Общие требования
При изучении дисциплины предусматривается студентами домашней контрольной работы.
Контрольная работа состоит из шести заданий(2 теоретических вопроса (таблица№1) и 4 задачи). Номера варианта определяются двумя последними цифрами личного дела. Задания, выполненные не по своему варианту, не проверяются, а возвращаются студенту.
Контрольная работа выполняется в отдельной тетради в клетку. Условия заданий следует переписывать полностью. Необходимо оставлять поля 25мм для замечаний рецензента. Страницы в тетради должны быть пронумерованы. Формулы, расчеты и пояснения пишут шариковой ручкой, а графики, чертежи и схемы выполняются простым карандашом. На графиках и векторных диаграммах указывается масштаб. Решение задач ведется в Международной системе единиц (СИ). В конце контрольной работы указывается использованная литература.
После сдачи контрольной работы преподаватель выставляет оценку по пяти балльной шкале и пишет рецензию. После получения контрольн6ой работы с оценкой и замечаниями преподавателя надо исправить отмеченные ошибки (при наличии), выполнить все указания и повторить недостаточно изученный материал. Если контрольная работа выполнена неудовлетворительно, то студент выполняет ее заново и отправляет на повторную проверку. В случае возникновения затруднений при выполнении контрольной работы, студент может обратиться в колледж для получения устной или письменной консультации. К сдаче экзамена допускаются студенты, которые получили положительную оценку за контрольную работу и имеют зачет по лабораторным работам.
Вопросы к экзамену
1. Дайте определение электрическая энергия, ее сформулируйте свойства и применение.
2. Дайте определение электрическое поле и сформулируйте его свойства. Сформулируйте закон Кулона. Дайте определение напряженность. Дайте определение разность потенциалов, потенциал.
3. Расскажите о проводниках и диэлектриках в электрическом поле. Дайте определение поляризация диэлектрика, пробивное напряжение, запас прочности.
4. Дайте определение электроемкость, конденсаторы, соединение конденсаторов. Запишите формулу энергии электрического поля заряженного конденсатора.
5. Дайте определение электрическая цепь, ее элементы. Расскажите о режимах работы электрической цепи. Расскажите о схемах электрических цепей.
6. Дайте определение сила тока, плотность тока. Сформулируйте закон Ома для участка цепи, закон Ома для полной цепи. Дайте определение электродвижущая сила.
7. Дайте определение электрическое сопротивление. Поясните зависимость сопротивления от температуры. Расскажите о соединении резисторов.
8. Дайте определение энергия и мощность электрической цепи. Сформулируйте баланс мощности. Запишите формулу КПД электрической цепи.
9. Сформулируйте законы Кирхгофа. Дайте определение элементы схемы электрической цепи: узел, контур, ветвь. Расскажите о расчет сложной цепи произвольной конфигурации методами: контурных токов, узловых напряжений.
10. Дайте определение магнитное поле, поясните его свойства и характеристики: напряженность, магнитная индукция, магнитный поток.
11. Сформулируйте закон Ампера. Запишите формулу для определения силы Лоренца. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласса. Запишите формулу для определения силы взаимодействия двух параллельных проводников с токами.
12. Расскажите о магнитных свойствах вещества. Дайте определение магнитная проницаемость. Поясните свойства ферромагнетиков.
13. Дайте определение электромагнитная индукция. Запишите формулу для определения ЭДС электромагнитной индукции и самоиндукции. Поясните правило Ленца. Запишите формулу для определения энергии магнитного поля.
14. Дайте определение магнитная цепь, магнитодвижущая сила. Сформулируйте закон полного тока. Расскажите о постоянных магнитах и их применении.
15. Дайте определение переменный ток. Расскажите о получении синусоидальной ЭДС. Поясните характеристики переменного тока: амплитуда, период, частота, фаза, круговая частота. Дайте определение мгновенная и действующая и средние значения ЭДС, напряжения, тока.
16. Расскажите об электрической цепи с активным сопротивлением,
электрической цепи с индуктивным сопротивлением, электрической цепи с емкостным сопротивлением.
17. Расскажите о неразветвленной электрической цепи синусоидального тока (цепь с RLC). Дайте определение резонанс напряжений, коэффициент мощности.
18. Расскажите о разветвленной электрической RLC цепь синусоидального тока. Дайте определение резонанс токов.
19. Расскажите общие сведения об измерениях: метрология, физические величины, единицы измерения физических величин. Дайте определение прямые и косвенные измерения.
20. Расскажите о методах электрических измерений, погрешностях измерений.
