Электротехника, электроника. Курсовой расчет и вопросы экзамена

Летающий спутник

Летающий спутник

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Электротехника
ТОЭ типовые задания примеры
решения задач
Радиотехнические схемы Генераторы
Лабораторные работы
Контрольная работа
Конспект лекций
Электротехника, электроника
Линейные цепи постоянного тока
Переменный ток. Приборы и оборудование
Комплексный метод расчета
цепей синусоидального тока
Электрические цепи с
взаимной индуктивностью
Расчет неразветвленных
магнитных цепей
Электромагнитные устройства
Трансформаторы
Однофазный асинхронный двигатель
Электронно-оптические приборы
Электронные усилители и генераторы
Источники питания электронных устройств
Измерение тока и напряжения
Работа электрической машины
постоянного тока в режиме генератора
История искусства
Стили в архитектуре и дизайне
Стиль АРТДЕКО
Париж оставался центром стиля арт-деко
Развитие традиционной архитектуры
Восточного Китая
ТВОРЧЕСТВО ЛЕ КОРБЮЗЬЕ
ТВОРЧЕСТВО  ВАЛЬТЕРА ГРОПИУСА
Людвиг Мис ван дер Роэ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ДОМ
Здание Калифорнийской Академии наук
История дизайна
Дизайн в моде
Литература о дизайне
Линия борьбы с академизмом
в искусстве и эстетике
Объяснение промышленного искусства
Дизайнерское проектирование
для промышленности
ТОМАС МАЛЬДОНАДО
Джордж Нельсон
ДИЗАЙН В ДЕЙСТВИИ
фирма «Вестингауз»
„ОЛИВЕТТИ" Фабрика пишущих машин
Активное развитие дизайна «Оливетти»
НОН-ДИЗАЙН
ДИЗАЙН В ДЕЙСТВИИ
авторские концепции дизайна
ДИЗАЙН И ИСКУССТВО
Европейский «артистический» дизайн
Первичность деятельности художника
Современный элитарный дизайн
Художественное проектирование
Индустриальный дизайн
Стиль в дизайне. Понятие "фирменный стиль"
Абстракционизм
ПЕРВЫЕ ШКОЛЫ ДИЗАЙНА Баухауз
ДИЗАЙН В ПРЕДВОЕННУЮ ЭПОХУ
ПОСЛЕВОЕННЫЙ ДИЗАЙН
ДИЗАЙН 60-х
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ДИЗАЙН
Государственный дизайн
ДИЗАЙН-ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО
Прикладное искусство Византии IV–VII века
Поверхности
Начертательная геометрия
Задачи по математике
Математика Методические указания
к выполнению контрольных работ
Решение линейных дифференциальных уравнений и систем
операционным методом
Область сходимости степенного ряда
Математический анализ
Пример решения типового задания
Найти значение производной функции
Линейная алгебра
Задачи по физике
Оптика
Электростатика
Энергетика
Системы теплоснабжения
Региональный опыт энергосбережения
Тепловые насосы
Проектирование аккумуляторов теплоты
Малая гидроэнергетика
Ветроэнергетика в России
Гелиоэнергетика
Активные гелиосистемы отопления зданий
Гидротермальные системы
Закрытые системы геотермального
теплоснабжения
Мини-теплоэлектростанция на отходах
Энергия морских течений
Водородная экономика
Основы технической механики
Сопротивление материалов
Контрольная работа
Шарнирное соединение деталей
Вычисления моментов инерции
однородных тел
 

Электрические и магнитные цепи Линейные цепи постоянного тока.

Линейные цепи синусоидального тока В электроэнергетике используют в основном переменный ток.

Последовательное соединение резистора, катушки и конденсатора.

Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока Широкое распространение на практике получил метод расчета цепей синусоидального тока, который принято называть комплексным.

Переходный и свободный процессы Переходный процесс в электрической цепи можно представить в виде двух составляющих: установившегося и свободного.

Расчет электрических цепей несинусоидального тока Для расчета цепей несинусоидального тока напряжения источника или ЭДС должны быть представлены рядом Фурье.

