Задания на контрольную работу. Контрольная работа состоит из 10 вариантов

И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

Контрольная работа состоит из 10 вариантов. Каждый вариант содержит четыре задачи на расчет цепей постоянного, переменного однофазного и трехфазного тока, однофазного трансформатора.

Номер варианта определяется последней цифрой учебного шиф­ра студента.

При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать сле­дующие требования:

- в контрольную работу записывать ус­ловия задач;

- вычислениям должны предшествовать исходные формулы;

- для всех исходных и вычисленных величин должны указы­ваться размерности;

- приводятся необходимые эскизы, схемы.

На каждой странице оставляется поле шириной 3- 4 см для за­мечаний проверяющего работу. За решением последней задачи при­водится список используемой литературы, указывается методичес­кое пособие, по которому выполнялась работа, ставится подпись исполнителя и оставляется место для рецензии.

На обложке тетради указывается учебный шифр, наименование дисциплины, курс, индекс учебной группы; фамилия, имя и отчество студента.

В установленные учебным графиком сроки студент направляет выполненную работу для проверки в учебное заведение.

После получения прорецензированной работы студенту необхо­димо исправить отмеченные ошибки, выполнить все указания пре­подавателя, повторить недостаточно усвоенный материал.

Не зачтенные контрольные работы подлежат повторному выпол­нению.

Контрольная работа

Задача 1

Цепь постоянного тока со смешанным соединением состоит из четырех резисторов. B зависимости от варианта заданы: схема цепи (по номеру рисунка), сопротивления резисторов R1, R2, R3, R4, напряжение U, ток I или мощность P всей цепи.

Определить:

- эквивалентное сопротивление цепи;

- токи, проходящие через каждый резистор, I₁, I₂, I₃, I₄.

Решение задачи проверить, применив первый закон Кирхгофа. Данные для своего варианта взять в табл. 1.

 

Нoмер варианта	Номер рисунка	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	U,I,P
					З	U= 20 B
						I= 5 A
						P= 50 Вт
						U= 100 B
						I = 2 A
						P = 48 Вт
						U= 40 B
						I= З A
						P = 120 Вт
						U= 40 B

Таблица 1

 

Рис. 1 Рис. 2

 

Рис. 3 Рис. 4

 

 

Рис. 5 Рис. 6

 

Рис. 7 Рис. 8

 

 

Рис. 9 Рис. 10

 

Задача 2

 

Для неразветвленной цепи перемен­ного тока c активными и индуктивными сопротивлениями определить величины, которые не даны в условиях задачи:

- Z - полное сопротивление цепи, Ом;

- I - ток цепи, A;

- U - напряжение, приложенное к цепи, B;

- - угол сдвига фаз между током и напряжением;

- S - полную, B×А;

- P - активную, Вт;

- Q - реактивную мощности цепи, вар.

Построить в масштабе векторную диаграмму цепи и кратко опи­сать порядок ее построения, указав, в какую сторону и почему направлен каждый вектор; числовые значения электрических величин, нужные для решения задачи, и номер рисунка даны в табл. 2. Проверить решение задачи, сравнивая величины приложенного напряжения - U и угла сдвига фаз - , полученные расчетным путем, или заданные в усло­виях, c результатами подсчета по векторной диаграмме. При расхожде­нии найти ошибку.

 

 

Таблица 2

Номер варианта	Номер рисунка	R1, Ом	R2, Oм	XL1 Ом	XL2 Ом	U, I, S, P, Q
			—		—	U= 80 B
					—	I = 2 A
					10	S= 450 B×A
					—	U= 60 B
			—			Q= 120 вар
			—		—	1= 4 A
					—	U= 200 B
						P= 256 Вт
					—	S= 180 B×A
			—			Q= 128 вар

 

Рис. 11 Рис. 12

Рис. 13 Рис. 14

Рис. 15

Задача 3

На рис. 16 приведена схема двух разных соединений потребителей трехфазного тока c измерительными приборами для измерения фазных и линейных токов и напряжений. Нагрузочные резисторы R каждой фазы имеют одинаковые сопротивле­ния и заданы. Известно также показание одного из пяти измерительных приборов. Определить показания остальных приборов. B решении при­вести расчетные формулы, с помощью которых определены показания приборов. Пояснить, какую величину (фазную, линейную) показывает каждый прибор. Данные для своего варианта взять из табл. 3

