Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI 2 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения. Определить емкость конденсатора Срез

Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Московский колледж железнодорожного транспорта
5
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности:
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Москва 2006
Методические указания составлены в соответствии с примерной (рабочей) программой по дисциплине «Электротехника и электроника» для специальности 1707 ГОС СПО 2002 года
ОДОБРЕНО предметной (цикловой) комиссией специальности 1707 «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог»

Заместитель директора МКЖТ по учебной работе
Н.И. Воронова
Автор: Семенова Н.А. - преподаватель МКЖТ
-преподаватель МКЖТ
Берилло Г.М. Мельников А.Ф.
Редактор: Рецензент:
Соколова Г.П. - преподаватель МКЖТ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Дисциплина «Электротехника и электроника» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 1707 Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог.
Дисциплина «Электротехника и электроника» является теоретической основой для усвоения специальных дисциплин: «Электрические машины», «Электропривод и преобразователи подвижного состава» и «Электрические аппараты и цепи электроподвижного состава» по специальности 1707.01, «Электрические аппараты и цепи тепловозов и дизель-поездов» по специальности 1707.02, «Электрические аппараты и цепи вагонов» по специализации 1707.03.
Дисциплина «Электротехника и электроника» является общепрофессиональной.
Рабочей программой предусматривается изучение физических процессов, происходящих в цепях постоянного и переменного тока и законов, которым подчинены эти процессы, методов расчета электрических цепей, устройства измерительных приборов и методики электрических цепей, устройства электроизмерительных приборов и методики электрических измерений, устройства и принципа действия полупроводниковых приборов.
В результате изучения дисциплины студент
должен знать:
- сущность физических процессов, протекающих в электрических и магнитных цепях, построение электрических цепей, порядок расчета их параметров;
- способы включения электроизмерительных приборов и методы измерений электрических величин;
- принципы, лежащие в основе электронной теории;
должен уметь:
- собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы, определять параметры электрических цепей; исследовать характеристики и работу полупроводниковых приборов.
При изложении материала необходимо соблюдать единство терминологии, обозначений, единиц измерений в соответствии с действующими стандартами. Методы обучения следует выбирать в зависимости от объема и сложности дидактических единиц дисциплины, а так же от уровня обеспеченности образовательного учреждения необходимым оборудованием, техническими (аудиовизуальными, компьютерными и телекоммуникационными) средствами.
Методика изучения дисциплины строится на основе сочетания теоретического и практического материалов, поэтому тематический план предусматривает проведение лабораторных и практических занятий, количество и перечень которых определяется учебным планом образовательного учреждения.
В содержании дисциплины «Электротехника и электроника» по каждой теме приведены требования к формируемым представлениям, знаниям и умениям.
В процессе преподавания особое внимание необходимо уделять самостоятельной работе студента, которая может быть организована на аудиторных занятиях и во внеурочное время. Планирование самостоятельной работы предполагает постепенный переход от относительно простых к более сложным видам заданий, что способствует освоению студентами новых знаний и умений.
Данная дисциплина изучается студентами на 3 и 4 курсах.
По мере изучения материала на каждом курсе студент должен сделать контрольные работы.
Желательно, чтобы после проработки соответствующего раздела программы была решена задача из контрольной работы. Это будет способствовать лучшему усвоению дисциплины.
Если учебным планом образовательного учреждения предусмотрено выполнение 3 контрольных работ, то на 3 курсе выполняется две контрольные работы, на 4 курсе - только одна. Вариант выбирается по табл. 1.
После выполнения контрольных, лабораторных работ и практических занятий на 3 и 4 курсах в сроки, предусмотренные учебным графиком, для проверки знаний студентов проводится экзамен по дисциплине «Электротехника и электроника», т.е. всего два экзамена.
При подготовке к экзаменам студентам рекомендуется ответить на вопросы для самопроверки при подготовке к экзаменам, приведенные в данной брошюре.
К экзаменам допускаются студенты, получившие зачет по контрольным работам, лабораторным работам и практическим занятиям на соответствующем курсе.
Общие указания к выполнению и оформлению контрольных работ
К выполнению контрольной работы студент должен приступить только после изучения теоретического материала.
Каждая контрольная работа должна быть выполнена в срок, указанный в учебном графике.
Студент должен выполнить контрольную работу по определенному варианту в соответствии со своим шифром.
Каждая контрольная работа выполняется в отдельной тетради в клетку; условия задач переписываются полностью.
Студент должен изучить условие задачи, уяснить, какие величины являются заданными и какие искомыми, и сделать краткую запись условия задачи.
Следует составить и вычертить электрическую схему, соответствующую условию задачи, показать на ней все заданные и искомые величины. Схемы, векторные диаграммы и графики должны выполняться карандашом с применением чертежных инструментов. При выполнении схем следует пользоваться условными графическими обозначениями, установленными ГОСТами.
Решение задач необходимо сопровождать краткими и четкими пояснениями.
Вычисление следует производить с необходимой точностью до двух знаков после запятой.
Обозначение электрических величин в тексте, в формулах, на векторных диаграммах и на электрических схемах должны быть одинаковыми и соответствовать ГОСТу.
При решении задач следует пользоваться Международной системой единиц СИ. Буквенные обозначения единиц измерения ставятся только после окончательного результата и в скобки не заключаются, например, 10 А; 380 В; 660 Вт.
Векторные диаграммы должны быть построены в масштабе на миллиметровой бумаге или на бумаге в клетку. Принятые масштабы должны быть указаны.
В конце контрольной работы необходимо привести список используемой литературы, поставить подпись и дату ее выполнения.
После получения контрольной работы с оценкой и замечаниями преподавателя студенту следует повторить недостаточно усвоенный материал и исправить отмеченные ошибки. Все исправления следует выполнить не в тексте контрольной работы, а в конце тетради, указав номера задач.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение
Электрическая энергия, ее свойства, преимущества и область применения. История развития электротехники. Задачи и значение дисциплины «Электротехника и электроника» для специальности 1707 Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог.
Раздел 1 Электрическое поле
Тема 1.1 Основные понятия
Электронная теория строения вещества. Электрическое поле, его изображение. Характеристика электрического поля. Закон Кулона. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.
Тема 1.2 Электрическая емкость и конденсаторы
Электрическая емкость, единицы измерения емкости. Конденсаторы, их виды и графическое изображение, обозначение на схемах. Расчет батарей конденсаторов. Емкость плоского конденсатора.
Последовательное, параллельное и смешанное соединение конденсаторов. Энергия электрического поля.
В результате изучения раздела студент
должен знать:
- характеристики электрического поля, их физический смысл;
- назначение конденсаторов их условное обозначение;
- законы последовательного, параллельного и смешанного соединения в батарею конденсаторов.
должен уметь:
- рассчитывать батареи конденсаторов, определять эквивалентную емкость и распределение напряжения.
Раздел 2 Электрические цепи постоянного тока
Тема 2.1 Электрический ток, сопротивление, проводимость
Электрический ток, условия его возникновения, единицы измерения. Направление тока, плотность тока.
Электрическое сопротивление и проводимость, единицы их измерения. Зависимость сопротивления от длины проводника, его сечения и материала. Зависимость сопротивления проводника от температуры. Резисторы, реостаты и потенциометры.
Электродвижущая сила источников электрической энергии. Электрическая цепь и ее основные элементы. Закон Ома.
Тема 2.2 Электрическая энергия и мощность
Электрическая энергия и мощность источника, единицы их измерения. Мощность потребителей, мощность потерь. Баланс мощности. Электрический КПД.
Тема 2.3 Расчет электрических цепей постоянного тока
Последовательное, параллельное и смешанное соединение резисторов. Эквивалентное сопротивление. Законы Кирхгофа.
Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца. Практическое использование теплового действия электрического тока. Потеря напряжения в проводах и линиях электропередачи. Расчет сечения проводов по допустимой потере напряжения. Защита проводов от перегрузки.
Сложные электрические цепи. Расчет сложной цепи методом уравнений Кирхгофа и узлового напряжения. Общие сведения о химических источниках электрической энергии. Последовательное, параллельное и смешанное соединение химических источников в батареях.
В результате изучения раздела студент
должен знать:
- физическую сущность процессов в цепях постоянного тока;
- основные законы цепей постоянного тока;
- элементы электрических цепей, их изображение на схемах и назначение;
- законы последовательного, параллельного и смешанного соединения резисторов, химических источников тока;
должен уметь:
- выполнять измерения и расчеты основных параметров электрических цепей постоянного тока;
- определять эквивалентное сопротивление цепи;
- включать электроизмерительные приборы в электрическую цепь;
- рассчитывать батарею химических элементов.
Раздел 3 Электромагнетизм
Тема 3.1 Магнитное поле постоянного тока
Магнитное поле электрического тока, силовые линии магнитного поля.
Правило буравчика. Напряженность магнитного поля, магнитная индукция, магнитный поток, единицы их измерения.
Действие магнитного поля на проводник с током. Электромагнитная сила. Принцип действия электрического двигателя постоянного тока.
Тема 3.2 Электромагнитная индукция
Явление электромагнитной индукции в замкнутом контуре, катушке, прямолинейном проводнике. Величина и направление ЭДС индукции, правило Ленца, правила левой и правой руки. Потокосцепление. Основной закон электромагнитной индукции. Вихревые токи, их отрицательное действие, способы уменьшения и практическое использование.
Явление самоиндукции, величина ЭДС самоиндукции. Индуктивность, единицы ее измерения. Явление взаимоиндукции, величина ЭДС взаимоиндукции. Принцип действия трансформатора.
Тема 3.3 Магнитные цепи
Намагничивание ферромагнетиков, кривые первоначального намагничивания. Явление гистерезиса.
Магнитная цепь разветвленная и неразветвленная. Понятие о расчете магнитной цепи.
В результате изучения раздела студент
должен иметь представление:
- о расчете магнитных цепей;
должен знать:
- условия существования магнитного поля, его характеристики, правила для определения направления магнитного поля;
- поведение проводника в магнитном поле; принцип действия электрического генератора и трансформатора;
должен уметь:
- рассчитывать электромагнитную силу, действующую на проводник с током и указывать ее направление;
- пользоваться правилом буравчика, правилами левой и правой руки;
- рассчитывать ЭДС в проводнике, перемещающемся в магнитном поле, определять направление этой ЭДС.
Раздел 4 Электрические цепи однофазного переменного тока
Тема 4.1 Синусоидальный электрический ток
Определение переменного тока. Получение синусоидально изменяющейся ЭДС.
Уравнение мгновенных значений для синусоидально изменяющейся ЭДС.
Графики переменного тока. Мгновенное и действующее значение переменного тока. Амплитуда, период, частота и единицы их измерения.
Графическое изображение синусоидальных величин при помощи временной и векторной диаграмм. Фаза, начальная фаза, угол сдвига фаз.
Тема 4.2 Линейные электрические цепи синусоидального тока
Цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и цикличностью
Элементы электрических цепей переменного тока: резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы. Сопротивление, индуктивность и емкость - параметры электрических цепей переменного тока. Явление поверхностного эффекта.
Цепь с активным сопротивлением. Временная и векторная диаграммы тока и напряжения. Закон Ома. Мгновенная и средняя мощность.
Цепи с индуктивностью. Временная и векторная диаграммы. Уравнения тока, магнитного потока, напряжения и ЭДС самоиндукции. Индуктивное сопротивление и его физический смысл. Закон Ома. Графики мгновенной мощности. Энергетический процесс в данной цепи. Реактивная мощность и единицы ее измерения.
Цепь с емкостью. Понятие о процессе заряда и разряда конденсатора. Временная и векторная диаграммы тока и напряжения. Причины прохождения тока в данной цепи. Уравнение мгновенных значений тока и напряжения. Емкостное сопротивление и его физический смысл. Закон Ома. Графики мгновенной мощности. Энергетический процесс в данной цепи. Реактивная мощность.
Неразветвленные цепи синусоидального тока
Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью; цепь с активным сопротивлением и емкостью; цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью при различных значениях величин реактивных сопротивлений. Уравнение мгновенных значений тока и напряжения. Временная и векторная диаграммы цепи. Треугольник напряжений и сопротивлений. Закон Ома. Треугольник мощностей. Активная, реактивная и полная мощности, коэффициент мощности.
Разветвленные цепи синусоидального тока
Цепь с параллельным соединением катушек индуктивности. Активная и реактивная составляющие токов. Определение коэффициента мощности, величины тока, активной, реактивной и полной мощности.
Общий случай цепи с параллельными ветвями. Конденсатор с потерями.
Тема 4.3 Резонанс в электрических цепях
Резонанс напряжений и токов: условия возникновения, особенности, векторные диаграммы, треугольники сопротивлений и мощности.
Практическое использование резонансных явлений.
В результате изучения раздела студент
должен знать:
- физическую сущность процесса получения переменного тока;
- основные величины, характеризующие переменный ток;
- построение временных и векторных диаграмм;
- электромагнитные явления в цепях переменного тока, возможности их практического применения;
- коэффициент мощности, его технико-экономическое значение, способы повышения;
должен уметь:
- рассчитывать цепи переменного тока с построением временных и векторных диаграмм.
Раздел 5 Электрические цепи трехфазного переменного тока
Получение трехфазной симметричной системы ЭДС. Временная и векторная диаграммы. Соединение обмоток трехфазного генератора «звездой» и «треугольником». Векторные диаграммы напряжений. Соотношения между' линейным и фазным напряжениями.
Соединение потребителей энергии «звездой». Трех- и четырех проводная системы цепей. Векторные диаграммы напряжений при симметричном и несимметричном режимах. Значение нулевого провода.
Соединение потребителей энергии «треугольником». Определение фазных и линейных токов при симметричном и несимметричном режимах работы.
Вращающееся магнитное поле трехфазной системы. Принцип действия асинхронного двигателя.
В результате изучения раздела студент
должен знать:
- преимущества трехфазного тока перед однофазным;
- соединение обмоток генератора и потребителя «звездой» и «треугольником»;
- роль нулевого провода;
- принцип действия асинхронного двигателя;
должен уметь:
- производить расчеты симметричных и несимметричных трехфазных цепей, измерять их параметры.
Раздел 6 Цепи несинусоидального тока
Причины возникновения несинусоидальных токов.
Сложение несинусоидальных величин разной частоты на временной диаграмме. Выражение сложной периодической кривой при помощи ряда Фурье. Разложение периодических кривых на гармоники.
Действующее значение несинусоидального тока и напряжения. Расчет цепей с несинусоидальным напряжением.
Фильтры, их классификация.
В результате изучения раздела студент
должен знать:
- причины возникновения несинусоидальных токов;
- разложение периодических кривых на гармоники;
- устройство и назначение электрических фильтров.
должен уметь:
- рассчитывать простые электрические схемы несинусоидальных токов.
Раздел 7 Электрические измерения
Тема 7.1 Основы метрологии
Классификация методов измерений. Погрешности измерений и приборов. Классификация электроизмерительных приборов и их маркировка. Общие детали приборов. Проверка приборов.
Тема 7.2 Измерительные приборы
Устройство и принцип работы приборов магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем. Расширение пределов измерения приборов магнитоэлектрической системы.
Тема 7.3 Измерение электрических сопротивлений
Классификация электрических сопротивлений по величине и методике измерений. Измерение малых, средних и больших сопротивлений косвенным методом. Измерение сопротивлений мостами и омметром.
Тема 7.4 Измерение мощности и энергии
Измерение мощности в цепи постоянного и переменного однофазного токов.
Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока одним, двумя и тремя ваттметрами.
Измерение энергии в цепях переменного тока.
Однофазный индуктивный счетчик.
В результате изучения раздела студент
должен знать:
- классификацию методов измерения, погрешности и маркировку приборов;
- конструкцию электроизмерительных приборов, принцип действия и характеристики;
- способы измерения сопротивлений проводников;
- принцип действия счетчика и ваттметра, схемы их включения для выполнения измерений в электрической
цепи;
должен уметь:
- производить измерения в электрических цепях с помощью приборов непосредственной оценкой;
- определять погрешности измерений;
- подключать счетчики и ваттметры для выполнения измерений.
Раздел 8 Электроника
Тема 8.1 Физические основы электроники
Физические свойства полупроводников. Распределение электронов в полупроводниках по энергетическим уровням. Виды проводимостей.
Тема 8.2 Полупроводниковые приборы
Электронно-дырочный переход и его свойства. Полупроводниковые диоды. Устройство, назначение и классификация диодов. Вольт-амперная характеристика диода. Силовые диоды. Маркировка диодов.
Общие сведения о транзисторах. Устройство, принцип действия, назначение и классификация транзисторов. Схемы включения, параметры и характеристики транзисторов.
Общие сведения о тиристорах. Устройство и принцип действия тиристора. Назначение.
Тема 8.3 Основы микроэлектроники
Общие сведения о технологии изготовления микросхем. Особенности изготовления микросхем. Особенности изготовления полупроводниковых микросхем. Изготовление транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов. Методы изоляции элементов.
Общие сведения о гибридных интегральных микросхемах.
Тема 8.4 Логические операции в схемах
Основные виды схемных элементов и логических операций. Символическая запись логических операций.
Диодно-резисторные схемы логических элементов.
Транзисторно-резисторные схемы логических элементов.
Тема 8.5 Электронные устройства автоматики и вычислительной техники
Электрические датчики: реостатные, угольные, индуктивные, емкостные, термосопротивления. Датчики давления: сильфонные, магнитоупругие, пьезоэлектрические. Сельсины. Примеры применения датчиков на подвижном составе.
Двоичная система счисления. Операции над двоичными числами. Блок-схема электронно-вычислительной машины.
В результате изучения раздела студент
должен знать:
- устройства, принцип действия и применение диодов, транзисторов, тиристоров;
- устройство, работу и практическое применение датчиков на подвижном составе;
должен уметь:
- объяснять свойства полупроводников, сущность расположения электронов, работу перехода электронов, различать диоды по конструктивным особенностям;
- подключать к электрической цепи сельсины.



ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 2

Выбор варианта осуществляется по табл.1.

Задача № 1
Катушка индуктивности с параметрами R1=24 Ом и L1=102 мГ, конденсатор, емкость которого С1=56,8 мкФ, и резистор сопротивлением R2=8 Ом соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f=50 Гц. Активная мощность цепи Р=128 Вт.
Определить:
полное сопротивление цепи z,
напряжение на зажимах цепи U,
ток в цепи I,
реактивную мощность цепи Q,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu = 16 В/см.
Определить при какой емкости в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 2
Резистор сопротивлением R1=30 Ом, конденсатор емкостью С=26,5 мкФ и катушка, параметры которой R2=30 Ом и L2=127,5мГ, соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f=50 Гц. Ток в цепи I=2 А.
Определить:
полное сопротивление цепи z,
напряжение на зажимах цепи U,
активную мощность цепи Р,
полную мощность S,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=25 В/см.
Определить при какой емкости в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 3
Две катушки индуктивности с параметрами R1=16 Ом, L1=38,3 мГ, R2=24 Ом, L2=102 мГ и конденсатор емкостью С=227 мкФ соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f =50 Гц. Напряжение на конденсаторе Uс=35 В.
Определить:
полные сопротивления цепи и катушек z, zк1, zк2,
напряжение на зажимах цепи и катушек U, Uк2, Uк2,
ток в цепи I,
полную, активную и реактивную мощности цепи S, Р, Q,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=20 В/см.
Определить при какой емкости в данной цепи возникнет резонанс напряжений.


Задача № 4
Катушка индуктивности с параметрами R1 = 24 Ом и L1=102 мГ, два конденсатора, емкости которых C1=C2= 113,5 мкФ и резистор сопротивлением R2=8 Ом соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f =50 Гц. Ток в цепи I=2,5 А.
Определить:
полное сопротивление цепи z,
напряжение на зажимах цепи и на катушке U, Uк,
активную, полную и реактивную мощность цепи Р, S, Q,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=20 В/см.
Определить также индуктивность, при которой в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 5
Два конденсатора емкостью С1 = C2 = 98 мкФ и две катушки соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f = 50 Гц. Напряжение на первой катушке Uк1 = 110 В, активное сопротивление ее R1 = 20 Ом; напряжение на каждом конденсаторе Uс1 = Uс2 = 143 В, активная мощность цепи Р=580 Вт; индуктивность второй катушки L2=31,8 мГ.
Определить:
активное сопротивление второй катушки R2,
индуктивность первой катушки L1
полные сопротивления катушек и всей цепи zк1 zк2, z,
ток в цепи I,
напряжение на зажимах цепи и напряжение U, Uк2,
на второй катушке
реактивную и полную мощности цепи Q, S,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=22 В/см.
Определить при какой емкости в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 6
Конденсатор емкостью С=39,2 мкФ, катушка и резистор сопротивлением R2=50 Ом соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f = 50 Гц. Активное сопротивление катушки R1 = 30 Ом. Напряжение на резисторе Ua2=100 В, напряжение на катушке Uк=100 В.
Определить:
индуктивность катушки L,
полные сопротивления цепи и катушки z, zк ,
напряжение на зажимах цепи U,
ток в цепи I,
активную, реактивную и полную мощности цепи Р, Q, S,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=25 В/см.
Определить при какой емкости в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 7
Катушка индуктивности с параметрами R1 = 15 Ом, L1=63,7 мГ, резистор сопротивлением R2=25 Ом и конденсатор емкостью С=63,5 мкФ соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f =50 Гц и напряжением U=250 В.
Определить:
ток в цепи I,
полное сопротивление цепи z,
полное сопротивление катушки z к,
напряжение на катушке Uк,
активную, реактивную и полную мощности цепи Р, Q, S,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=25 В/см.
Определить, при какой емкости в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 8
Конденсатор емкостью С=35,4 мкФ, катушка и резистор сопротивлением R2=40 Ом соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f = 50 Гц. Активное сопротивление катушки R1=40 Ом. Напряжение на резисторе Ua2=50 В, напряжение на катушке Uк=62,5 В.
Определить:
Индуктивность катушки L,
полное сопротивление цепи z,
ток в цепи I,
напряжение на зажимах цепи U,
активную мощности цепи Р,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=12,5 В/см.
Определить, при какой индуктивности в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 9
Катушка индуктивности с параметрами R1=30 Ом, L1=12,7 мГ, резистор сопротивлением R2=50 Ом и конденсатор емкостью С=31,8 мкФ соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f =50 Гц и напряжением U=200 В.
Определить:
ток в цепи I,
полное сопротивление цепи z,
активную, реактивную и полную мощности цепи P,Q, S,
коэффициент мощности цепи cos
·.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=20 В/см.
Определить, при какой емкости в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 10
Две катушки и конденсатор емкостью С=48,8 мкФ соединены последовательно и включены в сеть переменного тока частотой f = 50 Гц. Напряжение на первой катушке Uк1=50 В, активное сопротивление ее R1=20 Ом; напряжение на конденсаторе Uс=130 В, активная мощность цепи Р=120 Вт; индуктивность второй катушки L2 = 31,8 мГ.
Определить:
активное сопротивление второй катушки R2,
индуктивность первой катушки L1,
ток в цепи I,
напряжение на зажимах цепи U,
реактивную мощность цепи Q
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Построить векторную диаграмму тока и напряжений в масштабе mu=10 В/см.
Определить при какой емкости в данной цепи возникнет резонанс напряжений.

