656

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

(ПГУАС)

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Методические указания к практическим занятиям

по направлениям подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и 23.03.01 «Технология транспортных процессов»

Пенза 2016

1

УДК 621.637

ББК 312

О-28

Рекомендовано Редсоветом университета Рецензент – кандидат технических наук, доцент кафедры «Организация безопасности движения» А.С. Ширшиков

(ПГУАС)

Общая электротехника и электроника: метод. указания к О-28 практическим занятиям по направлениям подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и 23.03.01 «Технология транспортных процессов»/ Э.М. Пинт. –

Пенза: ПГУАС, 2016. – 28 с.

Излагается материал практических занятий по дисциплине «Общая электротехника и электроника».

Методические указания подготовлены на кафедре «Механизация и автоматизация производства» и предназначены для использования студентами, обучающимися по направлениям подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и 23.03.01 «Технология транспортных процессов», при изучении дисциплины «Общая электротехника и электроника».

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, 2016

©Пинт Э.М., 2016

2

В процессе изучения дисциплины должны быть сформированы следующие компетенции:

–способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин и профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования);

–владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыками работы с компьютером, как средством управления информацией;

–владение знаниями технических условий и правил рациональной эксплуатации транспортной техники, причин и последствий прекращения

ееработоспособности;

–способность в составе коллектива исполнителей к анализу передового научно-технического опыта и тенденций развития технологий эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов);

–готовность к участию в составе коллектива исполнителей к деятельности по организации управления качеством эксплуатации транспортнотехнических машин и комплексов.

В результате изучения дисциплины обучающийся должен: знать:

–основные физические явления, фундаментальные понятия и законы современной электротехники и электроники;

–построение, принцип действия, характеристики, параметры основных электрических цепей, электронных приборов, электротехнических и электронных устройств;

уметь:

–применять современные математические методы в прикладных задачах профессиональной деятельности;

–диагностировать состояние электронной и электротехнической аппаратуры;

владеть:

–методами проведения исследований электротехнических и электронных устройств;

–методикой расчета схем электронных и электротехнических устройств.

Знания, полученные студентами, могут быть использованы при подготовке выпускной квалификационной работы и в дальнейшей профессиональной деятельности.

4

1.Значение ЭДС источника Е, а также показания амперметра и вольтметра.

2.Показания тех же приборов при сопротивлении R6= 0 Ом (КЗ), считая ЭДС источника неизменной.

3.Показания тех же приборов при сопротивлении R6= (обрыв цепи), считая ЭДС источника неизменной.

Решение

Первая часть задачи. Обозначим токи I1, I2, I3, I4, I6 в соответствии с направлением ЭДС Е.

Определим напряжение Ucd:

Ucd I2 R2 .

Определим ток I3:

I3 Ucd .

R3

По первому закону Кирхгофа для узла с определим ток I6:

I6 I2 I3 .

5

Найдем сопротивления участков ad и cd:

R45(ad ) R4 R5 ,

R23(cd ) R2 R3 . R2 R3

Определим напряжение Uab (показание вольтметра V):

Uab Uad I6 R6 R23 .

Рассчитаем ток I4:

I4 Uad .

R45

По первому закону Кирхгофа для узла а вычислим ток I1 (показания амперметра А):

I1 I4 I6 .

Для контура adb по второму закону Кирхгофа определяем ЭДС Е:

E I4 R45 I1 R0 R1 .

Вторая часть задачи. Изобразим соответствующую схему цепи

(рис. 1.1.2).

Рассчитываем суммарное сопротивление контура acd:

6

По второму закону Кирхгофа, ЭДС источника Е вычисляем по формуле

E I '1 R0 R1 R2345 ,

откуда ток I1 (показание амперметра А)

I1 R0 R1E R2345 .

Определим напряжение U’ (показание вольтметра V):

U ' Uab Uad I '1 R2345 .

Третья часть задачи. Изобразим соответствующую схему цепи

(рис. 1.1.3).

По второму закону Кирхгофа, ЭДС источника Е вычисляется по формуле

E I1 R0 R1 R45 ,

откуда ток I1 (показание амперметра А)

Определим напряжение U (показание вольтметра V): U Uab Uad I1R45 .

Задача 1.1.2. Решение задачи с использованием законов Кирхгофа и с применением метода контурных токов цепи с одним источником тока.

Для электрической цепи (рис. 1.1.4) известны значение ЭДС источника Е и значения сопротивлений R0, R1, R2. Определить величины токов в ветвях цепи.

7

Решение Покажем положительные направления токов в ветвях цепи. Для опре-

деления трех токов (I0, I1, I2) составим три уравнения по законам Кирхгофа:для узла а – уравнение по первому закону Кирхгофа

I0 I1 I2 0 ;

для контура abcd – по второму закону Кирхгофа

EI0 R0 I1R1 ;

для контура abfe – по второму закону Кирхгофа

0 I1R1 I2 R2 .

Совместное решение этих трех уравнений дает следующие выражения для токов:

Решим эту же задачу с применением метода контурных токов, который сокращает количество вычислений. Изобразим схему цепи, и в двух соприкасающихся контурах (abcd и abfe) покажем направления контурных токов Ik1, Ik2 по часовой стрелке, считая это направление за положительное

(рис. 1.1.5).

Для определения контурных токов составим два уравнения по второму закону Кирхгофа:

Ik1R0 Ik1 Ik 2 R1 E,

Ik 2 R2 Ik 2 Ik1 R1 0.

8

Решение

Зададим положительные направления токов в ветвях цепи I1, I2, I3, I4, I5. Для определения этих токов составим уравнения по законам Кирхгофа.

Для узла а

I3 I1 I5 0 .

Для узла b

I2 I5 I4 0 .

Для контура abcfa

E2 E1 I1R1 I2 R2 .

Для контура bcdlb

E2 I2 R2 I4 R4 .

Для контура aldghea

E1 E3 I3R3 I4 R4 .

Совместное решение этих пяти уравнений позволит определить значения всех токов в ветвях цепи.

Рассмотрим решение этой же задачи методом контурных токов. Зададим положительные направления контурных токов Ik1, Ik2, Ik3 (рис. 1.1.7) соответственно в контурах abcfa, bcdlb, aldghea.

Для этих контуров составим уравнения по второму закону Кирхгофа. Для контура abcfa

E2 E1 Ik1 R1 R2 Ik 2 R2 .

10