 220sin (314t + 300)	R = 14
12	uAB = 220sin (314t – 2400)	XC = 60	30	uBC = 220sin (314t – 450)	XL = 60
13	uB = 127sin (314t + 300)	XL = 80	31	uC = 220sin (314t + 4500)	XL = 80
14	uAB = 380sin (314t + 900)	R = 90	32	uAB =380sin (314t – 1200)	XC = 90
15	uB = 127sin (314t + 300)	XL = 15	33	uA = 170sin (314t + 900)	R = 15
16	uBC = 220sin (314t – 600)	XC =10	34	uB = 220sin (314t – 900)	XL =10
17	uCA = 100sin (314t + 300)	XL =20	35	uCA  100sin (314t + 2400)	XC = 20
18	uCB = 200sin (314t – 300)	XC =60	36	uAB =380sin (314t – 2400)	R = 60