Задача № 11
В сеть переменного тока напряжением U=220 В и частотой f =50 Гц включены параллельно два приемника энергии: первый мощностью P1=8,8 кВт c cos
·1 = 1, второй мощностью P2=6,6 кВт с cos
·2=0,6 (индуктивный).
Начертить схему цепи.
Определить токи приемников I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; параметры ветвей R1, R2, L2; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности цепи cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI = 10 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Вычислить емкость Срез конденсатора, который следует включить параллельно приемникам, чтобы в цепи возник резонанс токов.

Задача № 12
В сеть переменного тока напряжением U=220 В и частотой f =50 Гц включены параллельно два приемника энергии. Первый приемник - катушка индуктивности, активное сопротивление которой R1=l 1 Ом, индуктивное XL1=11 Ом, второй - последовательно соединенные активное R2=12 Ом и емкостное Хс2=5 Ом сопротивления.
Начертить схему цепи.
Определить токи приемников I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности всей цепи cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI =2 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Определить емкость конденсатора Срез, который надо включить в третью ветвь параллельно приемникам энергии, чтобы в цепи возник резонанс токов.

Задача № 13
В сеть переменного тока напряжением U=380 В и частотой f =50 Гц включены параллельно две катушки. Первая катушка имеет активное сопротивление R1 =15 Ом и индуктивное ХL1 =15 Ом. Вторая катушка имеет активное сопротивление R2 =16 Ом и индуктивное XL2 =12 Ом.
Начертить схему цепи.
Определить токи катушек I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI =5 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Вычислить емкость Срез конденсатора, который следует включить параллельно катушкам, чтобы в цепи возник резонанс токов.

Задача № 14
В сеть переменного тока напряжением U=120 В и частотой f=50 Гц включены параллельно резистор сопротивлением R1=30 Ом и катушка индуктивности с параметрами R2=24 Ом, L2=0,102 Г.
Начертить электрическую схему цепи.
Определить токи в ветвях I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности цепи cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI = l А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Вычислить емкость конденсатора Срез, который надо включить параллельно в цепь для возникновения резонанса токов.

Задача № 15
В сеть переменного тока напряжением U=220 В и частотой f =50 Гц включены параллельно две катушки индуктивности с параметрами R1=88 Ом, L1=0,21 Г, R2=60 Ом, L2=0,255 Г.
Начертить электрическую схему цепи.
Определить токи в ветвях I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности цепи cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI =0,4 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Вычислить емкость конденсатора Срез, который надо включить параллельно катушкам, чтобы в цепи возник резонанс токов.

Задача № 16
В сеть переменного тока напряжением U=240 В и частотой f = 50 Гц включены параллельно резистор сопротивлением R1=50 Ом и катушка индуктивности с параметрами R2=36 Ом и L2=0,153 Г.
Начертить электрическую схему цепи.
Определить токи в ветвях I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; активную Р. реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности цепи cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI =0,8 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Вычислить емкость конденсатора Срез, который надо включить параллельно в цепь, чтобы в ней возник резонанс токов, вычислить также Iрез.

Задача № 17
В сеть переменного тока напряжением U=120 В и частотой f =50 Гц включены параллельно две катушки индуктивности. Активные мощности и коэффициенты мощности катушек: P1=2 кВт, cos
·1=0,835, Р2=1,2 кВт, cos
·2=0,5.
Начертить электрическую схему цепи.
Определить токи катушек I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; реактивную Q и полную S мощности цепи; коэффициент мощности cos
·. Определить также активное сопротивление R1 и индуктивность L1 первой катушки.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI =4 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Вычислить емкость конденсатора Срез, который следует включить параллельно катушкам, чтобы в цепи возник резонанс токов.

Задача № 18
В сеть переменного тока напряжением U=130 В и частотой f =50 Гц включены две катушки индуктивности. Параметры первой катушки R1=10 Ом, L1=76,5 мГ; полное сопротивление второй катушки z2=20 Ом, индуктивность ее L2=51 мГ.
Начертить электрическую схему цепи.
Определить токи в ветвях I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму' токов и напряжения в масштабе mI =1 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Вычислить емкость конденсатора Срез, который надо включить параллельно катушкам, чтобы в цепи возник резонанс токов.

Задача № 19
В сеть переменного тока частотой f =50 Гц включены параллельно два приемника энергии. Первый приемник представляет собой катушку мощностью P1=7,6 кВт с cos
·1=0,5. Второй приемник
состоит из последовательно соединенных активного R2=30 Ом и емкостного Хс2=16 Ом сопротивлений. Ток второго приемника I2= 11,18 А.
Начертить электрическую схему цепи.
Определить напряжение U на зажимах цепи; ток I1 первого приемника, ток I в неразветвленной части цепи; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности всей цепи cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI =4 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Вычислить емкость конденсатора Срез, который следует включить параллельно в третью ветвь цепи, чтобы возник резонанс токов.

Задача № 20
В сеть переменного тока напряжением U=220 В и частотой f = 50 Гц включены параллельно катушка индуктивности, сопротивления которой: активное R1 =30 Ом, XL1=40 Ом, и резистор сопротивлением R2=50 Ом.
Начертить схему цепи.
Определить токи ветвей I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности цепи cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI =1 А/см, отложив горизонтально вектор напряжения.
Определить емкость Срез конденсатора, который следует включить параллельно заданным приемникам энергии, чтобы в цепи возник резонанс токов.

Задачи №№ 21-30
Группа однофазных потребителей электроэнергии питается от сети с напряжением U при частоте f =50 Гц. Известна мощность потребителей Р и коэффициент мощности cos
·1.
Для повышения коэффициента мощности до cos
· параллельно данной группе потребителей включается батарея конденсаторов.
Начертить схему цепи.
Определить ток группы потребителей I1 до включения конденсаторов и ток цепи I после включения конденсаторов.
Построить векторную диаграмму токов в заданном масштабе mI.
Определить по диаграмме ток Iс батареи конденсаторов. Подсчитать сопротивление хс конденсаторов и их емкость С.
Числовые значения величин приведены в табл.7.
Таблица 7
Обозначение величины и их
единиц измерения
Номера задач


21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

U, В
380
500
380
500
220
400
220
500
380
220

Р, кВТ
20
100
5
35,5
22
80
4
35
10
7,75

cos
·1
0,7
0,865
0,8
0,71
0,77
0,865
0,8
0,7
0,8
0,8

cos
·
0,97
0,95
1,0
1,0
0,9
0,98
1
0,95
1,0
0,98

mI, А/см
10
25
2
10
20
25
3
10
5
5


Задача № 31
В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=380 В звездой включены лампы накаливания мощностью Рламп =200 Вт каждая. Число ламп в фазах: NA=20, NB=15, NC=10.
Начертить схему соединений.
Вычислить мощность Р, потребляемую цепью, токи в линейных проводах IА, IB, IC, сопротивление одной лампы Рламп и фазы RB.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu =44 В/см, mI =4 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить ток в нулевом проводе I0.

Задача № 32

В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=220 В звездой включены лампы накаливания мощностью Рламп=100 Вт каждая. Мощности фаз: РА=1200 Вт, РB=800 Вт, РC=1600 Вт.
Начертить схему соединений.
Вычислить сопротивление одной лампы Rламп, сопротивление фазы RC, токи в линейных проводах IA, IB, IC, мощность, потребляемую цепью Р.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=25,4 В/см, mI =З,15 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить ток в нулевом проводе I0.

Задача № 33
В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=380 В звездой включены три резистора с сопротивлениями RA=88 Ом, RB=1 10 Ом, RC=55 Ом.
Начертить схему соединений.
Вычислить токи в линейных проводах IA, IB, IC, мощность, потребляемую цепью Р, и мощность фазы РB.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=50 В/см, mI =1 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить ток в нулевом проводе I0.

Задача № 34
В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=380 В звездой включены лампы накаливания мощностью Рламп=100 Вт каждая. Мощность фаз: РА= 1800 Вт, РB=1200 Вт, РC=2200 Вт.
Начертить схему соединений.
Вычислить сопротивление одной лампы Rламп, число ламп в фазах NA, NB, NC, сопротивление фазы RB, токи в линейных проводах IA, IB, IC и мощность Р, потребляемую цепью.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=44 В/см, mI = 2,5 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить ток в нулевом проводе I0.

Задача № 35
В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=380 В звездой включены три резистора сопротивлением: RA=55 Ом, RB=27,5 Ом, RC=36,7 Ом.
Начертить схему соединений.
Вычислить мощность Р, потребляемую цепью, и токи в линейных проводах IA, IB, IC.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=44 В/см, mI =2 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить ток в нулевом проводе I0.

Задача № 36
В трехфазную трехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=380 В треугольником включены резисторы сопротивлением RAB=50 Ом, RBC=76 ОМ, RCA=40 ОМ.
Начертить схему соединений.
Вычислить мощность Р, потребляемую цепью, и токи в фазах IAB, IBC, ICA.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=76 В/см, mI = 2 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить линейные токи IA, IB, 1C.

Задача № 37
В трехфазную трехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=220 В треугольником включены лампы накаливания мощностью Рламп=150 Вт каждая. Число ламп в фазах: NAB=44. NBC=33, NCA=22.
Начертить схему соединений.
Вычислить мощность Р, потребляемую цепью, мощность фазы РBC, токи в фазах IAB, IBC, ICA.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=40 В/см, mI =7,5 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить линейные токи IA, IB, IC.

Задача № 38
В трехфазную трехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=220 В треугольником включены приемники активной энергии (cos
·=1), мощность фаз РАВ=4,4 кВт, РBC=6,6 кВт, РCA=8,8 кВт.
Начертить схему соединений.
Вычислить мощность Р, потребляемую цепью, сопротивление фазы RCA и токи в фазах IAB, IBC, ICA.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=44 В/см, mI =10 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить линейные токи IA, IB, IC.

Задача № 39
В трехфазную трехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=380 В треугольником включены приемники активной энергии с сопротивлениями: RAB=19 Ом, RBC=25,3 Ом, RCA=30,4 Ом.
Начертить схему соединений.
Вычислить мощность Р, потребляемую цепью, мощность фазы РBC и токи в фазах IAB, IBC, ICA.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=70 В/см, mI =5 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить линейные токи IA, IB, IC.