Расчет неразветвленных магнитных цепей Определение МДС по заданному магнитному потоку (задача синтеза, или прямая задача).

Трехфазные трансформаторы Преобразование электрической энергии в трехфазной цепи осуществляют с помощью трехфазных трансформаторов, которые могут быть выполнены в виде трехстержневых или в виде группы из трех однофазных трансформаторов.

Схема замещения и векторная диаграмма асинхронного двигателя При анализе работы асинхронной машины используют схему замещения.

Однофазный асинхронный двигатель – двигатель, на статоре которого однофазная обмотка, а на роторе – короткозамкнутая обмотка.

Электронные приборы и устройсва Возникновение электроники было подготовлено всем ходом развития промышленного производства и в частности электротехники.

Электронно-оптические приборы Индикаторные приборы.

Усилители на микросхемах В настоящее время многокаскадные усилители переменного тока с RC-связью выполняют на основе интегральных микросхем.

Логические элементы и цифровые устройства

Трехфазные выпрямители В трехфазных цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц) в основном используют две схемы выпрямителей: трехфазный выпрямитель с нейтральной точкой и трехфазный мостовой выпрямитель.

Измерение электрических величин Измерение тока и напряжения.

Решение задач по электротехнике

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

З а д а ч а 1

Расчет разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока с одним источником электрической энергии

Для электрической цепи, вариант которой соответствует последней цифре учебного шифра студента и изображенной на рис. 1, определить:

1. Токи в ветвях.

2. Мощность, развиваемую источником энергии и мощность потребителей. Проверить выполнение баланса мощностей.

Значения сопротивлений резисторов и ЭДС источника приведены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры цепи (рис. 1)

Предпоследняя цифра учебного шифра студента

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Е, В

90

100

150

140

60

110

120

70

80

130

R1, Ом

13

12

17

12

9

7

7

13

9

16

R2, Oм

14

18

6

11

8

8

6

10

8

9

R3, Ом

16

8

7

10

7

12

14

10

14

13

R4, Ом

8

6

18

6

15

14

9

11

13

14

R5, Ом

10

14

7

16

14

13

15

15

12

11

R6, Oм

15

10

16

15

13

8

10

7

11

7

Теоретический материал и примеры расчета приведены в [1, §§ 1.7– 1.9, 1.15; 2]

Методические указания к задаче 1

 Данная схема с одним источником ЭДС рассчитывается методом эквивалентных преобразований. Последовательно и параллельно включенные сопротивления заменяют эквивалентным  по следующим формулам:

а) при последовательном соединении сопротивлений  и :

;

б) при параллельном соединении сопротивлений  и :

  или .

 

В результате преобразований вся сложная пассивная электрическая цепь заменяется одним эквивалентным сопротивлением .

 Следующим шагом является расчет токов. Сначала выбирают положительные направления токов в ветвях. Стрелка внутри кружка с ЭДС показывает направление возрастания потенциала внутри источника. Ток во внешней цепи всегда течет от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом.

Ток через ЭДС . Токи в ветвях вычисляются по закону Ома и законам Кирхгофа.

 При расчете токов в параллельных ветвях с сопротивлениями   и  можно воспользоваться формулой делителя, по которой:

 и ,

где  – ток в неразветвленной части цепи;

  – ток в ветви с сопротивлением

  – ток в ветви с сопротивлением .

Правильность решения задачи проверяется составлением баланса мощностей источника и приемника энергии: сумма мощностей, отдаваемых источниками энергии, должна равняться сумме мощностей, потребляемых приемниками:

.

З а д а ч а 2

Расчет разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии

Для электрической цепи, вариант которой соответствует последней цифре учебного шифра студента и изображенной на рис. 2, выполнить следующее:

1. Составить уравнения для определения токов путем непосредственного применения законов Кирхгофа (указав, для каких узлов и контуров эти уравнения записаны). Решать эту систему уравнений не следует.

2. Определить токи в ветвях методом контурных токов.

3. Определить режимы работы активных элементов и составить баланс мощностей.

Значения ЭДС источников и сопротивлений приемников приведены в табл. 2.

