Тематическое комплексное квалификационное задание Условие

Разветвленная электрическая цепь переменного синусоидального электрического тока состоит из идеального генератора переменного электрического тока, линии электропередачи и параллельно включенных через выключатели S1, S2 соответственно катушки К1 и конденсатора С1.

Идеальный генератор развивает электродвижущую силу е.

Параметры линии электропередачи: активное сопротивление r_л, индуктивное сопротивление х_л.

Параметры нагрузки: активное сопротивление катушки r , индуктивное сопротивление катушки х, ёмкостное сопротивление конденсатора х_с.

Для измерения сил электрических токов в линии электропередачи, в катушке и конденсаторе предусмотрены амперметры. В начале и в конце линии электропередачи установлены вольтметры.

Задание

1. Составить принципиальную электрическую схему описанной электрической цепи. Отдельные элементы цепи выделить жирными линиями, а их соединяющие провода – тонкими линиями.

2. Составить расчётную схему электрической цепи, приняв следующие допущения:

• сопротивления прямого и обратного проводов линии электропередачи сосредоточить в одном месте;

• сопротивлениями проводов, соединяющих элементы цепи, пренебречь;

• сопротивлением амперметра пренебречь;

• сопротивление вольтметра принять равным бесконечности.

Выполнить следующие обозначения:

• обозначить зажимы в начале линии электропередачи цифрами 1 и 2, а зажимы в конце линии электропередачи цифрами 3 и 4;

• обозначить силу тока в линии электропередачи і_л, силу электрического тока в катушке і, силу электрического тока в конденсаторе і_с, падение напряжения в линии электропередачи u_л, напряжение на зажимах нагрузки u₃₄.

3. Выполнить расчёт электрической цепи рассмотренной в пункте 2:

1. рассчитать емкостную проводимость конденсатора;

2. рассчитать активную проводимость катушки;

3. рассчитать индуктивную проводимость катушки;

4. составить эквивалентную расчётную участка цепи между узлами 3 и 4, показав все проводимости и токи в ветвях;

5. рассчитать эквивалентную реактивную проводимость между узлами 3 и 4;

6. рассчитть эквивалентную полную проводимость между узлами 3 и 4;

7. составить эквивалентную расчётную участка цепи между узлами 3 и 4, показав проводимости g и b и токи в ветвях;

8. рассчитать активное сопротивление эквивалентного участка цепи между узлами 3 и 4 (r₃₄ );

9. рассчитать реактивное сопротивление эквивалентного участка цепи между узлами 3 и 4 (х₃₄ );

10. рассчитать полное сопротивление эквивалентного участка цепи между узлами 3 и 4 (z₃₄ );

11. определить эквивалентный угол сдвига фаз на участке цепи между узлами 3 и 4 (φ₃₄);

12. заменить параллельный участок цепи между узлами 3 и 4 на эквивалентный с последовательным соединением эквивалентных сопротивлений r₃₄ и х₃₄;

13. рассчитать эквивалентное активное сопротивление всей цепи (r_Э );

14. рассчитать эквивалентное реактивное сопротивление всей цепи (х_Э );

15. рассчитать эквивалентное полное сопротивление всей цепи (z_Э);

16. определить эквивалентный угол сдвига фаз всей цепи (φ_Э);

17. рассчитать действующее значение силы электрического тока в линии электропередачи (I_л);

18. записать выражение мгновенной силы электрического тока в линии электропередачи;

19. рассчитать действующее значение напряжения на зажимах 3 и 4 (U₃₄ );

20. записать выражение мгновенного напряжения на зажимах 3 и 4;

21. рассчитать действующее значение силы электрического тока в конденсаторе (I_с);

22. записать выражение мгновенной силы электрического тока в конденсаторе;

23. рассчитать полное сопротивление катушки;

24. определить угол сдвига фаз в катушке;

25. рассчитать действующее значение силы электрического тока в катушке (I);

26. записать выражение мгновенной силы электрического тока в катушке;

27. рассчитать действующее значение активной составляющей силы электрического тока в катушке (I_r);

28. записать выражение мгновенной активной составляющей силы электрического тока в катушке;

29. рассчитать действующее значение реактивной составляющей силы электрического тока в катушке (I_L);

30. записать выражение мгновенной реактивной составляющей силы электрического тока в катушке;

31. рассчитать действующее значение напряжения на активном сопротивлении катушки (U_r);

32. записать выражение мгновенного напряжения на активном сопротивлении катушки;

33. рассчитать действующее значение напряжения на индуктивном сопротивлении катушки (U_L);

34. записать выражение мгновенного напряжения на индуктивном сопротивлении катушки;

35. рассчитать полное сопротивление линии электропередачи (z_л);

36. определить угол сдвига фаз в линии электропередачи;

37. рассчитать действующее значение напряжения на активном сопротивлении линии электропередачи (U_rл);

38. записать выражение мгновенного напряжения на активном сопротивлении линии электропередачи;

39. рассчитать действующее значение напряжения на индуктивном сопротивлении линии электропередачи (U_Lл);

40. записать выражение мгновенного напряжения на индуктивном сопротивлении линии электропередачи;

41. рассчитать действующее значение падения напряжения в линии электропередачи (U_л);

42. записать выражение мгновенного падения напряжения в линии электропередачи;

43. определить потери активной мощности в линии электропередачи;

44. определить реактивную мощность, потребляемую линией электропередачи;

45. определить полную мощность, потребляемую линией электропередачи;

46. определить коэффициент мощности линии электропередачи;

47. определить активную мощность, потребляемую всей электрической цепью;

48. определить реактивную мощность, потребляемую всей электрической цепью;

49. определить полную мощность, потребляемую всей электрической цепью;

50. определить коэффициент мощности электрической цепи;

51. построить в масштабе векторную диаграмму действующих значений напряжений и токов на участке 3 – 4;

52. построить в масштабе векторную диаграмму действующих значений напряжений и токов всей цепи.