Задача № 40
В трехфазную трехпроводную сеть с линейным напряжением Uл=220 В треугольником включены лампы накаливания. Мощности фаз РAB=8 кВт, РBC=4 кВт, РCA=6 кВт.
Начертить схему соединений.
Вычислить мощность Р, потребляемую цепью, сопротивления фаз RBC, RCA и токи в фазах IAB, IBC, ICA.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=44 В/см, mI = 9,1 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.
Из векторной диаграммы определить линейные токи IA, IB, IC.

Задача № 41
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=380 В треугольником включен потребитель, активная мощность которого Р=32 кВт, коэффициент мощности cos
· =0,8. Нагрузка активно- индуктивная.
Начертить схему цепи с приборами для измерения линейного тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить фазный Iф и линейный Iл токи, полную S и реактивную Q мощности, коэффициент мощности cos
·, активное Rф, и полное zф, сопротивления фазы потребителя.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=76 В/см, mI =10 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.


Задача № 42
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=220 В треугольником включены три катушки индуктивности; активное сопротивление каждой катушки Rф=16 Ом, индуктивное XLф=12 Ом.
Начертить схему цепи с приборами для измерения линейного тока, напряжения и активной мощности потребителя.
Вычислить фазный Iф и линейный Iл токи, активную Р, реактивную Q, полную S мощности потребителя, коэффициент мощности cos
·.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=50 В/см, mI=4 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.

Задача № 43
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=127 В треугольником включен трехфазный электродвигатель, активная мощность которого Р=12,5 кВт. Двигатель потребляет из сети ток Iл =67,6 А.
Начертить схему цепи с приборами для измерения линейного тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить фазный ток Iф, активное Rф и полное Zф, сопротивления фазы потребителя, коэффициент мощности cos
·, полную S и реактивную Q мощности потребителя.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=25,4 В/см, mI =10 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.

Задача № 44
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=220 В треугольником включены три катушки индуктивности, активное сопротивление каждой из которых Rф= 16 Ом, коэффициент мощности cos
· =0,8.
Начертить схему цепи с приборами для измерения линейного тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить фазный Iф и линейный Iл токи, полное сопротивление фазы zф, активную Р, реактивную Q и полную S мощности потребителя.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=50 В/см, mI =2,75 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.

Задача № 45
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=380 В треугольником включены три катушки индуктивности, полное сопротивление каждой из которых Zф=20 Ом, коэффициент мощности cos
·=0,8.
Начертить схему цепи с приборами для измерения линейного тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить активное Rф индуктивное ХLф сопротивления катушек, фазный Iф и линейный Iл токи, активную Р, реактивную Q и полную S мощности катушек.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=95 В/см, mI =5 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.

Задача № 46
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=380 В звездой включен электродвигатель, коэффициент мощности которого cos
·=0,85, фазный ток Iф=36 А.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить активное Rф индуктивное ХLф, полное Zф сопротивления фазы двигателя, линейный ток Iл, активную Р, реактивную Q и полную S мощности.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=95 В/см, mI =12 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.

Задача № 47
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=380 В звездой включен трехфазный электродвигатель, активная мощность которого Р=22 кВт, коэффициент мощности cos
·=0,85.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить фазное напряжение Uф, фазный Iф и линейный Iл токи, полное сопротивление фазы полную S и реактивную Q мощности потребителя.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=44 В/см, mI =10 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.

Задача № 48
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=380 В звездой включен потребитель, активная мощность которого Р=40 кВт, коэффициент мощности cos
·=0,87. Нагрузка активно- индуктивная.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить фазное напряжение Uф, фазный Iф и линейный Iл токи, полную S и реактивную Q мощности потребителя, а также активное сопротивление фазы Rф.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=40 В/см, mI =20 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.

Задача № 49
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=220 В звездой включены три катушки индуктивности; активное сопротивление каждой катушки Rф=4,8 Ом, индуктивное ХLф=6,4 Ом.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить фазное напряжение Uф, фазный Iф и линейный Iл токи, активную Р, полную S мощности и коэффициент мощности cos
· потребителя.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=25,4 В/см, mI =4 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.

Задача № 50
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=220 В звездой включены три катушки индуктивности. Полное сопротивление каждой катушки Zф=25 Ом, коэффициент мощности cos
·=0,6.
Начертить схему цепи с приборами для измерения тока, напряжения и активной мощности.
Вычислить фазное напряжение Uф фазный Iф и линейный Iл токи, активное Rф, индуктивное ХLф сопротивления фазы, полную S, активную Р и реактивную Q мощности потребителя.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе mu=32 В/см, mI=2 А/см. Построение векторной диаграммы пояснить.








МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению задач контрольной работы № 2
Задачи контрольной работы № 2 посвящены расчету цепей однофазного переменного тока.
Процессы, протекающие в цепях переменного тока, являются более сложными по сравнению с процессами в цепях постоянного тока. Прежде всего, надо усвоить основные понятия о переменном токе.
Переменным называется ток, направление и значение которого периодически меняются.
Время Т, в течение которого переменный ток совершает полный цикл изменений, называется периодом переменного тока, а число периодов в секунду - его частотой:

F = 13 QUOTE 1415 .

Единицей частоты является герц [Гц].
Наиболее распространен синусоидальный ток (напряжение, ЭДС).
Уравнения синусоидальных тока и напряжения:

i = Iм · sin
·t,
u = Uм · sin(
·t+
·),

где i, u - мгновенные значения тока и напряжения (в любой момент времени);
Iм, Uм - максимальные значения тока и напряжения (амплитуды);

· - угловая частота, рад/с;
(
·t+
·) - фаза, т.е. угол, определяющий значение переменной величины в любой момент времени (текущая фаза);

·- начальная фаза переменной величины, т.е. угол, определяющий ее значение при t=0.
Приборы (амперметр, вольтметр), включенные в цепь переменного тока, показывают действующие значения величин (тока, напряжения), которые равны:

I = 13 QUOTE 1415 ,

U = 13 QUOTE 1415 .

Цепи переменного тока (как и цепи постоянного тока) могут быть неразветвленными и разветвленными.
Расчет цепи переменного тока облегчается, если использовать построение векторной диаграммы, на которой изображается несколько синусоидальных величин одной частоты.
Построение векторной диаграммы начинают с вектора величины, общей для всей цепи: т.е. с вектора тока в неразветвленной цепи, с вектора напряжения в разветвленной цепи. Этот вектор строят в положительном направлении оси абсцисс (горизонтально вправо).
Длины векторов в масштабе соответствуют действующим значениям величин.
Положение каждого вектора на диаграмме определяется начальной фазой, причем опережение по фазе - против часовой стрелки, отставание по фазе - по часовой стрелке.
Прежде чем приступать к расчету цепей переменного тока, содержащих несколько элементов, надо запомнить свойства простейших цепей (табл.8):
а) с сопротивлением R;
б) с индуктивностью L;
в) с емкостью С.
Перед решением этих задач по [1] следует рассмотреть §§10.1-10.5; 11.1; 11.2; 11.4; 12.1-12.6, и разобрать решение примеров 6, 7, 8.





Таблица 8

Цепь с активным сопротивлением R
Цепь с индуктивностью L
Цепь с емкостью С

Схема цепи




Сопротивление ,0м
R-активное
XL=2
·fL индуктивное (реактивное)
XC = 13 QUOTE 1415 емкостное
(реактивное)

Закон Ома для
действующих значений
I = 13 QUOTE 1415
I = 13 QUOTE 1415
I = 13 QUOTE 1415

Векторные диаграммы




Уравнения тока и напряжения
i = Iм sin
·t
u=Uм sin
·t

i = Iм sin
·t
u=Uм sin(
·t+90°)

i = Iм sin
·t
u=Uм sin(
·t-90°)


Векторные диаграммы




Мощность цепи
активная
P=UIcos
·=I2R
Вт
реактивная
QL=UIsin
·=I2XL вар
реактивная QC=UIsin
·=I2XC вар



Задачи №№ 1-10
Пример 7
В сеть переменного тока напряжением U=120 В и частотой f= 50 Гц включены последовательно катушка индуктивности с параметрами R=160 Ом и L=102 мГ и конденсатор емкостью С=159 мкФ (рис.13). На схеме показаны приборы для измерения тока, напряжения, активной мощности.
Определить индуктивное XL, емкостное ХС и полное Z сопротивление цепи, ток I, коэффициент мощности cos
·, активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи, построить векторную диаграмму напряжений и тока в масштабе mu=48 В/см, отложив горизонтально вектор тока.
Вычислить частоту переменного тока f0, при которой в цепи возникнет резонанс напряжений.



Рис.13

Краткая запись условия:
Дано: U=120 В,
f=50 Гц,
R=16 Ом,
L=102 мГ,
C=159 мкФ,
mu=48 В/см.
Определить: XL, ХC, Z, I, cos
·, Р, Q, S, f0.
Построить векторную диаграмму напряжений и тока.

Решение
Реактивные сопротивления катушки и конденсатора:
индуктивное:

xL=2
·fL =2·3,14·50·102·10-3=32 Ом,

емкостное

xc= 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =20Ом.

Полное сопротивление цепи:

z = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 20 Ом.

Ток в цепи:

I = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 6 A.

Коэффициент мощности:

cos
· = 13 QUOTE 1415 =13 QUOTE 1415 = 0,8,

sin
· = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,6.

Мощности цепи:
полная: S = U·I = 120·6 = 720 ВА,
активная: P = S·cos
· = 720·0,8 = 576 Вт,
реактивная: Q = S·sin
· = 720·0,6 = 432 вар.
Частота переменного тока, при которой в цепи наступает резонанс напряжений:

f0 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 39,5 Гц

Напряжения на участках цепи (составляющие напряжения):
активное: Ua =I·R = 6·16 = 96 В,
индуктивное: UL = I·xL = 6·32 = 192 В,
емкостное: Uс = I·xc = 6·20 = 120 В.
Длины векторов напряжений в масштабе mu=48 В/см:

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =2 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =4 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =2,5 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =2,5 см,

Векторная диаграмма напряжений и тока построена на рис.14.



Рис.14

Так как xL>Xc, то вектор напряжения U опережает вектор тока I на угол
· = arccos0,8 = 37°.
В неразветвленной цепи, состоящей из катушки индуктивности и конденсатора, может возникнуть резонанс напряжений (один из режимов работы этой цепи).
Условие получения резонанса напряжений: равенство реактивных сопротивлений цепи:

xL= xc; 2
·fL = 13 QUOTE 1415 .

Способы получения резонанса напряжений:
изменение индуктивности L;
изменение емкости С;
изменение частоты источника питания.
Особенности этого режима: полное сопротивление цепи равно активному сопротивлению:

zрез = 13 QUOTE 1415 = R,

из-за чего ток в цепи максимальный:

Iрез = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 .

Другие особенности, векторная диаграмма напряжений и тока и практическое применение рассмотрены в [1], §12.6.
В задачах №№ 1-10 рассматриваются цепи переменного тока с последовательным соединением нескольких потребителей. При решении этих задач используются те же формулы, что приведены в примере 7.
Полное сопротивление цепи:

z = 13 QUOTE 1415 ,

где R = R1 + R2 + R3 + - арифметическая сумма всех активных сопротивлений цепи;
xL = 13 QUOTE 1415 + 13 QUOTE 1415 + - арифметическая сумма индуктивных сопротивлений цепи;
хс = 13 QUOTE 1415+ 13 QUOTE 1415 + - арифметическая сумма емкостных сопротивлений цепи.
Для построения векторной диаграммы напряжений и тока надо определить напряжение на каждом участке цепи и все эти напряжения построить на векторной диаграмме.