21. Расскажите о магнитоэлектрических и электромагнитных измерительны механизмах: устройство, принцип действия, преимущества и недостатки.
22. Расскажите об электродинамических и индукционных измерительных механизмах: устройство, принцип действия, преимущества и недостатки.
23. Расскажите об измерении электрического сопротивления, тока, напряжения.
24. Расскажите о трехфазным токе, его получение. Дайте определение трехфазная система и ее элементы: фаза, линейный провод, нулевой провод, фазное напряжение, линейное напряжение.
25. Расскажите о соединении трехфазной цепи звездой и роли нулевого провода.
26. Расскажите о соединении трехфазной цепи треугольником. Запишите формулы для определения мощности трехфазной цепи при различных соединениях.
27. Расскажите об устройстве, назначении, принципе действия однофазного трансформатора.
28. Расскажите о режимах работы трансформатора: холостой ход, работа с нагрузкой, короткое замыкание. Запишите формулы для определения потери энергии и КПД трансформатора.
29. Расскажите о типах трансформаторов и их применение.
30. Расскажите о назначении машин переменного тока и их классификации, получении вращающегося магнитного поля в трехфазных двигателях.
31. Расскажите об устройстве трехфазных асинхронных двигателей и их принципе действия. Дайте определение скольжение.
32. Запишите формулы для определения вращающегося момента асинхронного двигателя. Расскажите о пуске в ход асинхронных двигателей, регулировании частоты вращения ротора. Запишите формулы для определения потерь и КПД асинхронного двигателя.
33. Расскажите об устройстве синхронного генератора, синхронного двигателя и их принципе действия.
34. Расскажите о назначении машин постоянного тока и их классификации. Расскажите об устройстве и принципе действия машин постоянного тока.
35. Расскажите об обмотке якоря. Запишите формулы для определения частоты вращения якоря. Дайте определение коллектор и поясните его назначение. Дайте определение реакция якоря, коммутация и поясните способы ее улучшения.
36. Расскажите о генераторах постоянного тока независимого возбуждения.
37. Расскажите генераторах с самовозбуждением.
38. Дайте определение механические и рабочие характеристики двигателей постоянного тока. Расскажите о регулировании частоты вращения двигателей постоянного тока.
39. Расскажите об электроприводе. Расскажите о нагревании и охлаждении электрических двигателей.
40. Расскажите о режимах работы электрических двигателей.
41. Расскажите об аппаратуре для управления электроприводом, выборе типа электродвигателя по механической характеристике рабочей машины.
42. Расскажите о назначении и классификации электрических сетей, их устройстве.
43. Поясните выбор сечения проводов и кабелей: по допустимому нагреву, с учетом защитных аппаратов, по допустимой потере напряжения, защитное заземление.
44. Расскажите о полупроводниках и их собственной проводимости.
45. Расскажите о примесной проводимости, электронно-дырочном переходе и его свойстве.
46. Расскажите о полупроводниковых диодах и видах полупроводниковых диодов.
47. Расскажите о биполярных транзисторах их принципе действия, схемах включения транзисторов, характеристиках транзисторов.
48. Расскажите о полевых транзисторах: устройство, принцип работы, характеристики.
49. Расскажите о тиристорах: классификация, принцип работы, характеристики.
50. Расскажите основные сведения о выпрямителях поясните их структурную схему. Расскажите о классификации выпрямителей и принципе работы схем однополупериодного.
51. Расскажите о принципе работы двухполупериодного и трехфазного выпрямителей.
52. Расскажите основные сведения об электронных стабилизаторах, методах стабилизации. Расскажите о стабилизаторах напряжения и сглаживающих фильтрах.
53. Расскажите об электронных усилителях и их видах. Расскажите о основных технических характеристиках усилителей и обратной связи в усилителях.
54. Расскажите о принципе работы усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе, многокаскадного, импульсного, избирательного усилителя.
55. Расскажите общие сведения об электронных генераторах. Расскажите принцип действия транзисторных автогенераторов типа L-C генераторы, R-C генераторы.
56. Расскажите принцип действия генератора линейно изменяющегося напряжения, импульсного генератора-мультивибратора.
57. Расскажите об аналоговых и цифровых электронных вольтметрах, электронном осциллографе.
58. Расскажите о структуре системы автоматического контроля, управления и регулирования.
59. Расскажите об измерительных параметрических преобразователях, генераторных преобразователях.
60. Расскажите об исполнительных элементах: электромагниты,
электродвигатели постоянного и переменного тока, шаговые
электродвигатели. Расскажите о электромагнитном и
ферромагнитном реле.
