При изучении дисциплины «Электротехника» выполняются две контрольные работы.
Вариант контрольной работы выбирается по последней цифре шифра учащегося. В таблицах вариантов даны необходимые для решения задач числовые значения.
Контрольная работа должны быть выполнены полностью и по своему варианту, иначе она будет возвращена без проверки.
Работа выполняется в отдельной тетради в клетку. Условия задач переписывать полностью. Необходимо оставлять поля шириной 25-30 мм для замечаний рецензента, а в конце тетради - 2-3 страницы для рецензии. Формулы и расчеты надо писать ручкой, давая пояснения ко всем действиям, а чертежи и схемы выполнять карандашом, на векторных диаграммах указать масштаб. Решение задач обязательно следует вести в международной системе единиц (СИ).
В конце работы нужно поставить подпись и указать использованную литературу.
После получения работы с оценкой и замечаниями рецензента надо исправить отмеченные ошибки, выполнить все указания и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа не зачтена, то необходимо выполнить ее снова и передать на повторную проверку.
При возникновении затруднений, а также для получения консультации можно обратиться на заочное отделение колледжа. Сдача экзаменов разрешается учащимся, которые получили «зачет» по контрольной работе.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
Контрольная работа содержит три задачи. Перед ее выполнением следует разобрать типовые примеры.
Типовой пример 1.1
Для схемы, приведенной ниже, определить эквивалентное сопротивление цепи RАВ, токи в каждом резисторе и напряжение UАВ, приложенное к цепи. Известны R1 = 5 Ом, R2 = 15 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 10 Ом, R5 = 4 Ом, I4 = 5А.
Как изменятся токи в резисторах при: а) замыкании рубильника Р1; б) расплавлении вставки предохранителя Пр4? В обоих случаях напряжение UАВ остаётся неизменным.
Решение
Индекс тока соответствует номеру резистора, по которому он проходит.
1. Определяем общее сопротивление разветвления R2, R3. Резисторы соединены параллельно, поэтому
.
Теперь схема принимает вид
2. Резисторы R23 и R5 соединены последовательно, их общее сопротивление определяем по формуле
.
Соответствующая схема приведена на рисунке ниже.
3. Резисторы R235 и R4 соединены параллельно, их общее сопротивление определяем по формуле
.
Теперь схема имеет следующий вид
4. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:
.
5. Зная силу тока I4, находим напряжение на резисторе R4:
.
Это же напряжение приложено к резисторам R23+R5, (рис. в п.1). Поэтому ток в резисторе R5 определяем так:
.
6. Находим падение напряжения на резисторе R5:
.
Поэтому напряжение на резисторах R2, R3 определяем следующим образом:
.
7. Определяем токи в резисторах R2 и R3:
.
.
Применяя первый закон Кирхгофа, находим ток в резисторе R1:
.
8. Вычисляем падение напряжения на резисторе R1:
.
9. Находим напряжение UАВ, приложенное по всей цепи:
,
или
.
10. При включении рубильника Р1 сопротивление R1 замыкается накоротко и схема принимает следующий вид
Эквивалентное сопротивление в этом случае определяем так:
.
Поскольку напряжение UАВ остаётся равным 100 В, можно найти токи в резисторах R4 и R5:
.
.
Определяем падение напряжения на резисторе R5:
.
Поэтому напряжение на резисторах R2 и R3 определяем следующим образом:
.
Теперь можно найти токи в резисторах R2 и R3:
,
.
Проверим правильность вычисления токов, используя первый закон Кирхгофа:
.
Однако
.
Таким образом, задача решена верно.
11. При расплавлении предохранителя Пр.4 резистор R4 выключается, и схема принимает следующий вид
Вычисляем эквивалентное сопротивление схемы:
.
Поскольку напряжение UАВ остаётся неизменным, находим токи I1 и I5:
.
Напряжение на резисторах R2, R3 определяем по формуле
.
Находим токи I2, I3:
. 
.
Сумма этих токов равна току I1:
.
Задача 1
Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединённых смешанно. Схема цепи с указанием сопротивлений резисторов приведена на рис. 1. Номер схемы и дополнительные данные приведены в таблице 1. Индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на которое действует это напряжение.
Определить величину, указанную в таблице, и мощность, потребляемую всей цепью.
Таблица 1.
| № варианта | № схемы | Заданная величина | Величина, которую требуется определить | |
| UAB=100 B | I3 | |||
| I1=20 A | I4 | |||
| I1=12 A | U6 | |||
| I4=3 A | UAB | |||
| UАВ=50 B | I3 | |||
| I2=2 A | UAB | |||
| I1=50 A | I3 | |||
| I2=15 A | UAB | |||
| I5=1 A | UAB | |||
| U4=12 B | U1 |
Сх. 1
| Сх. 2
|
Сх. 3
| Сх. 4
|
Сх. 5
| |
| Рис. 1. Схемы к задаче 1 |
Типовой пример 1.2
Активное сопротивление катушки R 
= 6 Ом, индуктивное XL = 10 Ом. Последовательно с катушкой включено активное сопротивление R = 2 Ом и конденсатор сопротивлением XC = 4 Ом (рис. ниже). К цепи приложено напряжение U = 50 B (действующее значение напряжения).
