Электротехника ИЗ - Инженерный институт

Министерство образования Нижегородской области
Государственное бюджетное образовательное учреждение
Нижегородский государственный инженерно-экономический институт
(ГБОУ ВПО НГИЭИ)
Кафедра: Электрификация и автоматизация
Рассмотрено
на заседании кафедры
зав. кафедрой ____________ Осокин В. Л.
«29» августа 2013 г.
Задание для выполнения контрольной работы
по дисциплине
«Электротехника и электроника»
для студентов заочной формы обучения
обучающихся по направлению подготовки
230400.62 «Информационные системы и технологии»,
профилю «Информационные системы и технологии»
Требования к оформлению контрольной работы
1. Каждую работу выполняют в отдельной тетради или на листах
формата А4, на титульном листе которой указываются фамилия, имя,
отчество студента, шифр, номер контрольной работы. Страницы работы
следует пронумеровать.
2. Студент обязан выполнить работу по своему варианту. выбор
варианта производится по двум последним цифрам учебного шифра
студента.
3. Текст задания (условие задачи) должен быть переписан в
контрольную работу полностью без пропусков и сокращений со всеми
рисунками и числовыми значениями для своего варианта.
4. Расчетную часть каждой задачи следует сопровождать краткими и
четкими пояснениями. Материал контрольной работы должен излагаться
грамотно, записи и формулировки должны быть четкими и ясными.
5. Выдерживают следующий порядок записи при вычислениях: сначала
приводят формулу, заменяют символы их числовыми значениями, затем
выполняют преобразования с числами, после этого дают результат
вычислений и указывают единицу измерения. Вычисления должны быть
выполнены с точностью до третьей значащей цифры. При решении задач
необходимо пользоваться Международной системой единиц СИ.
Задача 1
Расчет разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока с
одним источником электрической энергии
Для электрической цепи, изображенной: на рис. 1, определить:
1. Токи в ветвях методом преобразований (схему упрощают путем замены
участков с параллельным или последовательным соединением
эквивалентными элементам).
2. Мощность, развиваемую источником энергии и мощность потребителей.
Проверить баланс мощностей.
3. Составить уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов схемы.
Составить уравнение по второму закону Кирхгофа для любого замкнутого
контура, включающего ЭДС Е.
Таблица 1
Параметры элементов цепи
Параметры
цепи
E, В
R1, Ом
R2, Ом
R3, Ом
R4, Ом
R5, Ом
R6, Ом
Последняя цифра учебного шифра студента
1 2 3 4
5
6
7
8
9
0
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
6 9 12 15 7
10 13 16
8
11
11 14 6 9 12 15
7
10 13 16
7 10 13 16 8
11 14
6
9
12
12 15 7 10 13 16
8
11 14
6
8 11 14 6
9
12 15
7
10 13
13 16 8 11 14
6
9
12 15
7
1.
2.
3.
5.
4.
6.
7.
8.
9.
0.
Рис. 1. Схема электрической цепи
Задача 2
Расчет разветвленной линейной электрической цепи
постоянного тока с несколькими источниками
электрической энергии
Для электрической цепи, 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 следует в
интегрированном пакете MathCAD.
2. Определить токи в ветвях методом контурных токов.
3. Определить режимы работы активных элементов и составить баланс
мощности.
Таблица 2
Параметры элементов цепи
Параметры
Последняя цифра учебного шифра студента
цепи
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
E1, В
100 90 80 70 60 110 120 130 140 150
Е2, В
160 17 180 190 200 150 140 110 120 130
0
R1, Ом
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, Ом
15
12
21
17
14
20
15
21
15
21
R6, Ом
1.
11
13
13
10
18
15
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
0.
21
16
10
Рис.2 Схема электрической цепи
16
Задача 3
Расчет неразветвленной линейной цепи синусоидального тока
Напряжение на зажимах цепи, вариант которой соответствует предпоследней
цифре учебного шифра студента и изображенной на рис. 4, изменяется по
закону u = Um sinωt. Амплитудное значение напряжения Um, значения
активных сопротивлений r1 и r2 , индуктивностей катушек L1 и L2 , емкостей
конденсаторов С1, и С2 приведены в табл. 4. Частота питающего напряжения
f = 50 Гц.
Необходимо:
1.Определить показания приборов, указанных на рис. 4.
2. Определить закон изменения тока в цепи.
3. Определить закон изменения напряжения между зажимами, к которым
подключен вольтметр.
4. Построить векторную диаграмму токов и напряжений.
5. Определить активную, реактивную и полную мощности источника,
активную, реактивную и полную мощности приемников. Составить и
оценить баланс активной и реактивной мощностей.
6. Определить характер (индуктивность, емкость) и параметры элемента,
который должен быть включен в цепь для того, чтобы в ней имел место
резонанс напряжений.
Примечание. Ваттметр, включенный так, как показано на рис. 4, измеряет
активную мощность цепи.
Таблица 3
Параметры
цепи
Um, В
r1, В
r2, В
L1, Гн
L2, Гн
С1, мкФ
С2, мкФ
1
160
2
7
0,01
0,05
300
250
Параметры элементов цепи
Последняя цифра учебного шифра студента
2
3
4
5
6
7
8
9
0
180 200 220 240 260 280 300 320 340
3
4
5
6
7
8
9
10
11
8
9
10
11
3
4
5
6
7
0,02 0,03 0,04 0,05 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
0,03 0,01 0,02 0,04 0,02 0,05 0,04 0,01 0,03
500 250 250 500 350 300 250 500 500
200 800 400 600 500 200 600 300 1600
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
0.
Рис. 3 Схема электрической цепи (окончание)
Задача 4
Расчет трехфазной цепи при соединении приемников по схеме «звезда» с
нейтральным проводом
На рис. 6 представлена схема несимметричной трехфазной цепи,
соединенной «звездой» с нейтральным проводом с симметричными фазными
ЭДС. Значения линейного напряжения, активных, индуктивных и емкостных
сопротивлений приемников приведены в табл.6. Определить:
1. Фазные напряжения, линейные токи и ток в нейтральном проводе (ток в
нейтральном проводе можно определить графическими построениями).
2. Активную, реактивную и полную мощности, потребляемые цепью.
3. Построить топографическую диаграмму напряжений и на ней показать
векторы токов.
Таблица 4
Значения параметров цепи
Параметр
ы цепи
Um,, В
r1 Ом
r2 Ом
Х L, Ом
ХC, Ом
1
22
15
0
25
16
10
Последняя цифра учебного шифра
студента
2 3 4 5 6 7 8 9
38 22 38 22 38 22 38 22
16
0 17
0 18
0 19
0 20
0 21
0 22
0 23
0
24 23 22 21 19 18 17 16
17 18 19 20 21 19 18 17
11 12 13 14 10 11 12 13
1
2
0
38
24
0
15
16
14
3
Рис. 6 Схема электрической цепи
4
5
6
7
Рис. 7 Схема электрической цепи
8
9
0
Рис. 8 Схема электрической цепи (окончание)