 

 

Рис. 16

 

 

Таблица 3

Номер варианта	R, Ом	Показания прибора
		U1=220 B
		I3= 22 A
		I2= 38 A
		U2=127 B
		I1=12,7 A
		U1=380 B
		I3=38 A
		I2= 66 A
		U2=220 B
		I1= 2 A

Задача 4

Двухобмоточный однофазный транс­форматор используется для питания повышенным напряжением специальной медицинской аппаратуры. Первичная обмотка трансформа­тора подключена к сети напряжением U₁= 220 B. К вторичной обмотке подключен реостатный датчик (активная нагрузка ) аппаратуры (рис. 17).

 

Рис. 17

 

Определить значения, не заданные в условиях задачи:

- на­пряжение вторичной обмотки трансформатора U₂;

- коэффициент трансформации трансформатора k;

- число витков первичной w₁ и вторичной w₂ обмоток трансформатора;

- ток вторичной обмотки трансформатора I₂;

- активную мощность Р₂, отдаваемую вторичной обмоткой трансформатора.

Режим работы трансформатора неноминальный. Данные для своего варианта взять из табл. 4.

 

Таблица 4

 

Номер варианта	U, k, w, I, P	Номер варианта	U, k, w, I, P
	k = 0,1; w2 = 5000;		w1, = 500; w2 = 5000;
I2 = 1A	Р2 = 2200Вт
	k = 0,1; w2 = 5000;		w1, = 500; k = 0,1;
P2 = 2200Вт	I2 = 1A
	U2 = 2200B; w2 = 5000;		w1, = 500; k = 0,1;
12 = 1A	Р2 = 2200Вт
	U2 = 2200B; W2 = 5000;		U2 = 2200B; w1, =500;
Р2 = 2200Вт	Р2 = 2200Вт
	w1, = 500; w2 = 5000;		U2 = 2200B; w1, =500;
I2=1A	I2= 1A

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1 Цепь постоянного тока со смешанным соединением состоит из четырёх резисторов. В зависимости от варианта заданы: схема цепи; сопротивления резисторов R_1,R_2,R_3,R₄; напряжение U, ток I, или мощность всей цепи P.

Определить: 1)эквивалентное сопротивление цепи R_экв; 2) токи, проходящие через каждый резистор,I₁, I₂, I_., I₄.

 

 

Дано:

R₁ = 3 Ом

R₂ = 4 Ом

R₃ = 2 Ом

R₄ = 3 Ом

U = 20 В

_________________________ Рисунок 1.

Опрелелить: R_экв; I₁, I₂, I₃, I₄.

Решение

1. Определяем эквивалентное сопротивление цепи.

Резисторы R₂ и R₃ соединены последовательно, поэтому эквивалентное сопротивление на этом участке

R_2,3 = R₂ + R₃ = 4 + 2 = 6 (Oм)

Представим схему в следующем виде (рис. 2):

 

Рисунок 2.

В этой схеме резисторы R₁ и R_2,3 соединены параллельно, поэтому эквивалентное cопротивление R_1,2,3 равно:

(Ом)

Схему можно представить в таком виде (рис.3):

 

Рисунок 3.

На схеме резисторы R_1,2,3 и R₄ соединены последовательно, поэтому эквивалентное сопротивление всей цепи равно:

 

R_1,2,3,4 = R_1,2,3 + R₄ = 2 + 3 = 5 Oм.

2. Определяем токи в резисторах:

I₄ = I_1,2,3 = I_1,2,3,4 = U / R_1,2,3,4 = 20 / 5 = 4 Ом.

Падение напряжения на участке 1,2,3:

U_1,2,3 = I_1,2,3,* R_1,2,3 = 4 * 2 = 8 B.

U_1,2,3 = U₁ = U_2,3 = 8 B.

Токи в резисторах R₁, R₂ и R₃:

I₁ = U₁ / R₁ = 8 / 3 = 1,67A;

I_2,3 = U_2,3 / R_2,3 = 8 / 6 = 1,33A;

I₂ = I₃ =I_2,3 = 1,33 A

 

Задача 2 Эта задача относится к теме «Электрические цепи переменного тока».

 

Формулы для решения задачи 2.

 

- закон Ома для цепей переменного тока;

 

- полное сопротивление цепи, Ом;

R – активное сопротивление, Ом;

 

X_L – индуктивное сопротивление, Ом;

 

X_c – ёмкостное сопротивление, Ом;

 

X_p = (Х_L - Х_c) – реактивное сопротивление, Ом.

 

Мощность в цепях переменного тока:

 

 

 

В этих формулах:

 

- активное напряжение

- реактивное напряжение

- индуктивное напряжение

- емкостное напряжение

 

Коэффициенты мощности цепи:

 

 

 

Построение векторных диаграмм.

В активном сопротивлении напряжение и ток совпадают по фазе, поэтому векторная диаграмма имеет следующий вид:

 

В индуктивном сопротивлении напряжение опережает ток по фазе на 90⁰:

 

 

 

В ёмкостном сопротивлении напряжение отстаёт от тока на 90⁰:

 

Построение векторной диаграммы начинают с вектора тока, который проводят по горизонтали. Затем откладывают векторы напряжений в том порядке, в котором расположены сопротивления на схеме. Векторы напряжений откладывают под соответствующими углами к вектору тока в сторону отставания или опережения в зависимости от характера сопротивлений. Вектор полного напряжения равен геометрической сумме векторов на участках цепи.

Например, для цепи, состоящей из последовательно соединённых активного R, индуктивного X_L и ёмкостного X_c сопротивлений диаграмма имеет следующий вид:

 

 

Дано:

R₁ = 2 Ом

R₂ = 4 Ом

X_L1 = 3 Ом

X_.L2 = 5 Ом

X_C1 = 10 Ом

X_C2 = 6 Ом Рисунок 1.

U = 20 B

Определить: Z; I; ; P; Q; S.Построить в масштабе векторную диаграмму.

 

Решение

1. Определяем полное сопротивление цепи Z:

 

2. Ток в цепи определяем по закону Ома для цепей переменного тока:

 

3. Коэффициенты мощности цепи:

 

4. Определяем активную P, реактивную Q и полную S мощности цепи:

 

5. Для построения векторной диаграммы определяем падения напряжения на участках цепи:

 

 

6. Строим векторную диаграмму.

Выбираем масштаб: по напряжению М_U = 4B/cм, по току М_I = 0,5A/см.

 

 

Рисунок 2.

Построение диаграммы начинаем с вектора тока, который проводим по горизонтали. Затем под углом 90⁰ к вектору тока в сторону отставания, т.е. по часовой стрелке, откладываем вектор напряжения на ёмкостном сопротивлeнии . Из конца вектора под углом 90⁰ в сторону опережения, т.е. против часовой стрелки, откладываем вектор напряжения на индуктивном сопротивлени . Из конца вектора параллельно вектору тока проводим вектор напряжения на активном сопротивлении .Из конца вектора откладываем вектор напряжения на индуктивном сопротивлении . Из конца вектора проводим вектор напряжения на активном сопротивлении .Из конца вектора откладываем вектор напряжения на ёмкостном сопротивлении .

Геометрическая сумма векторов равна вектору полного напряжения цепи:

 

Векторная диаграмма представлена на рис.2.

 

 

Задача 3 Эта задача относится к теме «Электрические цепи трёхфазного тока».

 

Формулы для решения задачи.

 

Соединение нагрузки звездой.

 

 

Cоединение нагрузки треугольником.

 

В этих формулах:

 

 

В заданной схеме (задача 3, рис.21) приборы измеряют следующие величины:

 

 

Задача 4 Эта задача на тему «Однофазные трансформаторы».

 

Формулы для решения задачи.

 

Коэффициент трансформации:

 

 

Мощность вторичной обмотки: