Материалы к управляемой самостоятельной работе студентов
1-й уровень
Задание 1
Используя литературу [3; 5], изучить и законспектировать ответы на следующие вопросы:
1 Принцип наложения и основанный на нем метод;
2 Сущность теоремы компенсации;
3 Как осуществляется замена нескольких параллельных ветвей, содержащих источники электрической энергии одной эквивалентной? Вывести формулы по определению эквивалентной ЭДС и эквивалентного сопротивления;
4 Вывести формулы по переходу от соединения сопротивлений по схеме «звезда» к эквивалентному соединению «треугольником», и наоборот.
2-й уровень
Задание 2
Выполнить расчетно-графическое задание на тему «Расчет сложных электрических цепей» по варианту, указанному преподавателем. Схемы, таблицы данных приведены в методических указаниях по выполнению расчетно-графических заданий по ТОЭ, ч. 1 [13].
Работа содержит два задания: «Расчет сложной электрической цепи постоянного тока» и «Расчет сложной электрической цепи синусоидального тока».
Содержание задания 1
По схеме цепи соответствующего варианта требуется:
1 Составить на основании законов Кирхгофа систему уравнений для расчета токов во всех ветвях цепи;
2 Определить токи во всех ветвях цепи методом контурных токов. Решение проверить вторым законом Кирхгофа;
3 Составить уравнение для определения токов в ветвях цепи методом узловых потенциалов;
4 Составить баланс мощностей;
5 Определить ток I1 методом эквивалентного генератора.
Содержание задания 2
По данным цепи соответствующего варианта требуется:
1 Определить токи в ветвях цепи методом двух узлов;
2 Составить баланс активных и реактивных мощностей.
Образец контрольных заданий по модулю 2
Вопрос |
Кол-во баллов |
|
1 Поясните на примере порядок составления системы уравнений по законам Кирхгофа для определения токов в ветвях цепи |
0,5 |
|
2 В чем суть принципа наложения? |
0,5 |
|
3 Сформулируйте теорему компенсации |
0,5 |
|
4 Запишите формулы по переходу от соединения «звездой» к соединению эквивалентным «треугольником» и наоборот |
0,5 |
|
5 Докажите теорему взаимности |
1 |
|
6 В цепи (см. рисунок) источники постоянной ЭДС Е1 = 120 В, Е2 = 25 В, R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 50 Ом. Определите токи методом двух узлов |
|
1 |
7 В цепи (см. рисунок) определите ток в R2 методом эквивалентного генератора |
1 |
|
Образец контрольных заданий по модулю 2 (Окончание)
Вопрос |
Кол-во баллов |
||
8 В цепи (см. рисунок) определите токи методом контурных токов и составьте баланс мощностей |
|
1 |
|
9 Замените две параллельные ветви (см. рисунок) одной эквивалентной, если: e1 = 141sin(ωt + 30°) B, e2 = 282sin(ωt + 90°) В, XC = XL = R = 10 Ом. Нарисуйте полученную схему ветви |
2 |
||
10 Определите токи ветвей в цепи (см. рисунок), используя метод узловых потенциалов, если: Е1 = 200В, Е2 = 50В, R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 50 Ом, R4 = 10 Ом |
|
2 |
|
МОДУЛЬ 3
ИССЛЕДОВАНИЕ (АНАЛИЗ) ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПРИ РЕЗОНАНСЕ, ИНДУКТИВНОЙ ВЗАИМОСВЯЗИ, НАЛИЧИИ ИСТОЧНИКОВ С НЕСИНУСОИДАЛЬНОЙ ЭДС. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ, ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ
ВВОДНЫЙ КОММЕНТАРИЙ К МОДУЛЮ
Студент должен:
– знать (описывать): явления резонанса в электрических цепях, понятия индуктивно связанных цепей, явления взаимоиндукции, практическую значимость этих явлений, методы расчета цепей с несинусоидальной ЭДС, назначение и принципы работы электрических фильтров; понятие «четырехполюсники», их уравнения;
– моделировать: схемы замещения четырехполюсников;
– уметь: рассчитывать токи, напряжения, мощности в режиме резонанса и в индуктивно-связанных цепях, проводить расчет цепей несинусоидального тока, четырехполюсников, составлять и определять параметры схем замещения;
– формировать: умения применять знания на уровне исследовательских действий, реально оценивать свои силы, стремление получать новые знания для будущей профессии.
В электрических цепях при создании определенных условий могут возникать такие режимы работы, как резонанс, явление взаимоиндукции, могут протекать несинусоидальные токи. Каждый из этих режимов имеет как практическое значение, так и, не будучи специально предусмотренным, может привести к нежелательным последствиям.
Кроме того, принцип работы целого ряда электротехнических устройств основан на использовании несинусоидальных напряжений специальной формы.
Знание методов расчета и анализа электрических цепей с периодическими несинусоидальными ЭДС, напряжениями и токами необходимо не только при работе с цепями, в которых существуют вынужденные несинусоидальные процессы, но и для понимания принципа действия и областей применения различных устройств автоматики, промышленной электроники и других устройств.
В несинусоидальных напряжениях могут преобладать гармоники определенного порядка. Чтобы исключить или выделить эти гармоники применяют электрические фильтры, которые можно представить в виде четырехполюсника. Теория четырехполюсников дает возможность единым методом анализировать системы, самые различные по структуре и принципу действия, устанавливая зависимость между входными и выходными напряжениями и токами.