Таблица№1
| Номер варианта | Номера вопросов (Вопросы к экзамену) |
| 1 | 1,31 |
| 2 | 2,32 |
| 3 | 3,33 |
| 4 | 4,34 |
| 5 | 5,35 |
| 6 | 6,36 |
| 7 | 7,37 |
| 8 | 8,38 |
| 9 | 9,39 |
| 10 | 10,40 |
| 11 | 11,41 |
| 12 | 12,42 |
| 13 | 13,43 |
| 14 | 14,44 |
| 15 | 15,45 |
| 16 | 16,46 |
| 17 | 17,47 |
| 18 | 18,48 |
| 19 | 19,49 |
| 20 | 20,50 |
| 21 | 21,51 |
| 22 | 22,52 |
| 23 | 23,53 |
| 24 | 24,54 |
| 25 | 25,55 |
| 26 | 26,56 |
| 27 | 27,57 |
| 28 | 28,58 |
| 29 | 29,59 |
| 30 | 30,60 |
Задача№1
В цепь синусоидального напряжения подключены последовательно активные, индуктивные и емкостные сопротивления. По заданным значениям сопротивлениям и одной из дополнительных параметров определите ток в цепи, напряжение, полное сопротивление, активную, реактивную и полную мощности, угол сдвига фаз между током и напряжение. Постройте векторную диаграмму цепи и поясните построение. Величины, отмеченные прочерком (-)-отсутствуют. Начертите схему в соответствии с данными своего варианта. Данные своего варианта возьмите из таблицы№2.
Таблица№2
| №варианта | R1,Ом | ХL1,Ом | ХС1,Ом | R2,Ом | ХL2,Ом | ХС2,Ом | U | I |
| 1,11,21 | - | - | - | - | ||||
| 2,12,22 | - | - | - | |||||
| 3,13,23 | - | - | - | - | ||||
| 4,14,24 | - | - | - | - | ||||
| 5,15,25 | - | - | ||||||
| 6,16,26 | - | - | - | - | ||||
| 7,17,27 | - | - | - | |||||
| 8,18,28 | - | - | - | |||||
| 9,19,29 | - | - | - | |||||
| 10,20,30 | - | - |
Пример к задаче №1
Активное сопротивление катушки 6Ом, индуктивное 10Ом. Последовательно с катушкой включено активное сопротивление 2Ом и конденсатор сопротивление 4Ом. К цепи приложено напряжение 50В. Определите полное сопротивление цепи, ток, коэффициент мощности, активную, реактивную, полную мощность, напряжение на каждом сопротивлении. Начертите в масштабе векторную диаграмму.
Решение:
Определим полное сопротивление цепи:
Z =√(R+Rk)2 +(XL- XC) 2=√(6+2)2+(10-4)2=10Ом
Определим ток:
I=U/Z=50/10=5А
Определим коэффициент мощности:
Sinφ=(XL-Xc)/Z=(10-4)/10=0,6
По таблице Брадиса находим φ=36050. Угол сдвига фаз находим по синусу во избежание потери знака угла.
Определим активную мощность цепи:
P=I2(R+Rk)=52(6+2)=200Вт
Определим реактивную мощность цепи:
Q= I2(XL+Xc)=52(10-4)=150Вар
Определим полную мощность цепи:
S=U∙I=√P2+Q2=√2002+1502=250ВА
Определим напряжения на сопротивлениях:
URk=I ∙Rk=5∙6=30B
UL=I∙XL=5∙10=50B
UR= I∙R=5∙2=10B
UC=I∙XC=5∙4=20B
Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и напряжения. Задаем масштабом по току: в 1см -1А и масштабом по напряжению: в 1см -10В. Построение векторной диаграммы начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали в масштабе 5А/1А1см=5см
Вдоль вектора тока откладываем векторы падений напряжения на активных сопротивлениях URk и UR:
30В/10B/1см=3см; 10В/10В/1см=1см
Из вектора URоткладываем в сторону опережения вектора тока на 900 вектор падения напряжения UL на индуктивном сопротивлении длиной 50В/10В/1см=2см, а затем от него в сторону отставания вектора тока на 900 вектор падения напряжения UС на емкостном сопротивлении 20В/10В/1см=2см. Геометрическая сумма векторов: URk UL UR UC равна полному напряжению приложенному к цепи.