Таблица 2

Параметры цепи (рис. 2)

Предпоследняя цифра учебного шифра студента

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

E1, В

100

90

80

70

60

110

120

130

140

150

E2, B

160

170

180

190

200

150

140

110

120

130

R1, Oм

10

16

11

17

11

17

10

15

18

20

R2, Ом

14

11

17

12

18

12

18

11

16

19

R3, Ом

19

15

12

18

13

19

13

19

12

17

R4, Ом

11

20

16

13

19

14

20

14

20

13

R5, Oм

15

12

21

17

14

20

15

21

15

21

R6, Ом

11

13

13

10

18

15

21

16

10

16

Теоретический материал и примеры расчета приведены в [1, §§ 1.11, 1.15; 2; 12].

Методические указания к задаче 2

Расчет линейной электрической цепи можно выполнить, составив систему уравнений по законам Кирхгофа.

Для этого сначала выбирают положительное направление тока в каждой ветви. Это можно делать произвольно, но лучше воспользоваться следующей методикой: если в ветви есть источник ЭДС, то направление тока в ней считают совпадающим с направлением ЭДС; в ветвях без ЭДС ток направляют произвольно, учитывая, по возможности, первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю: . Число независимых уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа на единицу меньше числа узлов в схеме.

Остальные уравнения составляют по второму закону Кирхгофа для независимых контуров: в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на сопротивлениях, входящих в этот контур:

.

Перед  составлением уравнений по второму закону Кирхгофа необходимо произвольно выбрать направление обхода контура (по или против движения часовой стрелки), причем направление обхода разных контуров могут быть различными. Для упрощения дальнейших расчетов советуем выбирать направления обхода всех контуров одинаковыми по движению часовой стрелки.

Решать полученную систему уравнений не следует, так как существуют более экономичные методы определения токов в ветвях.

Одним из таких способов является метод контурных токов, согласно которому считают, что в каждом независимом контуре цепи течет свой ток, который обозначают ,  и т.д.

Для этих контурных токов записывают стандартную систему уравнений, которая для случая двух независимых контуров имеет вид:

 

где ,   – собственные сопротивления первого и второго контура, равные сумме всех сопротивлений, входящих в контур (всегда положительные);

  – взаимные сопротивления первого и второго контуров, которые равны сопротивлению ветви, общей для этих двух контуров; взаимное сопротивление положительно, если контурные токи, протекающие через общую ветвь, имеют одинаковое направление и отрицательно при различных направлениях контурных токов (при выборе одинаковых направлений обхода всех контуров взаимное сопротивление всегда отрицательно);

 ,  – контурные ЭДС, равные алгебраической сумме ЭДС, входящих в контур (если ЭДС совпадает с направлением обхода контура, то она берется со знаком " +", если не совпадает, то со знаком " –"). Нужно отметить, что если ЭДС находится в ветви, общей для двух контуров, то она будет входить и в , и в .

Решая полученную систему одним из известных способов, определяют контурные токи   и , а затем по контурным токам находят действительные. В тех ветвях, где протекает только один контурный ток, действительный ток по величине и направлению совпадает с контурным. В ветвях, где протекает несколько контурных токов, действительный ток равен алгебраической сумме контурных токов.

Проверка расчета токов выполняется по балансу мощностей.

З а д а ч а 3

Расчет неразветвленной линейной цепи переменного тока

Напряжение на зажимах цепи, вариант которой соответствует последней цифре учебного шифра студента и изображенной на рис. 3, изменяется по закону . Амплитудное значение напряжения Um, значения активных сопротивлений r1 и r2, индуктивностей катушек L1 и L2, емкостей конденсаторов С1 и С2 приведены в табл. 3.

Частота питающего напряжения f = 50 Гц.

Необходимо:

1. Определить показания приборов, указанных на схеме рис. 3.

2. Построить векторную диаграмму токов и напряжений.

3. Определить закон изменения тока в цепи.

4. Определить закон изменения напряжения между точками, к которым подключен вольтметр.

5. Определить активную, реактивную и полную мощности источника, активную, реактивную и полную мощности приемников. Составить и оценить баланс мощностей. Рассчитать коэффициент мощности.