Задачи №№ 11-20
Задачи №№ 11-20 посвящены расчету разветвленных цепей переменного тока.
Расчет разветвленных цепей переменного тока может быть выполнен одним из следующих методов:
графоаналитическим методом;
методом разложения токов на активные и реактивные составляющие;
методом проводимостей;
методом комплексных чисел (символическим методом).
По [1] надо проработать §§13.1, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5.
Если в параллельные ветви разветвленной цепи включены катушки индуктивности и конденсаторы, то в цепи может возникнуть резонанс токов. Условие резонанса токов:

IL = Ic ,

т.е. равенство реактивных токов цепи.
Задачи №№ 11-20, согласно условию, надо решать методом разложения токов на составляющие, предварительно рассмотрев пример 8.

Пример 8
В сеть переменного тока напряжением U=120 В и частотой f=50 Гц, включены параллельно два приемника энергии: первый - мощностью P1=1,92 кВт с коэффициентом мощности cos
·=0,8 (катушка индуктивности), второй - последовательно соединенные резистор с сопротивлением R2=6 Ом и конденсатор, емкость которого С2=398 мкФ.
Схема цепи показана на рис. 15.
Определить токи приемников I1, I2, ток I в неразветвленной части цепи; параметры первой ветви R1, L1; активную Р, реактивную Q, полную S мощности и коэффициент мощности цепи cos
·.
Задачу решить методом разложения токов на активные и реактивные составляющие.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения в масштабе mI =3,2 А/см.

Вычислить емкость Срез конденсатора, который следует включить в цепь параллельно приемникам, чтобы в цепи возник резонанс токов.



Рис. 15

Краткая запись условия:
Дано: U=120 В,
f=50 Гц,
P1=1,92 кВт,
cosф1=0,8,
R2=6 Ом,
С2=398 мкФ,
mI =3,2 А/см.
Определить: I1, I2, I, R1 L1 Р, Q, S, cos
·, Срез.

Решение
Расчет для первой ветви.
а) Ток первой ветви:

I1 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 20 A.

б) Активная составляющая тока:

Ia1 =I1·cos
·1=20·0,8=16 A.

в) Реактивная (индуктивная) составляющая тока:

IL1 =I1·cos
·1=20·0,6=12 A, где

sin
·1 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,6;

г) Полное сопротивление первой ветви:

z1 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 6 Ом.
д) Активное сопротивление:

R1 = z1·cos
·1 = 6·0,8 = 4,8 Ом.

е) Индуктивное сопротивление:

xL1 = z1·sin
·1=6·0,6=3,6 Ом, или

xL1 = 13 QUOTE 1415 .

ж) Индуктивность катушки:

L1 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,011 Г.

Расчет для второй ветви:
а) Реактивное сопротивление конденсатора:

13 QUOTE 1415= 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 8 Ом.

б) Полное сопротивление второй ветви:

z2 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =10 Ом.

в) Коэффициент мощности второй ветви:

cos
·2 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,8;

sin
·2 =13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,6 или

sin
·2 = 13 QUOTE 1415 .

г) Ток второй ветви:

I2 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 12 A.

д) Активная составляющая тока:

Ia2 =I2·cos
·2=12·0,8=9,6 A.

е) Реактивная (емкостная) составляющая тока:

Ic2 =I2·cos
·2=12·0,6=7,2 A.

Ток в неразветвленной части цепи (общий):

I = 13 QUOTE 1415 ;

Ia = 13 QUOTE 1415+ 13 QUOTE 1415 =16+9,6=25,6 A;

Iреак = 13 QUOTE 1415 13 QUOTE 1415 =12 7,2=4,8 A;

I = 13 QUOTE 1415=26 A.

Коэффициент мощности цепи:

cos
· = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,985;

sin
· =13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,173.

Мощности цепи:
полная: S=U·I=120·26=3120 ВА,
активная: Р = S·cos
· = 3120·0,985 = 3073 Вт,
реактивная: Q = S·sin
· = 3120·0,173 = 540 вар.
Емкость конденсатора, включенного в третью ветвь, при резонансе токов:
условие резонанса токов:

13 QUOTE 1415 = IL = 12–7,2 = 4,8 A;

сопротивление конденсатора:

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 25 Ом;

емкость конденсатора:

Cрез = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 127,2 мкФ.

Длины векторов токов в масштабе mI = 3,2 А/см:

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =5 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =3,75 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =3 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =2,25 см.

Векторная диаграмма токов и напряжения построена на рис. 16.



Рис. 16.

При построении векторной диаграммы за исходный принят вектор напряжения, который проведен горизонтально вправо. Активные составляющие токов Ia1 Ia2 совпадают по фазе с напряжением U и откладываются в масштабе вдоль вектора напряжения. Вектор тока IL1 отстает по фазе от вектора напряжения (индуктивный), построен вертикально вниз, вектор тока Ic2 опережает по фазе вектор напряжения (емкостной), построен вертикально вверх. Каждая следующая составляющая тока пристраивается к концу предыдущей. Вектор тока I соединяет начало первой составляющей тока Iа1 и конец последней Iс2, являясь геометрической суммой токов ветвей.
Вектор общего тока I отстает по фазе от вектора напряжения на угол
· = arccos0,985 = 10є.
В цепи возникает резонанс токов, если в конденсаторе, включенном в третью ветвь, появится ток Iс3=Iс рез=4,8 А.
Тогда реактивная составляющая тока цепи:

Iреак рез = 13 QUOTE 1415– 13 QUOTE 1415– 13 QUOTE 1415 = 12 – 7,2 – 4,8 = 0.

Общий ток цепи:

Iрез = Ia = 13 QUOTE 1415+ 13 QUOTE 1415=16 + 9,6 = 25,6 А.

Особенности резонанса тока подробно рассмотрены в [1], §13.4.

Задачи №№ 21-30
Резонанс токов так же, как и резонанс напряжений, находит широкое применение на практике: в технике связи, в электроэнергетике. Например, для компенсации сдвига фаз и, следовательно, повышения коэффициента мощности цепи.
В электроэнергетических системах питающий генератор рассчитывается на определенные напряжения и ток, т.е. на определенную полную мощность S. Задача заключается в том, чтобы эту мощность использовать наилучшим образом, т.е. необходимо стремиться к тому, чтобы полезно расходуемая мощность в цепи (активная мощность Р) была близка к полной мощности.
В этих условиях свойства цепи удобно оценивать коэффициентом мощности: cos
· = 13 QUOTE 1415 , который должен быть близким к единице.
Большинство потребителей электрической энергии имеет индуктивный характер (например, асинхронные двигатели). Для того, чтобы уменьшить потребляемый ими от генератора ток за счет реактивной составляющей и тем самым снизить потери энергии в генераторе и в подводящих проводах, параллельно приемнику подключают батарею конденсаторов. Реактивный ток конденсаторов компенсирует (полностью или частично) реактивный ток приемника IL. По сути здесь используется резонанс токов. Но нужно помнить, что в отличие от радиотехнических контуров, где сопротивление R весьма мало, и в момент резонанса общий ток резко уменьшается, в цепях большой мощности резкого уменьшения общего тока нет, активная проводимость достаточно велика по сравнению с индуктивной и общий ток хотя и уменьшается, но не столь резко.
В задачах №№ 21-30 рассматривается вопрос повышения cos
·.
Прежде чем решать эти задачи надо разобрать пример 9.

Пример 9
От сети переменного тока напряжением U=500 В и частотой f=50 Гц питается однофазный двигатель, электрическая схема которого представлена на рис.17. Сопротивления обмотки двигателя R1=l,02 Ом, xL1=l,02 Ом.
Вычислить ток, потребляемый двигателем из сети, I1 активную мощность двигателя P1 и его коэффициент мощности cos
·1.
Построить векторную диаграмму токов и напряжения.
Определить, емкость конденсатора С, который надо включить параллельно двигателю, чтобы коэффициент мощности увеличился до cos
·=0,85.



Рис. 17.

Краткая запись условия:
Дано: R1 = 1,02 Ом,
XL1 = 1,02 Ом,
U = 500 В,
f = 50 Гц,
сos
· = 0,85.
Определить: I1, P1, cos
·1, C.

Решение
Полное сопротивление цепи двигателя:

z1 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =1,44 Ом.

Коэффициент мощности двигателя:

cos
·1 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,71;


·1 =45є ;

sin
·1 =0,71.

Ток двигателя отстаёт по фазе от приложенного напряжения на угол
·1 = 45є.
Ток двигателя:

I1 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 347A.

Активная мощность двигателя:

P1 = U · I1 · cos
·1 = 500 · 347 · 0,71 = 123185 Вт
· 123,2 кВт.

Составляющие тока:
активная: Ia1 = I1·cos
·1=347·0,7=246A.
индуктивная: 13 QUOTE 1415 =I1·sin
·1=347·0,71=246A.
Ток I, потребляемый из сети, после подключения конденсатора (cos
· = 0,85, активная мощность не меняется, т.е. P = P1=123,2 кВт):

I = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 290 A.

Составляющие тока I:
активная: Ia = 13 QUOTE 1415= 246 A
(можно проверить Ia = I·cos
·);
реактивная (индуктивная): Iр = I·sin
·, где

sin
· =13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,527

Iр = 290·0,527 =153 А.

Ток конденсатора:

Iс = 13 QUOTE 1415 13 QUOTE 1415 =246 153=93A;

Реактивное сопротивление конденсатора:

xc = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 5,38 Ом.

Ёмкость конденсатора:

С = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =592 мкФ.

Построение векторной диаграммы токов и напряжения (рис. 18). Масштаб тока в условии не указан, следует им задаться. При значениях токов от Iс=93 А до I1 =347 А, удобно выбрать mI=50 А/см.
Длины векторов токов:

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 4,92 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 4,92 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 1,86 см.

Пояснения к построению векторной диаграммы аналогичны пояснениям, приведенным в примере 8 п. 8.



Рис.18
Для проверки правильности решения можно по векторной диаграмме определить токи I,Iр и сравнить их с расчетом:

I = lI · mI = 5,9 ·50=290 A,

Iр = 13 QUOTE 1415 · mI = 3,05 ·50
· 153 A.

Задачи №№ 31-50
Производство, передача и распределение электроэнергии осуществляется в основном посредством трехфазных систем.
В трехфазных системах источники питания и потребители соединяются звездой (
·) или треугольником (
·).
Задачи №№ 31-50 посвящены расчету трехфазных цепей переменного тока. При этом:
в задачах 31-35 - нагрузка несимметричная активная, соединение
· ;
в задачах 36-40 - нагрузка несимметричная активная, соединение
·;
в задачах 41-50 - нагрузка симметричная активно- индуктивная, соединение
· или
·.
По [1] следует проработать §§15.1-15.6. Необходимо усвоить обозначения линейных и фазных напряжений и токов и соотношения между ними.
При соединении звездой, приняты следующие обозначения:
линейные напряжения – UAB, UBC, UCA (в общем случае Uл),
фазные напряжения - UA, UB, UC (в общем случае Uф),
токи IA, IB, IC (фазные, они же линейные: Iф=Iл).
При соединении фаз потребителей звездой при симметричной нагрузке или при несимметричной, но обязательно с нулевым проводом, линейное и фазное напряжения связаны соотношением:

Uл = 13 QUOTE 1415 · Uф

В примерах 10, 11 рассматривается соединение звездой при симметричной и несимметричной нагрузках.