UC
U
UL
φ
URk U
Задача №2
Однофазный понижающий трансформатор служит для питания ламп местного освещения металлорежущих станков. По данным своего варианта (таблица№3) определить: номинальную мощность, номинальные напряжения обмоток, номинальные токи в обмотках, числа витков, коэффициент трансформации, магнитный поток в магнитопроводе, коэффициент нагрузки трансформатора, токи в обмотках при действительной нагрузке. Величины, отмеченные прочерком (-) необходимо определить.
Таблица№3
| № варианта | Sном,ВА | Uном1,В | Uном2,В | Iном1,А | Iном2,А | N1 | N2 | К | Ф,Вб |
| 1,11,21 | - | - | 1,43 | - | - | - | 15,8 | 0,005 | |
| 2,12,22 | - | - | 33,4 | - | - | - | |||
| 3,13,23 | - | - | - | - | 31,6 | - | |||
| 4,14,24 | - | - | 4,72 | - | - | - | |||
| 5,15,25 | - | - | - | - | - | 0,025 | |||
| 6,16,26 | - | 3,64 | - | - | - | - | 0,005 | ||
| 7,17,27 | - | - | - | - | - | ||||
| 8,18,28 | - | - | - | 20,8 | - | - | |||
| 9,19,29 | - | - | - | - | - | 20,8 | 0,0015 | ||
| 10,20,30 | - | - | 3,2 | - | - | 41,6 | - |
Пример к задаче №2
Однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью 500ВА служит для питания ламп местного освещения металлорежущих станков. Номинальные напряжения обмоток 380В и 24В. К трансформатору присоединены 10 ламп накаливания мощностью 40Вт каждая, их коэффициент мощности равен 1. Магнитный поток в магнитопроводе 0,005 Вб. Частота тока в сети 50Гц. Потерями в трансформаторе пренебречь. Определите номинальные токи в обмотках, числа витков, коэффициент трансформации, коэффициент нагрузки трансформатора, токи в обмотках при действительной нагрузке.
Решение:
Определим номинальные токи в обмотках:
Iном1=Sном /Uном1=500/380=1,32А
Iном2=Sном /Uном2=500/24=20,8А
Определим коэффициент нагрузки трансформатора:
β=I2/I2ном=P2/Sномcosφ2=10∙40/(500∙0,1)=0,8
Определим токи в обмотках при действительной нагрузке:
I1 = β ∙Iном1=0,8∙1,32=1,06А
I2 = β ∙Iном2=0,8∙20,8=16,6А
При холостом ходе Е1≈ Uном1 Е2≈ Uном2
Числа витков обмоток находим из формул:
E1=4,44∙N1 ∙ν∙Фm
E2=4,44∙N2 ∙ν∙Фm
N1= E1/4,44 ∙ν∙Фm =380(4,44∙50∙0,005)=340витков
N2= E2/4,44 ∙ν∙Фm=24(4,44∙50∙0,005)=22витка
Определим коэффициент трансформации:
К=N1/N2=340/22=15,5
Задача№3
Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором установлен для привода ленточного конвейера. По данным своего варианта (таблица№4) определить: мощность потребляемую из сети, номинальное напряжение, номинальный ток, полезную мощность на валу, коэффициент полезного действия, суммарные потери в двигателе, коэффициент мощности двигателя, полезный момент на валу, частоту вращения ротора, скольжения, частоту вращения статора, частота тока во вращающемся роторе, при частоте тока ν=50Гц. Величины, отмеченные прочерком (-) необходимо определить.
Таблица№4
| №вари анта | Р1, кВт | Uном, В | Iном, А | Рном2, кВт | ηном | ∑Р, кВт | Cosφном | Мном, Нм | nном, об/мин | Sном % | n1, об/мин | f2s, Гц |
| 1,11,21 | - | 12,5 | 5,3 | 0,78 | - | 0,81 | - | - | - | - | ||
| 2,12,22 | 22,6 | - | - | - | 2,6 | 0,85 | - | - | - | 1,3 | ||
| 3,13,23 | - | - | - | - | 0,85 | 29,5 | - | - | ||||
| 4,14,24 | - | - | 4,5 | 0,84 | - | 0,8 | - | - | - | |||
| 5,15,25 | - | - | 0,88 | - | 0,89 | - | - | - | ||||
| 6,16,26 | 20,4 | - | 38,8 | - | 0,85 | - | 0,8 | - | 2,67 | - | - | |
| 7,17,27 | 5,18 | - | 4,45 | - | - | 0,85 | - | - | - | |||
| 8,18,28 | 5,36 | 17,6 | - | - | 0,86 | - | 45,2 | - | - | - | 2,5 | |
| 9,19,29 | - | - | 17,34 | - | 3,06 | 0,8 | 226,8 | - | - | - | ||
| 10,20,30 | 11,36 | 22,1 | - | - | 1,36 | - | - | - | - | 2,5 |
Пример к задаче №3
Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором имеет данные: мощность 11кВт; напряжение 380В; частота вращения ротора 975об/мин; КПД 0,855; коэффициент мощности 0,83, кратность пускового тока 7, кратность пускового момента 2; способность к перегрузке 2,2; частота тока в сети 50Гц. Определите потребляемую мощность, номинальный, пусковой и максимальный момент, номинальный и пусковой токи, номинальное скольжение, частоту тока в роторе.