6. Определить характер (индуктивность, емкость) и параметры элемента, который должен быть включен в электрическую цепь для того, чтобы в ней имел место резонанс напряжений.

Таблица 3

Параметры цепи (рис. 3)

Предпоследняя цифра учебного шифра студента

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Um, В

180

310

460

200

300

260

160

240

320

400

r1, Oм

2

8

4

3

2

4

6

10

7

7

r2, Ом

17

4

6

4

7

5

11

12

5

6

L1, Гн

0,02

0,05

0,02

0,04

0,04

0,03

0,01

0,01

0,03

0,05

L2, Гн

0,03

0,02

0,02

0,03

0,05

0,01

0,01

0,05

0,04

0,04

С1, мкФ

300

500

250

250

500

350

300

250

500

500

С2, мкФ

250

200

800

300

600

500

200

800

200

1600

Примечание. Из табл. 3 записываются данные только тех параметров, которые обозначены на выбранной схеме (рис. 3).

Теоретический материал и примеры расчета приведены в [1, §§ 2.11–2.14; 3].

Методические указания к задаче 3

1. Для расчета электрической цепи переменного тока сначала по частоте , Гц, определяют угловую частоту , рад/с. Далее рассчитывают реактивные сопротивления   и  всех индуктивных и емкостных элементов по следующим формулам:

 и .

Для определения показаний приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра, указанных на схеме, необходимо рассчитать полное сопротивление  последовательной цепи переменного тока:

,

где  – сумма всех активных сопротивлений цепи, Ом;

  – сумма всех индуктивных сопротивлений цепи, Ом;

  – сумма всех емкостных сопротивлений цепи, Ом.

При расчете цепей переменного тока удобно пользоваться действующими значениями величин напряжений и токов. Поэтому для входного напряжения, изменяющегося по закону , находят его действующее значение:

,

где  – амплитуда входного напряжения.

Амперметр и вольтметр, включенные в цепь на рис. 3, измеряют действующие значения тока в цепи и напряжения на элементах (или соответствующем участке цепи), их показания определяют по закону Ома. Ваттметр, включенный так, как показано на рис. 3, измеряет активную мощность цепи:

.

2. Обычно построение векторной диаграммы цепи, содержащей последовательно соединенные элементы , , , начинают с вектора тока , так как именно ток является общим для всех участков цепи. Но для рассматриваемой задачи входное напряжение задано в виде  с начальной фазой . Поэтому сначала на векторной диаграмме откладывают с учетом масштаба напряжений вектор действующего значения входного напряжения  горизонтально (по оси х). За положительное направление вращения электрических векторов принято направление против движения часовой стрелки.

Далее определяют угол  – угол сдвига по фазе между напряжением, приложенным к цепи, и протекающим током:

.

Величина угла  может быть, в зависимости от условий задачи, положительной, отрицательной или равной нулю.

При   ток отстает от напряжения по фазе, цепь в целом носит активно-индуктивный характер.

При  ток опережает по фазе приложенное к цепи напряжение. Цепь в целом носит активно-емкостной характер.

При   ток, протекающий по цепи, совпадает по фазе с напряжением. Цепь в целом носит активный характер, наблюдается резонанс напряжений.

После расчета угла сдвига фаз на векторной диаграмме необходимо в выбранном масштабе тока отложить вектор действующего значения тока   под углом  по отношению к вектору входного напряжения . Положительные значения углов отсчитываются против направления движения часовой стрелки, а отрицательные значения ­­– по направлению движения часовой стрелки.

Затем на векторной диаграмме откладывают векторы падений напряжения на каждом элементе цепи, длины которых рассчитываются по закону Ома с учетом выбранного масштаба напряжений. Начало первого вектора совмещают с началом координат. Остальные векторы падений напряжения откладывают один за другим в последовательности, соответствующей обходу контура цепи, при этом начало каждого из векторов совмещают с концом предыдущего.

При построении векторов падений напряжения на элементах цепи необходимо учитывать, что ток и напряжение на активном сопротивлении совпадают по фазе; ток через индуктивный элемент отстает по фазе от напряжения на этом элементе на ; ток через емкостной элемент опережает по фазе напряжение на нем на .

