1. Задания для контрольных работ

Задача 1

К двухпроводной линии передачи энергии постоянного тока присоединен приемник с изменяющимся сопротивлением R_H (рис. 1). Напряжение в начале линии U₁. Общее сопротивление проводов в линии передачи R_л. Сопротивление приемника изменяется в пределах от нуля до бесконечности.

Рис. 1

Определить:

а) ток в линии I;

б) напряжение на зажимах приемника U₂;

в) мощность, потребляемую приемником, Р₂.

Построить в общей системе координат осей графики зависимостей: U₂ = f₁(I); P₁ = f₂(I); P₂ = f₃(I). Указание. Вычисления произвести для следующих значений R_H: 0; R_л; 5R_л; 10R_л; 20R_л; 50R_л; ∞

Данные к задаче 1

Вариант	U1, В	Rл, Ом
1	110	1
2	110	2
3	110	3
4	110	4
5	110	5
6	110	6
7	110	7
8	110	8
9	110	9
10	110	10

Задача 2

Электрический кипятильник, нагревает до кипячения воду в течение времени t мин. Напряжение сети U. КПД кипятильника η. Начальная температура воды Тн =16 ºС. Определить:

1) количество полезного тепла, идущего на нагрев;

2) количество затраченного тепла;

3) сопротивление нагревательного элемента кипятильника;

4) расход электроэнергии;

5) мощность, необходимую для кипячения воды.

Исходные данные приведены в табл. 2.

Данные к задаче 2

Вариант	Количество воды m, кг	Время кипения t, мин	КПД η	Напряжение сети U, В
1	0,6	5	0,71	220
2	0,8	10	0,72	380
3	1,0	12	0,73	220
4	0,8	14	0,74	380
5	0,6	16	0,75	220
6	0,8	15	0,76	380
7	1,0	18	0,77	220
8	1,2	17	0,78	380
9	1,0	20	0,79	220
10	1,2	15	0,80	380

Задача 3

К зажимам цепи (рис.2) подведено синусоидальное напряжение, действующее значение которого U, частота f = 50 Гц. Активное сопротивление R и конденсатор C включены последовательно. По цепи протекает ток i. Построить треугольник напряжений.

Рис. 2

Данные к задаче 3

Вариант	U1, В	R, Ом	C, мкФ
1	9,0	1,5	1592,4
2	3,6	12,0	199
3	4,0	9,0	266
4	36,0	18,0	133
5	6,0	3,0	796,2
6	12,0	24,0	99,5
7	24,0	6,0	398
8	10,0	21,0	112,7
9	8,0	15,0	159,5
10	12,0	27,0	88,5

Задача 4

В цепь синусоидального переменного тока (рис. 3) включены две параллельные ветви. Параметры включенных в них элементов известны: R_1,, R₂, L, C. Напряжение на конденсаторе U_C.

Рис. 3

Найти токи в ветвях и неразветвленной части цепи. Определить сдвиги фаз всей цепи и на отдельных ветвях. Построить топографическую векторную диаграмму. Указание. Частота переменного тока f = 50 Гц.

Данные к задаче 4

Вариант	UC, В	L, Гн	C, мкФ	R1, Ом	R2, Ом
1	30	0,096	630	4	5
2	20	0,0127	400	6	3
3	40	0,019	500	3	4
4	50	0,016	680	8	4
5	60	0,032	750	5	6
6	40	0,019	600	7	5
7	30	0,0127	320	6	3
8	20	0,0096	400	5	4
9	50	0,0127	500	3	6
10	60	0,016	320	4	5

Задача 5

К трехфазной линии с линейным напряжением подключен симметричная трехфазная нагрузка, соединенная по схеме «треугольник» (рис. 4).

Активное и реактивное сопротивления фазы приемника соответственно равны R_ф, X_ф. Определить ток в фазах приемника в линейных проводах и потребляемую приемником активную мощность в следующих режимах:

а) симметричный режим;

б) обрыв одной фазы приемника;

в) обрыв линейного провода (вследствие сгорания плавкой вставки в предохранителе).

Рис. 4

Для всех трех случаев построить топографические диаграммы напряжений и на них показать расположение векторов токов.

Данные к задаче 5

Вариант	U, В	Rф, Ом	Xф, Ом
1	220	3	4
2	380	6	8
3	220	8	15
4	380	4	3
5	220	8	8
6	380	15	8
7	220	3	-4
8	380	6	-8
9	220	8	-15
10	380	8	-8

Задача 6

Трехфазный трансформатор (рис. 5) характеризуется следующими значениями номинальных величинам: мощностьS_H, высшее линейное напряжение U_1H, низшее линейное напряжение U_2H. Схема соединения обмоток трансформатора Y/Y. Мощность потерь холостого хода Р_о (при первичном напряжении, равном номинальному), мощность потерь короткого замыкания Р_KH (при токах в обмотках, равных номинальным значениям).

Рис. 5

Определить:

а) коэффициент трансформации,

б) фазные напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе;

в) номинальные токи в обмотках трансформатора;

г) активное сопротивление фазы первичной и вторичной обмоток;

д) КПД трансформатора при cos φ₂ = 0,8 и значениях коэффициента загрузки: 0,25; 0,5; 0,75, е) годовой эксплуатационный к.п.д. трансформатора при тех же значениях cos φ₂ и коэффициента загрузки при условии, что трансформатор находится под нагрузкой в течение года 4 200 ч, а в остальное время цепь вторичной обмотки разомкнута.

Учтите, что при опыте короткого замыкания трансформатора мощность потерь делится поровну между первичной и вторичной обмотками.

Данные к задаче 6

Вариант	SH, кВ·А	U1H, кВ	U2H, В	P0, Вт	PKH, Вт
1	20	6	230	180	600
2	20	10	400	220	600
3	30	6	230	250	850
4	30	10	400	300	850
5	50	6	525	350	1 325
6	50	10	400	440	1 325
7	100	6	525	600	2 400
8	100	10	400	730	2 400
9	180	6	400	1 000	4 000
10	180	10	525	1 200	4 100

Задача 7

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором питается от сети с линейным напряжением 380 В (рис. 6а). Величины, характеризующие номинальный режим электродвигателя: мощность на валу Р_2Н, cкорость вращения ротора n_2H, коэффициент мощности Cos φ₁, КПД η_H. Обмотки фаз статора соединены по схеме «звезда». Кратность критического момента относительно номинального K_M=M_K/M_H. Определить:

а) номинальный ток в фазе обмотки статора;

б) число пар полюсов обмотки статора;

в) номинальное скольжение;

г) номинальный момент на валу ротора;

д) критический момент;

е) критическое скольжение (пользуясь формулой М = 2 M_K/(S/S_K+S_K/S);

ж) значение моментов соответствующие значениям скольжения: S_H/S_K,0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,0 (по формуле п.е);

з) пусковой момент при скольжении напряжения в сети на 10 %.

Построить механическую характеристику электродвигателя n = f(М) (рис. 6б)

Рис. 6