Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет пищевых и химических технологий»

Кафедра автоматизации технических процессов и производств

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Вариант 12

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Специальность 1-36 20 01 Низкотемпературная техника

Специализация 1-36 20 01 02  Оборудования для кондиционирования воздуха

Проверил ст. преподаватель ______________ А.В. Господ «___» _____________ 2022 г.

Выполнил студент группы НТ-202 ______________ А. А. Алиев «___» _____________ 2022 г.

Могилев 2022

Задача 1

Цепь переменного тока содержит различные элементы, включенные последовательно. Схема цепи приведена на рисунке 1.2. Определить следующие величины: полное сопротивление, напряжение на зажимах источника, активную, реактивную и полную мощность цепи, коэффициент мощности, индуктивность катушки и емкость конденсатора. Начертить в масштабе векторную диаграмму тока и напряжений и пояснить ее построение.

Условия к задаче смотреть в таблице 1.

Таблица 1 – Условия к задаче 1 из таблицы методических указаний

Номер						Дополнительные параметры
Вариант	Рисунок	4	4	4	10	I = 4 A
12	1.2

Рисунок 1.2 – Схема цепи для задачи 1

Решение:

Определим эквивалентное сопротивление :

Полное сопротивление цепи :

Напряжение на элементах:

Напряжение на 1-ом резисторе :

Напряжение на 2-ом резисторе , В:

(1.4)

Напряжение на катушке индуктивности :

Напряжение на конденсаторе :

(1.6)

Общее напряжение последовательно связных резисторов :

(1.7)

Напряжение на зажимах источника :

(1.8)

Активная мощность :

(1.9)

Полная мощность :

Реактивная мощность :

, вар (1.11)

Индуктивности катушки :

Емкость конденсатора С, мкФ:

Коэффициент мощности :

Выберем масштаб построение векторной диаграммы:

Построение начинаем с вектора тока, относительно него откладываем вектора напряжений. Вектор активного напряжения будет совпадать по фазе с вектором тока, вектор индуктивного напряжения будет опережать вектор тока на , вектор емкостного напряжения будет отставать от вектора тока на .

Для определения длины векторов их величина делится на масштаб:

Построение векторной диаграммы смотреть в приложение А.

Сняв данные из диаграммы длин векторов , см:

Переводим длину вектора в , В

Для проверки решения построим схему электрической цепи в Electronics Workbench

Рисунок 1.2.1 – Схема для задачи 1 в Electronics Workbench

Ответ: 

.

Задача 2

В цепь переменного тока стандартной частоты включена последовательно катушка с индуктивным и активным сопротивлением и конденсатор емкостью С. Начертить схему замещения цепи. Пользуясь данными таблицы 2, определить: ток, напряжение на зажимах катушки и конденсатора. Вычислить активную и реактивную мощность катушки, конденсатора и всей цепи, а также полную мощность. Определить, при какой частоте наступит резонанс напряжений, и каковы при этом будут: ток в цепи, напряжение на зажимах катушки и конденсатора, реактивные мощности катушки и конденсатора и активная и полная мощность цепи. Для обоих случаев начертить в масштабе векторную диаграмму тока и напряжений и пояснить ее построение.

Условия к задаче смотреть в таблице 2.

Таблица 2 – Условия к задаче 2 из таблицы методических указаний

Вариант	U, B
12	160	22	18	398

Рисунок 2.1 – Схема электрической цепи к задаче 2

1. Решение задачи без резонанса.

Реактивное сопротивление:

Полное сопротивление цепи :

Ток, протекающий в цепи, определяется по закону Ома:

Напряжения на элементах:

находим графическим методом из векторной диаграммы.

Активная, реактивная и полная мощность:

Q

Индуктивности катушки :

Емкость конденсатора С, мкФ:

Для проверки решения построим схему электрической цепи в Electronics Workbench

Рисунок 2.2 – Схема для задачи 2 без резонанса в Electronics Workbench

2. Решение задачи c резонансом.

Реактивные сопротивления:

Частота переменного тока для резонанса:

Полное сопротивление:

Ток в цепи при резонансе определяется по закону Ома:

Напряжения на элементах:

находим графическим методом из векторной диаграммы.

Реактивная мощность цепи при резонансе равна нулю:

Активная мощность P равна полной мощности S:

Индуктивности катушки :

Емкость конденсатора , мкФ:

Выберем масштаб построение векторной диаграммы:

Построение начинаем с вектора тока, относительно него откладываем вектора напряжений. Вектор активного напряжения будет совпадать по фазе с вектором тока, вектор индуктивного напряжения будет опережать вектор тока на , вектор емкостного напряжения будет отставать от вектора тока на .

Для определения длины векторов до резонанса их величина делится на масштаб:

Построение векторной диаграммы смотреть в приложение А.

Сняв данные из диаграммы длинна вектора и см:

Переводим длину вектора в , В

Для определения длины векторов с резонансом их величина делится на масштаб:

Построение векторной диаграммы смотреть в приложение А.

Сняв данные из диаграммы длинна вектора и см:

Переводим длину вектора в , В

Рисунок 2.3 – Схема для задачи 2 с резонансом в Electronics Workbench

Ответ:

1) Без резонанса:  

.

2) С резонансом:

.

Задача 3

Для электрической цепи, схема которой изображена на рисунке 3.1–3.30, по заданным в таблице 3 параметрам и ЭДС источника выполнить следующее: определить токи во всех ветвях цепи и напряжения на отдельных участках, рассчитать активную и реактивную мощность цепи, построить векторную диаграмму токов и напряжений.

Таблица 3 – Данные для расчета задачи 3.

Номер		Величина	E, B
Вариант	Рисунок
3	3.3	Значение	200	50	1600	31,8	95	10	8	10

Рисунок 6 – Схема электрической цепи к задаче 3

Задача решена экспериментально-эмпирическим способом. Все искомые значение указаны на схеме, построенной в Electronics Workbench. Схема изображена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Схема электрической цепи для задачи 3 в Electronics Workbench