Пример 10
Симметричная активно-индуктивная нагрузка фаз.
Три одинаковые катушки индуктивности соединены звездой и включены в трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=380 В. Активное сопротивление каждой катушки Rф=48 Ом, индуктивное хLф=64 Ом. Схема цепи представлена на рис.19.
Определить фазные Iф и линейные Iл токи, активную и полную мощность всей цепи.
Построить в масштабе mu=55 В/см и mI =1 А/см векторную диаграмму напряжений и токов.



Рис.19

Краткая запись условия:
Дано: Uл =380 В, звезда,
Rф =48 Ом,
XLф =64 Ом,
mu =55 В/см,
mI =1 А/см.
Определить: Iф, Iл, Р, S.
Построить векторную диаграмму напряжений и токов.

Решение
Нагрузка симметричная. Расчет ведется для одной фазы потребителя.
Фазное напряжение при звезде:

UФ = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 220 В.

Полное сопротивление катушки (фазы):

zф = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 80 Ом.

Фазный ток:


Iф = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 2,75 A.

Линейный ток Iл равен фазному Iф при
·:

Iл = 2,75 А.
Полная мощность цепи:

S = 3 · Uф · Iф = 3 · 220 · 2,75 = 1815 ВА.

Коэффициент мощности:

cos
· = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 0,6;


· = arcos0,6 = 53є .

Активная мощность:

P = S · cos
· = 1815 · 0,6 = 1089 Вт.

Длины векторов тока и напряжения:

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 2,75 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 4 см.

Построение векторной диаграммы (рис.20).
Под углом 120° друг к другу построены векторы фазных напряжений, вектор UA - вертикально вверх, вектор UB отстает от вектора UA на 120°, а вектор UC отстает от вектора UB также на 120є. Длина каждого вектора 4 см. Соединив концы векторов фазных напряжений, получим треугольник векторов линейных напряжений UAB, UBC, UCA. Поскольку нагрузка фаз активно- индуктивная, то векторы фазных токов IА, IB, IC будут отставать от векторов фазных напряжений UA, UB, UC на угол
·=53°.
При построении векторной диаграммы в контрольной работе углы между векторами фазных напряжений по 120° должны быть отложены точно. Так же точно должны быть отложены углы сдвига векторов фазных токов относительно векторов фазных напряжений.



Рис. 20

Пример 11
Нагрузка несимметричная активная.
В четырехпроводную сеть трехфазного тока с линейным напряжением Uл=380 В включены звездой три группы осветительных ламп. Мощность каждой лампы Рламп=100 Вт. Число ламп в фазах: NA=40, NB=30, NC=60. Схема цепи на рис.21.
Определить фазное напряжение Uф, фазныеIф и линейные Iл токи, мощность Р, потребляемую всей цепью.
Построить векторную диаграмму токов и напряжений в масштабе mI=6 А/см, mu=44 В/см.
Из векторной диаграммы определить ток в нулевом проводе I0.



Рис. 21

Краткая запись условия:
Дано: Uл=380 В, звезда,
Рламп=100 Вт,
NA=40,
NB=30,
NC=60,
mu=44 В/см,
mI =6 А/см.
Определить: Uф, Iф, Iл, Р, I0.

Решение
1) Фазное напряжение:

Uф = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 220 В.

Нулевой провод обеспечивает равенство фазных напряжений при любой нагрузке.
Мощность ламп в фазах:

РA = Рламп · NА = 100 · 40 = 4000 Вт,
РB = Рламп · NB = 100 · 30 = 3000 Вт,
РC = Рламп · NC = 100 · 60 = 6000 Вт.
Токи в фазах, они же линейные (cos
·=1):

IA = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 18,2 А,

IB = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13,6 А,

IC = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =27,3 А.

Мощность, потребляемая цепью:

Р = РА +РВ +РС =4 + 3 + 6 = 13 кВт.

Длины векторов напряжений и токов:

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 5 см.

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 3 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 2,3 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 4,6 см,

Построение векторной диаграммы (рис.22).



Рис. 22

Векторы фазных напряжений UA, UB, UC построены под углом 120° друг к другу, длина каждого вектора 5 см. Соединяем концы векторов фазных напряжений, получим векторы линейных напряжений UAB, UBC, UCA.
Так как нагрузка активная, то каждый вектор тока совпадает по фазе со своим напряжением, т.е.
·A с
·А,
·B, с
·В,
·C с
·C, длины векторов токов определены в п.5 решения.
Ток в нулевом проводе I0 равен геометрической сумме фазных токов, которая получена последовательным пристраиванием
векторов токов друг к другу:
·В к
·А,
·С к
·В. Вектор нулевого тока начинается в начале вектора IА, кончается в конце вектора IС.
Значение нулевого тока:
I0 = 13 QUOTE 1415 · mI = 1,8 · 6 = 10,8 A,
Где 13 QUOTE 1415 - длина вектора на векторной диаграмме.
Положение вектора нулевого тока и его длина зависят от нагрузки фаз.
В примере 12 рассматривается соединение потребителя треугольником при несимметричной нагрузке.
При соединении фаз потребителя треугольником приняты следующие обозначения:
напряжения – UAB, UBC, UCA (в общем случае Uл=Uф),
фазные токи – IAB, IBC, ICA (в общем случае Iф),
линейные токи – IA, IB, IC (в общем случае Iл).
При соединении треугольником и симметричной нагрузке фаз потребителя действуют следующие соотношения:

Iф = 13 QUOTE 1415 ;

Uл = Uф;

Iл = 13 QUOTE 1415 · Iф;

P = 13 QUOTE 1415 · U · Iл · cos
·.

При несимметричной нагрузке:

IAB = 13 QUOTE 1415;

IBC = 13 QUOTE 1415;

ICA = 13 QUOTE 1415;

P3ф = PAB + PBC +PCA.

Линейные токи определяются графическим путем из векторной диаграммы.

Пример 12
Три резистора соединены треугольником и питаются от трехфазной сети напряжением Uл=220 В (рис.23). Сопротивления резисторов RAB=22 Ом, RBC=1 1 Ом, RCA=14,67 Ом.
Определить фазные токи IAB, IBC, ICA, мощность потребителя Р.
Построить в масштабе mu=44 В/см, mI=5 А/см векторную диаграмму напряжений и токов.
По векторной диаграмме найти линейные токи IA, IB, IC.




Рис. 23
Краткая запись условия:
Дано: Uл=220 В,
·,
RAB=22 Ом,
RBC=11 Ом,
RCA= 14,67 Ом,
mu=44 В/см,
mI =5 А/см.
Определить: IAB, IBC, ICA, Р.
Построить векторную диаграмму, из нее найти IА, IB, IC.

Решение
1) Все фазы находятся под напряжением Uф=Uл=220 В (соединение
·).
2) Токи в фазах потребителя:

IAB = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =10 А,

IBC = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =20 А,

ICA = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 =15 А.

Мощность потребителя:

P = PAB + PBC +PCA,

Мощность каждой фазы при cos
·=1 определяется по формуле:

Pф = UФ · IФ;

РAB = Uф · IАB = 220 · 10 = 2200 Вт,

РBC = Uф · IBC = 220 · 20 = 4400 Вт,

РCA = Uф · ICA = 220 · 15 = 3300 Вт,

P = 2,2 + 4,4 + 3,3 = 9,9 кВт.

Длины векторов напряжения и токов:

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 5 см.

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 2 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 4 см,

13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 13 QUOTE 1415 = 3 см.

Построение векторной диаграммы (рис. 24).



Рис. 24

Векторы фазных напряжений UAB, UBC, UCA построены под углом 120° друг к другу, вектор UAB расположен вертикально вверх; длина каждого вектора 5 см. Нагрузка активная (резисторы), фазные токи совпадают по направлению с напряжениями, т.е.
·AB направлен по
·АB,
·BC по
·ВC,
·CA по
·CA.
Векторы линейных токов получают, соединив концы векторов фазных токов. На диаграмме измерены длины векторов линейных токов 13 QUOTE 1415, 13 QUOTE 1415, 13 QUOTE 1415
.
Линейные токи:

IA = 13 QUOTE 1415 · mI = 4,4 · 5 = 22 A,

IB = 13 QUOTE 1415 · mI = 5,3 · 5 = 26,5 A,

IC = 13 QUOTE 1415 · mI = 6,1 · 5 = 30,5 A.

Если при соединении потребителей треугольником нагрузка симметричная активно-индуктивная (задачи №№ 41, 42, 43, 44, 45), то на векторной диаграмме векторы фазных напряжений должны быть построены так, как в примере 12 (рис. 24.), а векторы фазных токов отстают от своих напряжений на угол
· = arccos
· (как в примере 10, рис. 20).
Векторы линейных токов получают, соединив концы векторов фазных токов.
В задачах №№ 41-50 на схемах надо показать приборы для измерения активной мощности (ваттметры). В [4] следует изучить рис. 12.4; 12.5; 12.6 в§12.3






























ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Лабораторная работа № 1 Проверка свойств цепи с последовательным соединением резисторов. Определение потери напряжения и КПД в линии электропередачи.
Лабораторная работа № 2 Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением катушки индуктивности и резистора.
Лабораторная работа № 3 Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением резистора и конденсатора.
Лабораторная работа № 4 Исследование цепи переменного тока с параллельным соединением катушек индуктивности.
Лабораторная работа № 5 Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением катушки индуктивности и конденсатора, резонанс напряжений.
Лабораторная работа № 6 Исследование цепи переменного тока с параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора. Резонанс токов.
Лабораторная работа № 7 Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей энергии «звездой».
Лабораторная работа № 8 Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей энергии «треугольником».
Лабораторная работа № 9 Исследование работы транзисторов.
Лабораторная работа № 10 Исследование работы тиристоров.
Лабораторная работа № 11 Исследование логических элементов.
Лабораторная работа №12 Исследование работы двоичного счетчика.


ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Практическое занятие № 1 Изучение правил эксплуатации амперметра, вольтметра и ваттметра.
Практическое занятие № 2 Проверка закона Ома для участка цепи.
Практическое занятие № 3 Проверка законов электромагнитной индукции.
Практическое занятие № 4 Ознакомление с устройством электроизмерительных приборов.
Практическое занятие № 5 Измерение сопротивлений мостом и омметром.
Практическое занятие № 6 Измерение мощности в цепях трехфазного тока при равномерной и неравномерной нагрузках фаз.
Практическое занятие № 7 Включение в цепь и проверка однофазного счетчика электрической энергии.
Практическое занятие № 8 Снятие вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.


ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ПРИ
ПОДГОТОВКЕ К ЗАЧЕТУ И ЭКЗАМЕНУ

Электрическое поле, его физическая сущность силовые линии электрического поля. Абсолютная диэлектрическая проницаемость среды, электрическая постоянная, относительная диэлектрическая проницаемость среды.
Напряженность электрического поля в заданной точке. Напряженность электрического поля нескольких точечных заряженных тел. Однородные и неоднородные поля.
Потенциал электрического поля в заданной точке. Эквипотенциальные поверхности, их примеры.
Электрическое напряжение. Зависимость между напряжением и напряженностью в однородном электрическом поле.
Проводники в электрическом поле. Электростатическая индукция.
Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектрика, пробой, электрическая прочность.
Электрическая емкость одиночного проводника, единицы ее измерения. Плоский конденсатор, его основные технические параметры. Обозначение на схемах.
Последовательное соединение конденсаторов. Определение общей (эквивалентной) емкости батареи, зарядов и напряжений на отдельных конденсаторах.
Параллельное соединение конденсаторов. Определение общей (эквивалентной) емкости батареи, зарядов и напряжений на отдельных конденсаторах.
Смешанное соединение конденсаторов. Определение общей (эквивалентной) емкости батареи, зарядов и напряжений на отдельных конденсаторах.
Энергия электрического поля.
Электрическая цепь, ее элементы. Электрический ток, единица измерения тока. Плотность тока.
Электрическое сопротивление и проводимость, их единицы.
Расчетная формула сопротивления проводников. Зависимость сопротивления проводников от температуры. Линейные и нелинейные сопротивления, их обозначения на схемах и вольт-амперные характеристики.
Электродвижущая сила источников энергии, обозначение на схемах источников энергии. Закон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи с одним источником энергии.
Неразветвленная цепь с несколькими источниками энергии. Закон Ома. Напряжение на зажимах источника энергии, работающего в режиме генератора и в режиме потребителя.
Потенциальная диаграмма неразветвленной цепи с несколькими источниками энергии.
Энергия и мощность электрического тока, единицы их измерения. Полная и полезная мощность. Условие получения максимальной полезной мощности. Электрический КПД источника энергии.
Цепь с последовательным соединением резисторов и ее расчет.
Первый закон Кирхгофа. Цепь с параллельным соединением резисторов и ее расчет.
Цепь со смешанным соединением резисторов и ее расчет.
Тепловое действие тока. Закон Ленца-Джоуля.
Практическое использование теплового действия. Защита от токов короткого замыкания.
Расчет сечения проводов двухпроводной линии электропередачи с нагрузкой на конце по допустимой потере напряжения.
Второй закон Кирхгофа. Сложные электрические цепи и методы их расчета.
Расчет сложных электрических цепей методом узловых и контурных уравнений (методом законов Кирхгофа).
Расчет сложных электрических цепей методом узлового напряжения.
Расчет сложных электрических цепей методом наложения.
Химические источники электрической энергии: кислотные и щелочные аккумуляторы. Принцип действия, обозначение на схемах; параметры.
Соединение химических источников электрической энергии в батарею. Последовательное, параллельное, смешанное соединение элементов.
Магнитное поле электрического тока, его графическое изображение. Правило буравчика. Формы магнитных полей.
Магнитное поле и его параметры: магнитная индукция, магнитный поток, напряженность, магнитная проницаемость; их единицы измерения.
Магнитное напряжение. Закон полного тока. Применение закона полного тока для определения напряженности и индукции поля прямого проводника с током.
Магнитное поле цилиндрической и кольцевой катушек. Определение напряженности и индукции по закону полного тока.
Электромагнитная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие токов, проходящих по параллельным проводам.
Действие магнитного поля на проводник с током. Практическое использование этого явления. Электромагнитная сила: определение величины и направления.
Действие магнитного поля на рамку с током. Принцип действия электродвигателя постоянного тока. Механическая мощность.
Намагничивание ферромагнитных материалов. Кривая намагничивания. Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов.
Циклическое перемагничивание, магнитный гистерезис, потери энергии от гистерезиса. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы; их применение
Понятие о расчете магнитных цепей.
Постоянные магниты, электромагниты. Энергия магнитного поля.
Явление электромагнитной индукции при движении проводника в магнитном поле. Величина и направление
эдс.
Преобразование механической энергии в электрическую. Электрический генератор.
Вихревые токи, их практическое применение. Потери энергии от вихревых токов.
Правило Ленца. Явление самоиндукции, величина ЭДС самоиндукции. Бифилярная намотка.
Индуктивность. Единицы ее измерения. Индуктивность прямой и кольцевой катушек.
Явление взаимоиндукции. Величина и направление ЭДС взаимоиндукции.
Заряд конденсатора через резистор. Постоянная времени цепи. Графики зависимости зарядного тока и напряжения на конденсаторе от времени.
Разряд конденсатора через резистор. Постоянная времени цепи. Графики зависимости разрядного тока и напряжения на конденсаторе от времени.
Короткое замыкание в цепи с индуктивностью и активным сопротивлением. Постоянная времени цепи. График зависимости тока переходного процесса от времени.
Включение цепи с сопротивлением и индуктивностью на постоянное напряжение. Постоянная времени цепи. График зависимости процесса от времени.
Переменный ток. Определение. График тока. Мгновенное и максимальное значение переменного тока. Период, частота, их единицы измерения. Угловая частота тока. Диапазоны частот переменных токов, применяемых в технике.
Получение синусоидально изменяющейся ЭДС при вращении витка в магнитном поле. Волновая диаграмма ЭДС.
Уравнение мгновенного значения ЭДС. Зависимость частоты ЭДС от числа пар полюсов генератора и частоты вращения ротора. Угловая частота.
Фаза, начальная фаза, сдвиг фаз. Волновые диаграммы двух синусоидальных токов, не совпадающих по фазе; совпадающих по фазе и изменяющихся в противофазе.
Графическое изображение синусоидальных переменных ЭДС при помощи волновой и векторной диаграмм. Сложение переменных ЭДС и токов. Определение амплитуды и фазы суммарной ЭДС.
Среднее значение переменного тока за период и полупериод. Действующие значения тока, напряжения и ЭДС (без вывода). Коэффициент амплитуды. Коэффициент формы кривой. Измерение действующих значений ЭДС, напряжения и тока.
Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Схема. Напряжение и ток в цепи. Волновые диаграммы тока и напряжения. Закон Ома для максимальных и действующих значений. Векторная диаграмма цепи. Средняя за период мощность цепи.
Индуктивность в цепи переменного тока. Схема цепи. Аналитические выражения тока, магнитного потока, ЭДС самоиндукции и напряжения цепи. Волновая и векторная диаграмма цепи. Закон Ома для действующих значений.
Индуктивное сопротивление цепи, его физический смысл. График зависимости индуктивного сопротивления от частоты. Энергетический процесс в цепи. Реактивная мощность в цепи, ее единицы измерения.
Цепь с емкостью. Схема. Заряд и разряд конденсатора. Аналитические выражения напряжения и тока в цепи. Волновая диаграмма цепи. Закон Ома. Векторная диаграмма. Емкостное сопротивление, его физический смысл, графическое изображение. Энергетический процесс в цепи. Реактивная мощность, ее единицы измерения.
Параметры электрических цепей переменного тока: активное сопротивление, индуктивность, емкость; их особенности.
Последовательное соединение активного сопротивления и индуктивности. Схема цепи. Аналитическое выражение тока, активной и индуктивной составляющих напряжения. Векторная диаграмма цепи. Закон Ома. Коэффициент мощности.
Последовательное соединение двух катушек индуктивности. Схема цепи. Векторная диаграмма. Закон Ома. Полное сопротивление цепи. Полная, активная и реактивная мощности всей цепи. Определение коэффициента мощности катушек и всей цепи.
Последовательное соединение активного сопротивления и емкости. Схема цепи. Аналитические выражения тока и напряжений на отдельных участках цепи. Векторная диаграмма цепи. Закон Ома. Полное сопротивление цепи. Коэффициент мощности.
Последовательное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости. Схема цепи. Аналитические выражения тока и напряжений на участках цепи. Векторная диаграмма цепи. Закон Ома. Полное сопротивление цепи. Коэффициент мощности цепи.
Колебательный контур с ничтожно малым активным сопротивлением (R=0). Схема. Электрический процесс в контуре. Частота собственных колебаний и их зависимость от индуктивности и емкости контура. Незатухающие колебания.
Резонанс напряжений. Схема цепи. Условие возникновения резонанса напряжений. Векторная диаграмма цепи. Закон Ома. Сопротивление цепи. Напряжения на отдельных участках цепи.
Резонансные кривые последовательного колебательного контура. Применение явления резонанса напряжений в технике.
Последовательное соединение нескольких потребителей, обладающих активными, индуктивными и емкостными сопротивлениями. Схема цепи. Закон Ома. Расчет полного сопротивления цепи; активной, реактивной и полной мощности. Векторная диаграмма цепи.
Расчет цепи, состоящей из двух параллельных ветвей с активным и индуктивным сопротивлениями (две катушки индуктивности). Схема цепи. Векторная диаграмма токов. Определение токов ветвей и общего тока. Активная, реактивная и полная мощности цепи. Коэффициент мощности цепи.
Расчет цепи с параллельным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости. Схема цепи. Векторная диаграмма. Вычисление токов ветвей и общего тока.
Резонанс токов. Схема цепи. Условие возникновения резонанса токов. Векторная диаграмма. Свойство цепи при резонансе токов. Применение этого режима в технике.
Резонансные кривые параллельного колебательного контура. Применение явления резонанса токов в технике.
Коэффициент мощности, его значение в энергетике страны. Способы его повышения.
Трехфазные цепи. Получение трех ЭДС, сдвинутых по фазе на 120є. Векторная и волновая диаграммы трех ЭДС.
Соединение обмоток генератора звездой. Векторная диаграмма напряжений. Соотношение между фазными и линейными напряжениями.
Соединение обмоток генератора треугольником. Векторная диаграмма напряжений. Соотношение между фазными и линейными напряжениями.
Соединение потребителей энергии звездой при симметричной нагрузке фаз. Схема. Векторная диаграмма напряжений и токов. Мощность цепи.
Соединение потребителей энергии звездой при несимметричной нагрузке фаз. Схема. Значение нулевого провода. Векторная диаграмма напряжений и токов. Мощность цепи.
Соединение потребителей энергии треугольником при симметричной нагрузке фаз. Схема. Фазные и линейные токи. Векторная диаграмма токов и напряжений. Мощность цепи.
Соединение потребителей энергии треугольником при несимметричной нагрузке фаз. Фазные и линейные токи.
Векторная диаграмма токов и напряжений. Графическое определение линейных токов. Мощность цепи.
Вращающееся магнитное поле трехфазной системы. Принцип работы асинхронного двигателя.
Причины возникновения несинусоидальных напряжений и токов. Примеры возникновения несинусоидальных токов в технике связи. Выражение сложной периодической кривой при помощи постоянной составляющей, основной и высших гармоник.
Расчет цепи с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости при несинусоидальном напряжении на зажимах цепи. Расчет отдельных гармоник. Действующие значения несинусоидального тока и напряжения. Мощность несинусоидального тока.
Влияние активного сопротивления, индуктивности и емкости на форму кривой тока при несинусоидальном напряжении. Резонансы отдельных гармонических составляющих.
Катушка с ферромагнитным сердечником в цепи переменного тока. Напряжение, ток и магнитный поток в катушке. Потери энергии от гистерезиса и вихревых токов.
Погрешности измерений и приборов. Определение погрешностей измерений. Поправка прибора.
Образцовые меры ЭДС, электрического сопротивления, индуктивности, взаимной индуктивности, емкости.
Классификация электроизмерительных приборов по системам, степени точности и другим признакам.
Общая схема устройства электроизмерительного прибора непосредственной оценки; детали прибора.
Условные обозначения на шкалах приборов. Требования,
предъявляемые к измерительным приборам.
Приборы магнитоэлектрической системы. Устройство, принцип действия, уравнение шкалы; достоинства, недостатки и область применения.
Приборы электромагнитной системы. Устройство, принцип действия, уравнение шкалы; достоинства, недостатки и область применения.
Приборы электродинамической системы. Устройство, принцип действия, уравнение шкалы; достоинства, недостатки и область применения.
Приборы ферродинамической системы. Устройство, принцип действия, уравнение шкалы; достоинства, недостатки и область применения. Измерение мощности.
Приборы электростатической системы. Устройство, принцип действия, уравнение шкалы; достоинства, недостатки и область применения.
Измерение тока. Расширение пределов измерения приборов магнитоэлектрической системы по току. Шунты, их конструкция, схемы включения и расчет сопротивления.
Расширение пределов измерения приборов магнитоэлектрической системы по напряжению. Добавочные резисторы, их конструкция, схема включения и расчет сопротивления. Измерение напряжения.
Поверка технического амперметра. Схема, цель и порядок поверки.
Поверка технического вольтметра. Схема, цель и порядок поверки.
102.Основные положения техники безопасности при эксплуатации электроустановок.
103.Опасность при приближении к токоведущим частям: возможность поражения электрическим током.
104.Основные признаки поражения электрическим током.
105 .Измерение активной мощности в однофазных цепях переменного тока.
Измерение активной мощности в трехфазных цепях методом одного ваттметра.
Измерение активной мощности в трехфазных цепях методом двух ваттметров.
Измерение активной мощности в трехфазных цепях методом трех ваттметров. Трехфазный ваттметр.
109.Измерение активной мощности в цепях переменного тока с применением измерительных трансформаторов.
110.Однофазный индукционный счетчик, его устройство, принцип действия и схема соединения. Передаточное число счетчика, номинальная постоянная и погрешности.
111 .Измерение активной энергии в однофазных цепях переменного тока.
Измерение активной энергии в трехфазных цепях.
Измерение коэффициента мощности в однофазных цепях переменного тока. Электродинамический однофазный фазометр.
Измерение частоты в цепях промышленного переменного тока электродинамическим частотомером.
Укажите области применения электронных приборов в различных отраслях промышленности и железнодорожного транспорта.
Объясните различные виды электронной эмиссии и приведите примеры их использования в различных электронных приборах.
Объясните устройство, принцип действия и применение двухэлектродной электровакуумной лампы-диода. Начертите и поясните вольт-амперную характеристику диода.
Объясните основные параметры трехэлектродной лампы-триода. Объясните, как определяются параметры триода по анодно-сеточной характеристике.
Объясните устройство четырехэлектродной лампы- тетрода. Начертите схему включения тетрода с источником питания и поясните ее работу.
Объясните устройство пятиэлектродной лампы-пентода. Укажите преимущества пентода перед триодом, начертите и поясните анодные характеристики пентода.
Начертите условные обозначения электронных ламп: двойного диода, диод-триода и триод-пентода. Объясните назначение электродов, применение и маркировку данных ламп.
Объясните устройство комбинированных ламп, укажите их преимущества перед обычными лампами. Как маркируются электронные лампы (привести 2-3 примера и дать расшифровку названия).
Объясните виды разрядов в газе. Начертите и поясните вольт-амперную характеристику газоразрядных приборов.
Объясните устройство газоразрядных приборов с холодным и накаленным катодами. Поясните принцип их работы. Приведите примеры и укажите на различия в их работе.
Объясните устройство, назначение и принцип действия тиратрона с накаливаемым катодом. Начертите и поясните его пусковую характеристику.
Объясните устройство и принцип работы газоразрядной (люминесцентной) лампы. Начертите схему ее включения в электрическую сеть и поясните назначение элементов схемы.
Начертите схему включения газоразрядного прибора - тиратрона с холодным катодом. Объясните назначение элементов схемы, принцип работы и применение тиратронов.
Объясните электрофизические свойства полупроводников. Электропроводность полупроводников и влияние примесей на их проводимость.
Объясните образование и принцип действия электронно-дырочного (р-n) перехода полупроводников.
Объясните устройство полупроводниковых диодов и принцип выпрямления ими переменного тока.
Начертите вольт-амперную характеристику полупроводникового диода и поясните его основные параметры, показав их на характеристике.
Объясните устройство биполярных транзисторов, назначение электродов, принцип работы, применение.
Начертите схему и объясните усилительные свойства транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.
Начертите и поясните входные и выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Какие параметры транзистора можно определить по этим характеристикам?
Объясните устройство полевых транзисторов, назначение электродов, принцип работы.
Начертите структурную схему полупроводникового диода с подключением к источнику питания и объясните принцип действия р-n перехода.
Объясните устройство и принцип действия полупроводникового прибора с 4-слойной структурой - тиристора. Начертите и поясните его вольт-амперную характеристику.
Начертите структурную схему биполярного транзистора типа р-п-р с источниками питания и поясните принцип его работы.
Начертите три схемы включения транзистора: с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. Поясните их отличия и дайте определение коэффициенту усиления.
Начертите структурную схему тиристора (незапираемого тринистора) с источниками питания и его вольт- амперную характеристику. Объясните принцип работы тринистора и его применение.
Объясните преимущества и недостатки полупроводниковых приборов по сравнению с электронными лампами.
Приведите классификацию фотоэлектронных приборов. Поясните смысл внешнего и внутреннего фотоэффекта.
Объясните устройство фотоэлементов с внешним фотоэффектом, принцип действия. Приведите их характеристики. Укажите область применения.
144.Объясните устройство фотоприемников с внутренним фотоэффектом (фоторезисторов) и принцип их работы. Приведите их характеристики и укажите применение.
145. Объясните основные типы фотоэлементов. Начертите и поясните их характеристики: световую и вольт- амперную. Укажите применение фотоэлементов.
Начертите схему фотореле с фотоэлементом и электронной лампой - триодом. Объясните назначение элементов схемы и принцип работы.
Объясните устройство фотодиода и фототранзистора. Начертите схему их включения и поясните принцип работы.
Объясните устройство фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Начертите схему его включения и поясните принцип работы.
Начертите условные обозначения фоторезистора, фотодиода и фототранзистора. Объясните отличия их в работе.
Начертите структурную схему выпрямителя переменного тока и поясните назначение ее составных частей. Приведите основные параметры выпрямителей.
Начертите схему однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде и поясните процесс выпрямления переменного тока, используя графики переменного напряжения и выпрямленного тока.
Начертите схему двухполупериодного выпрямителя на полупроводниковых диодах и поясните его работу. Постоянные составляющие тока и напряжения на нагрузке.
Начертите схему мостового выпрямителя на полупроводниковых диодах. Преимущества и недостатки этой схемы.
Объясните назначение и укажите типы фильтров в схемах выпрямителей переменного тока. Приведите графики выпрямленного напряжения с фильтрами и без них.
Начертите схему управляемого выпрямителя на тиристоре и поясните принцип ее работы.