Решение:
Определим мощность, потребляемую из сети:
P1=Pном/ηном=11/0,855=12,86кВт
Определим номинальный момент, развиваемый двигателем, максимальный и пусковой момент:
М=9,55 Pном/n2=9,55∙11000/975=107,7Н∙м
Мmax=2,2Мном=2,2∙107,7=237Н∙м
Мп=2Мном=2∙107,7=215,4Н∙м
Определим номинальный и пусковой токи:
Iном=Pном/(√3Uном ηномсоsφном)=11000/(1,73∙380∙0,855∙0,83)=23,6А
Iп=7 Iном=7∙23,6=165А
Определим номинальное скольжение:
S=(n1-n2)/n1=(1000-975)/1000=0,025=2,5%
Определим частоту тока в роторе:
f2=ν∙S=50∙0,0251,25Гц
Задача№4
Мостовой выпрямитель должен питать потребителя постоянным током. Выберите один из трех полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в таблице№5 для схемы выпрямителя, и поясните, на основании чего сделан выбор. Начертите схему выпрямителя. Данные своего варианта возьмите из таблицы№6
Таблица№5
| Тип диода | Iдоп, А | Uобр, В | Тип диода | Iдоп, А | Uобр, В |
| Д7Г | 0,3 | Д231Б | |||
| Д205 | 0,4 | Д232 | |||
| Д207 | 0,1 | Д232Б | |||
| Д209 | 0,1 | Д233 | |||
| Д210 | 0,1 | Д233Б | |||
| Д211 | 0,1 | Д234Б | |||
| Д214 | Д242 | ||||
| Д214А | Д242А | ||||
| Д214Б | Д242Б | ||||
| Д215 | Д243 | ||||
| Д215А | Д243А | ||||
| Д215Б | Д243Б | ||||
| Д217 | 0,1 | Д244 | |||
| Д218 | 0,1 | Д244А | |||
| Д221 | 0,4 | Д244Б | |||
| Д222 | 0,4 | Д302 | |||
| Д224 | Д303 | ||||
| Д224А | Д304 | ||||
| Д224Б | Д305 | ||||
| Д226 | 0,3 | КД202А | |||
| Д226А | 0,3 | КД202Н | |||
| Д231 |
Таблица№6
| №варианта | Тип диода | Рd,Вт | Ud, В |
| 1,11,21 | Д218 Д222 Д232Б | ||
| 2,12,22 | Д221 Д214Б Д244 | ||
| 3,13,23 | Д7Г Д209 Д304 | ||
| 4,14,24 | Д242Б Д224 Д226 | ||
| 5,15,25 | Д215 Д242А Д210 | ||
| 6,16,26 | Д214 Д215Б Д224А | ||
| 7,17,27 | Д205 Д217 Д302 | ||
| 8,18,28 | Д243А Д211 Д226А | ||
| 9,19,29 | Д214А Д243 КД202Н | ||
| 10,20,30 | Д303 Д243Б Д224 |
Пример к задаче№4
Для питания постоянным током потребитедя мощностью 300Вт при напряжении 20В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся диоды Д242А.
Решение:
Выписываем из таблицы №5 параметры диода: Iдоп=10А, Uобр=100В
Определяем ток потребителя:
Id=Pd/Ud=300/20=15A
Определим напряжение, действующее на диод в непроводящий период:
Ub=3,14 Ud=3,14∙20=63В
Проверяем диод по параметрам Iдоп , Uобр.Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям: Uобр> Ub и Iдоп> Id
В данном случае первое условие выполняется, т.к. 100>63В, а
второе условие не соблюдается т.к. 10<15, т.е. Iдоп< Id
Составим схему выпрямителя.
Чтобы выполнялось условие Iдоп> Id, надо два диода соединить параллельно, тогда Iдоп=2∙10=20А, 20>15А
Полная схема выпрямителя имеет вид:
+
U Rн Ud
 | |||
 | |||
_