Определить:
- полное сопротивление цепи;
- ток;
- угол сдвига фаз;
- активную, реактивную и полную мощности;
- напряжение на каждом сопротивлении.
Начертить векторную диаграмму цепи.
Решение
1. Определяем полное сопротивление цепи:
.
2. Определяем ток:
.
3. Угол сдвига фаз находим по синусу во избежание потери знака угла (косинус является четной функцией):
.
4. Определяем активную мощность цепи:
,
или
,
где 
- коэффициент мощности цепи.
5. Определяем реактивную мощность цепи:
,
или
.
6. Определяем полную мощность цепи:
,
или
.
7. Определяем падение напряжения на сопротивлениях цепи:
,
,
,
.
8. Векторную диаграмму начинаем строить с вектора тока, который откладываем по горизонтали. Вдоль вектора тока откладываем векторы падений напряжения на активных сопротивлениях U 
и U 
. Из конца вектора UR откладываем в сторону опережения вектора тока на 90 
вектор падения напряжения UL на индуктивном сопротивлении. Из конца вектора UL откладываем в сторону отставания от вектора тока на 90 вектор падения напряжения на конденсаторе UC. Геометрическая сумма векторов U , UR, UL и UC равна полному напряжению U, приложенному к цепи.
|
Задача 2
Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, ёмкости), включённые последовательно. Схема цепи приведена на рис. 2. Номер схемы совпадает с номером варианта. Значение сопротивлений всех элементов, а также один дополнительный параметр даны в таблице 2.
Определить следующие величины:
- полное сопротивление Z;
- напряжение U, приложенное к цепи;
- ток I;
- угол сдвига фаз 
(по величине и по знаку);
- активную P, реактивную Q и полную S мощности цепи.
Начертить векторную диаграмму.
Таблица 2
| № варианта № схемы | R1, Ом | R2, Ом | XL1, Oм | XL2, Oм | XС1, Oм | XС2, Oм | Дополнительный параметр |
| - | - | - | QL1=150 Bap | ||||
| - | - | U=40 B | |||||
| - | - | - | I=5 A | ||||
| - | - | - | PR1=150 Bт | ||||
| - | - | S=360 B A | |||||
| - | - | - | I=4 A | ||||
| - | - | P=200 Bт | |||||
| - | - | U=90 B | |||||
| - | - | I=2 A | |||||
| - | Q=-192 Bap |
Сх. 1
| Сх. 2
|
Сх. 3
| Сх. 4
|
Сх. 5
| Сх. 6
|
Сх. 7
| Сх. 8
|
Сх. 9
|
Сх. 10
|
| Рис. 2. Схемы к задаче 2 |
Типовой пример 1.3
В трехфазную четырехпроводную сеть включили звездой несимметричную нагрузку: в фазу А - конденсатор с емкостным сопротивлением 
= 10Ом; в фазу В - активное сопротивление 
= 8 Ом и индуктивное 
= 6 Ом, в фазу С -активное сопротивление RC = 5 Ом. Линейное напряжение сети 
= 380 В.
Определить фазные токи, начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и найти графически ток в нулевом проводе. Схема цепи дана на рис. ниже.
а) электрическая схема б) векторная диаграмма
Решение
1. Определяем фазные напряжения установки:
.
2. Находим фазные токи
Здесь 
Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току: 1 см - 10 А и по напряжению: 1 см - 100 В. Построение диаграммы начинаем с векторов фазных напряжений 
, 
и 
, располагая их под углом 120° друг относительно друга (см. рис.). Ток 
опережает напряжение на угол 90°, ток 
отстает от напряжения на угол 
, который находим из выражения
Ток 
совпадает с напряжением . Ток в нулевом проводе равен геометрической сумме трех фазных токов. Измеряя длину вектора тока 
, которая оказалась равной 6,8 см, находим ток = 68 А.
Задача 3
В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением Uном включили звездой разные по характеру сопротивления. Определить линейные токи и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. По векторной диаграмме определить числовое значение тока в нулевом проводе. Данные для своего варианта взять в таблице 3. Номер схемы (рис. 4) совпадает с номером варианта. Какие сопротивления надо включить в фазы В и С приведенной схемы, чтобы ток в нулевом проводе стал равен нулю при неизменных значениях сопротивлений в фазе А?
Таблица 3
| № варианта № схемы | ||||||||||
| , В
|
 сх. 1
|  сх. 2
|
 сх. 3
|  сх. 4
|
 сх. 5
|  сх. 6
|
 сх. 7
|  сх. 8
|
 сх. 9
|  сх. 10
|
Рис. 3 Схемы к задаче 3
Контрольная работа № 2
Вариант задания выбирается по последней цифре шифра из таблицы 4.
Таблица 4
| № варианта | Тема задания |
| Авиационные генераторы постоянного тока. | |
| Авиационные генераторы постоянного тока. | |
| Авиационные генераторы переменного тока. | |
| Авиационные генераторы переменного тока. | |
| Авиационные электродвигатели постоянного тока. | |
| Авиационные электродвигатели постоянного тока. | |
| Авиационные электродвигатели переменного тока. | |
| Авиационные электродвигатели переменного тока. | |
| Авиационные трансформаторы. | |
| Авиационные трансформаторы. |