Приложение
Единицы Международной системы единиц СИ

Название величин
Единицы измерения
Обозначение
единиц изме
рения

1.Основные
Длина
Масса
Время
Сила тока
метр
килограмм
секунда
ампер
м
кг
с
А

2. Механические
Скорость
Ускорение
Угловая частота
Частота
Энергия, работа
Сила
Мощность
метр в секунду
метр в секунду в квадрате
радиан в секунду
герц
джоуль или ватт-секунда
ньютон
ватт
м/с
м/с2
рад/с
Гц
Дж
Н
Вт

3. Электрические
Количество электричества, заряд
Электрическое напряжение, разность электрических потенциалов, ЭДС
Напряженность электрического поля
Электрическая емкость
Электрическое сопротивление
Электрическая проводимость
Полная мощность переменного тока
Реактивная мощность переменного тока

кулон
вольт

вольт на метр
фарада
ом
сименс
вольт-ампер
вар

Кл
В

В/м
Ф
Ом
См
ВА
вар

4. Магнитные
Магнитный поток
Магнитная индукция
Напряженность магнитного поля
Намагничивающая (магнитодвижущая) сила
Индуктивность, взаимная индуктивность
Магнитное сопротивление

вебер
тесла
ампер на метр
ампер
генри
ампер на вебер

Вб
Т
А/м
А
Г
А/Вб



Несистемные единицы (по отношению к системе СИ).
Десятичные кратные и десятичные дольные единицы.
Диапазоны измеряемых величин очень широки, поэтому государственный стандарт допускает применение несистемных единиц. Такими являются десятичные кратные (образованные умножением на 10, 100, 1000 и т.д.) и десятичные дольные (образованные умножением на 0,1; 0,01; 0,001 и т.д.) от единиц СИ.
Для их обозначения вводятся специальные приставки.










Приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц

Название
приставки
Обозначение приставки
Коэффициент умножения, соответствующий приставке

Тера
Гига
Мега
Кило
Гекто
Деци
Санти
Милли
Микро
Нано
Пико
Т
Г
М
к
г
д
С
м
мк
н
п
1012
109
106
103
102
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9



10-12


Примеры

1 Ф = 106 мкФ = 1012 пФ
1 мкА = 10-6 А = 10-3 мА
1 МОм = 103 кОм = 106 Ом
1 кГц = 103 Гц
1 ГГц = 103 МГц


Алфавитный список некоторых несистемных величин
Название единицы
Обозначение
Связь с единицами системы СИ

Ампер-час
Ватт-час
Гаусс
Киловатт-час
Максвелл
А·ч
Вт·ч
Гс
кВт·ч
Мкс
3600 Кл
3600 Дж
10-4 Т
1000 Вт·ч=3600000 Дж
10-8 Вб

























ЛИТЕРАТУРА
Рекомендуемая литература
Частоедов JI.A. Электротехника. Учебное пособие для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта. М.: УПК МПС, Россия, 1999.
Попов B.C. Теоретическая электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1990.
Электротехника. Под ред. Шихина А.Я. М.: Высшая школа, 1998.
Шуйский А.С., Мельничук В.М., Кучер С.А. Измерения в электротехнических устройствах железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1989.
Бервинов В.И. Электроника и микропроцессорная техника на железнодорожном транспорте. М.: УМК МПС, 1997.
Попов B.C., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. М.: Энергоиздат, 1987.

Дополнительная литература
1. Справочное пособие по электротехнике с основами электроники. Учебное пособие. Под ред. А.В. Нетушила. М.: Высшая школа, 1986.
2. Масленников В.В. Руководство к проведению лабораторных работ по основам электроники. М.: Высшая школа, 1985.
3. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1999.
4. Компьютерная обучающая программа «Электротехника. Постоянный ток». М.: УМК МПС, Россия, 2001.
5. Зайчик М.Ю. Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике. М.: Энергоатомиздат, 1988.
6. Методическое пособие. Теоретические основы электротехники в практических работах. М.: УМК МПС, Россия. 2002.










1707



Рисунок 2Рисунок 1Рисунок 4Рисунок 5Рисунок 8Рисунок 7Рисунок 1Рисунок 5Рисунок 115

Приложенные файлы

  • doc 4404035
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий