- •Ответы к экзамену по тоэ: Трёхфазные цепи:
- •1)Что представляет собой простейшая 3-фазная цепь? Какие 3-фазные цепи называют связанными (несвязанными)? Каким из них отдаётся предпочтение? Почему? Привести примеры.
- •2)Что представляет собой любая фаза 3-фазной цепи?
- •3)Что представляет собой простейший 3-фазный источник энергии? Объяснить процесс образования 3-фазной симметричной системы эдс (напряжений).
- •4)Что произойдёт, если поменять местами начало и конец одной из фаз 3-фазного источника при соединении его фаз “треугольником”. Показать на векторной топографической диаграмме напряжений.
- •5)Что произойдёт, если поменять местами начало и конец одной из фаз 3-фазного источника при соединении его фаз “звездой”? Показать на векторной топографической диаграмме напряжений.
- •6)Что представляет собой трёхфазный источник энергии? Каковы условия получения на его зажимах 3-фазной симметричной системы напряжений?
- •7)Изобразить схему замещения 3-фазного источника в случае соединения его фаз “треугольником”. Показать на ней упн фазных и линейных напряжений.
- •8)Изобразить схему замещения 3-фазного источника в случае соединения его фаз “звездой”. Показать на ней упн фазных и линейных напряжений.
- •9)Изобразить схему замещения 3-фазного источника в случае соединения его фаз “звездой”. Привести векторную топографическую диаграмму напряжений такого источника.
- •10)Изобразить схему замещения 3-фазного источника в случае соединения его фаз “треугольником”. Привести векторную топографическую диаграмму напряжений такого источника.
- •11)Показать, что в случае соединения фаз 3-фазного источника “звездой” .
- •12)Когда в схеме “звезда-треугольник” выполняется соотношение ? Объяснить с помощью векторной диаграммы напряжений и токов.
- •13)Когда в схема “звезда-треугольник” соотношение нарушается? с помощью векторной диаграммы напряжений и токов объяснить, почему?
- •14)Когда в 3-фазной цепи необходимость в нейтральном проводе отпадает? Объяснить с помощью векторной диаграммы напряжений и токов.
- •15)Какие 3-фазные приёмники называют симметричными? Записать условие симметрии 3-фазного приёмника при соединении его фаз “звездой” (“треугольником”).
- •16)Объяснить, почему в схеме “звезда-звезда” с нейтральным проводом короткое замыкание о дной из фаз является аварийным режимом.
- •17)Благодаря чему схема соединения фаз 3-фазного источника “звездой” предпочтительнее схемы соединения “треугольником”?
- •18)Объяснить, почему в 3-фазной цепи по схеме “звезда-звезда” нейтральный провод необходим.
- •19)Когда в 3-фазной цепи возникает напряжение смещения нейтрали? На векторной диаграмме напряжений показать, что при этом происходит. Как рассчитывают это напряжение?
- •20)Какую 3-фазную нагрузку называют равномерной? Объяснить, почему. Привести пример.
- •21)Какую 3-фазную нагрузку называют однородной? Объяснить, почему. Привести пример.
- •22)Объяснить, как изменится активная мощность приёмника при переключении его фаз со “звезды” на “треугольник”.
- •23)Привести схему “звезда-звезда” без нейтрального провода и расчётные соотношения для определения токов в ней в случае несимметричного 3-фазного приёмника.
- •24)Привести схему “звезда-звезда” с нейтральным проводом и расчётные соотношения для определения токов в ней в случае несимметричного 3-фазного приёмника.
- •25)Привести схему “звезда-звезда” без нейтрального провода в случае короткого замыкания одной из фаз несимметричного приёмника и расчётные соотношения для определения токов в ней.
- •26)Привести схему “звезда-звезда” без нейтрального провода в случае обрыва одной из фаз несимметричного приёмника и расчётные соотношения для определения токов в ней.
- •27)Привести схему “треугольник-треугольник” в случае несимметричного 3-фазного приёмника и расчётные соотношения для определения токов в ней.
- •28)Привести схему “звезда-треугольник” в случае несимметричного 3-фазного приёмника и расчётные соотношения для определения токов в ней.
- •29)Как определить параметры и характер симметричного 3-фазного приёмника с помощью метода 2-х ваттметров?
- •30)Как рассчитать полную, активную и реактивную мощности 3-фазного источника, фазы которого соединены “звездой”?
- •31)Как определяют мощности p, q и s 3-фазного симметричного приёмника, если известны Uл, Iл и характер приёмника?
- •32)Привести возможные схемы измерения активной мощности 3-фазного приёмника с помощью двух ваттметров. Записать (в общем виде) показание каждого ваттметра для одной из схем.
- •33)Привести возможные схемы измерения реактивной мощности симметричного 3-фазного приёмника с помощью однофазного ваттметра.
- •34)Привести возможные схемы измерения реактивной мощности 3-фазного симметричного приёмника с помощью двух ваттметров. Записать (в общем виде) показание каждого ваттметра для одной из схем.
- •35)Как и зачем определяется нумерация ваттметров в схеме двух ваттметров?
- •36)Перечислить способы представления 3-фазной симметричной системы эдс. Привести примеры.
- •37)Как определяют активную мощность симметричного 3-фазного приёмника (например: асинхронного двигателя), нейтраль которого недоступна?
- •38)Привести схемы для измерения полной, активной и реактивной мощностей 3-фазного источника энергии.
- •39)Привести схему для определения последовательности фаз 3-фазного симметричного источника с помощью осциллографа. Объяснить последовательность проведения опыта.
- •40)Что произойдёт в 3-фазной 3-проводной цепи по схеме “звезда-звезда” при коротком замыкании фазы “с” симметричного приёмника? Пояснить с помощью построения векторных диаграмм.
- •41)Что произойдёт в 3-фазной 3-проводной цепи по схеме “звезда-звезда” при обрыве фазы "b” симметричного приёмника? Пояснить с помощью построения векторных диаграмм.
- •Переходные процессы.
- •1)Что понимают под переходными процессами в электрических цепях? в каких цепях и вследствие чего они происходят? Привести примеры..
- •2)Какие явления, происходящие в электрических цепях, называют коммутационными (более кратко – коммутациями)?
- •3)Что понимают под принуждёнными и свободными составляющими переходных величин (токов и напряжений)? Как их определяют?
- •4)Сформулировать первый и второй законы коммутации. Какие величины определяют с их помощью? Пояснить на конкретных примерах.
- •5)Объяснить, почему ток через индуктивность после коммутации не может измениться скачком.
- •6)Объяснить, почему напряжение на ёмкости после коммутации не может измениться скачком.
- •7)Что понимают под начальными условиями переходных величин? Как их классифицируют?
- •8)Какие электрические величины относят к независимым начальным условиям? Как их определяют? Пояснить на конкретных примерах?
- •9)Какие величины относят к зависимым начальным условиям? Объяснить последовательность их определения. Привести пример.
- •10)Что представляет процедура алгебраизации дифференциального уравнения? с какой целью её проводят? Показать на конкретном примере.
- •11)Что представляет процедура алгебраизации системы дифференциальных уравнений? с какой целью и как её проводят? Показать на конкретном примере.
- •12)Перечислить известные способы составления характеристического уравнения.
- •13)От чего зависит число корней характеристического уравнения? Показать на конкретных примерах.
- •14)Объяснить последовательность составления характеристического уравнения путём использования выражения для входного сопротивления цепи на переменном токе.
- •15)Как определяется и от чего зависит порядок цепи, в которой протекает переходный процесс?
- •16)Как определяются постоянные интегрирования в цепях первого порядка? Показать на конкретном примере.
- •17)Каковы особенности определения постоянных интегрирования в цепях второго порядка? Показать на конкретном примере.
- •18)Что представляет собой постоянная времени цепи ? Как её определяют расчётным путём?
- •19)Привести известные способы определения постоянной времени по осциллограме переходного процесса.
- •20)Изложить последовательность расчёта переходных процессов классическим методом. Показать на конкретном примере цепи первого порядка.
- •21)Объяснить свойства корней характеристического уравнения для цепей первого и второго порядка.
- •22)От чего зависит вид свободных составляющих переходных токов и напряжений в цепях второго порядка.
- •23)Записать (в общем виде) свободную составляющую переходного тока в индуктивности в цепи второго порядка в случае комплексных сопряжённых корней характеристического уравнения.
- •24)Записать (в общем виде) свободную составляющую переходного напряжения на ёмкости в цепи второго порядка в случае комплексных сопряжённых корней характеристического уравнения.
- •25)В чём особенность составления уравнений для определения постоянных интегрирования в цепях второго порядка? Показать на конкретном примере.
- •26)Что представляет коэффициент затухания в случае колебательного характера переходной величины? Как он определяется расчётным путём и по осциллограмме?
- •27)Что представляет собой угловая частота wсв в случае колебательного характера переходного процесса? Как она определяется расчётным путём и по осциллограмме?
- •28)Как рассчитать длительность переходного процесса в цепи второго порядка в случае действительных, отрицательных и разных корней характеристического уравнения?
- •29)Как рассчитать длительность переходного процесса в цепи второго порядка в случае комплексных сопряжённых корней характеристического уравнения?
5)Объяснить, почему ток через индуктивность после коммутации не может измениться скачком.
Ответ: В общем случае в электрической цепи переходные процессы могут возникать, если в цепи имеются индуктивные и емкостные элементы, обладающие способностью накапливать или отдавать энергию магнитного или электрического поля. В момент коммутации, когда начинается переходный процесс, происходит перераспределение энергии между индуктивными, емкостными элементами цепи и внешними источниками энергии, подключенными к цепи. При этом часть энергия безвозвратно преобразуется в другие виды энергий (например, в тепловую на активном сопротивлении). После окончания переходного процесса устанавливается новый установившийся режим, который определяется только внешними источниками энергии. При отключении внешних источников энергии переходный процесс может возникать за счет энергии электромагнитного поля, накопленной до начала переходного режима в индуктивных и емкостных элементах цепи. Изменения энергии магнитного и электрического полей не могут происходить мгновенно, и, следовательно, не могут мгновенно протекать процессы в момент коммутации. В самом деле, скачкообразное (мгновенное) изменение энергии в индуктивном и емкостном элементе приводит к необходимости иметь бесконечно большие мощности p = dW/dt, что практически невозможно, ибо в реальных электрических цепях бесконечно большой мощности не существует. Таким образом, переходные процессы не могут протекать мгновенно, так как невозможно в принципе мгновенно изменять энергию, накопленную в электромагнитном поле цепи. Теоретически переходные процессы заканчиваются за время t→∞. Практически же переходные процессы являются быстропротекающими, и их длительность обычно составляет доли секунды. Так как энергия магнитного WМ и электрического полей WЭ описывается выражениями: , то ток в индуктивности и напряжение на емкости не могут изменяться мгновенно. На этом основаны законы коммутации. Первый закон коммутации состоит в том, что ток в ветви с индуктивным элементом в начальный момент времени после коммутации имеет то же значение, какое он имел непосредственно перед коммутацией, а затем с этого значения он начинает плавно изменяться. Сказанное обычно записывают в виде iL(0-) = iL(0+), считая, что коммутация происходит мгновенно в момент t = 0. Второй закон коммутации состоит в том, что напряжение на емкостном элементе в начальный момент после коммутации имеет то же значение, какое оно имело непосредственно перед коммутацией, а затем с этого значения оно начинает плавно изменяться: UC(0-) = UC(0+). Следовательно, наличие ветви, содержащей индуктивность, в цепи, включаемой под напряжение, равносильно разрыву цепи в этом месте в момент коммутации, так как iL(0-) = iL(0+). Наличие в цепи, включаемой под напряжение, ветви, содержащей разряженный конденсатор, равносильно короткому замыканию в этом месте в момент коммутации, так как UC(0-) = UC(0+). Однако в электрической цепи возможны скачки напряжений на индуктивностях и токов на емкостях. В электрических цепях с резистивными элементами энергия электромагнитного поля не запасается, вследствие чего в них переходные процессы не возникают, т.е. в таких цепях стационарные режимы устанавливаются мгновенно, скачком. В действительности любой элемент цепи обладает каким-то сопротивлением r, индуктивностью L и емкостью С, т.е. в реальных электротехнических устройствах существуют тепловые потери, обусловленные прохождением тока и наличием сопротивления r, а также магнитные и электрические поля. Переходные процессы в реальных электротехнических устройствах можно ускорять или замедлять путем подбора соответствующих параметров элементов цепей, а также за счет применения специальных устройств.