Поэтому векторы падения напряжения на активных сопротивлениях направляют вдоль вектора тока. Векторы падения напряжения на индуктивных элементах направляют под углом  к вектору тока. Векторы падения напряжения на емкостных элементах откладывают под углом  к вектору тока.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа мгновенное значение напряжения на входе цепи равно сумме мгновенных значений падений напряжения на всех элементах цепи. Поэтому, сложив геометрически все векторы падений напряжения на элементах цепи, получим вектор напряжения  на входе, который должен совпасть с ранее отложенным по горизонтальной оси вектором действующего значения входного напряжения.

Для упрощения построений векторной диаграммы можно вектор тока   изобразить горизонтально, тогда векторы падений напряжения на элементах цепи будут располагаться горизонтально или вертикально. Геометрическая сумма этих векторов равна приложенному к цепи напряжению . Для того, чтобы соблюсти начальную фазу напряжения равной нулю, необходимо на векторной диаграмме показать ось х по направлению вектора .

3. Закон изменения тока в цепи записывается в виде:

,

где  – ­ ­амплитуда тока;

  ­– начальная фаза тока.

Так как угол сдвига фаз , а начальная фаза приложенного напряжения , то .

4. Закон изменения напряжения между точками, к которым подключен вольтметр, можно определить по векторной диаграмме, если на ней отметить эти точки.

5. Полная мощность источника, ВА, .

Активная мощность источника, Вт, .

Реактивная мощность источника, вар,  (имеет знак "+" или "–").

Активная мощность приемников .

Реактивная мощность приемников .

Полная мощность приемников .

6. Резонанс напряжений имеет место в последовательной цепи, содержащей элементы r, L, C в том случае, если общее реактивное сопротивление цепи равно нулю. Используя это соотношение, определяют характер и параметры того элемента, который должен быть включен в цепь, чтобы в ней имел место резонанс напряжений.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.: Высшая школа, 2005.

2. Сатаров А.А.  Электротехника и электроника. Линейные электрические цепи постоянного тока: Учебное пособие. М.: РГОТУПС, 2006.

3. Климентов Н.И. Электротехника. Линейные электрические цепи однофазного переменного тока: Конспект лекций. М.: РГОТУПС, 2001.

4. Сатаров А.А., Гадулин А.Н. Электротехника. Трехфазные цепи: Конспект лекций. М.: РГОТУПС, 2000.

5. Рекус Г.Г. Основы электротехники и электроники в задачах с решениями. М.: Высшая школа, 2007.

Дополнительная

6. Электротехника/ Б.А. Волынский, Е.Н. Зейн, В.Е. Шатерников. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

7. Электротехника и электроника/ Под ред. В.Г. Герасимова. В 3-х т. – Том 1. М.: Высшая школа, 1996.

8. Брейтер Б.З. Электротехника. Трансформаторы: Конспект лекций. М.: РГОТУПС, 2006.

9. Брейтер Б.З. Электротехника. Машины переменного тока: Конспект лекций. М.: РГОТУПС, 2000.

10. Брейтер Б.З. Электротехника. Машины постоянного тока: Конспект лекций. М.: РГОТУПС, 2000.

11. Мамедов Г.М. Электротехника. Электрические измерения: Конспект лекций. М.: РГОТУПС, 2000.

12. Частоедов Л.А., Гирина Е.С. Теоретические основы электротехники. Чаcть I. Линейные электрические цепи постоянного и однофазного синусоидального тока. Учебное пособие. М.: РГОТУПС, 2006.

13. Гирина Е.С., Горевой И.М., Астахов А. А. Теоретические основы электротехники. Чаcть II. Трехфазные цепи. Пассивные четырехполюсники. Учебное пособие. М.: РГОТУПС, 2007.

14. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чучурин В.Л. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 3.– СПб.: Питер, 2004.

15. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. Учебник для студентов вузов. – М.: Высшая школа, 1986.

Примечание: В случае отсутствия указанной выше литературы для изучения курса пригодны любые учебники и задачники с названием "Электротехника" для неэлектротехнических специальностей вузов.

Математика примеры решения задач