- •Министерство образования Республики Беларусь
- •Введение
- •1 Электрические цепи постоянного тока
- •1.1 Основные понятия об электрической цепи
- •1.2 Основные законы электрических цепей
- •1.3 Расчет простых цепей постоянного тока
- •1.4 Расчет сложных цепей постоянного тока
- •1.4.1 Методика расчета сложной цепи с помощью непосредственного применения законов Кирхгофа
- •6 Решаем любым способом полученную систему относительно токов ветвей и определяем их.
- •1.4.2 Методика расчета цепи методом контурных токов
- •1.4.3 Метод межузлового напряжения
- •Пример 1.4. Расчёт сложной цепи методом межузлового напряжения
- •Рассчитываем проводимости всех ветвей:
- •Для определения межузлового напряжения используем выражение (1.20)
- •Потенциальная диаграмма
- •Контрольные вопросы
- •2 Электрические цепи переменного тока
- •2.1 Основные понятия об однофазном переменном токе
- •Полное сопротивление цепи переменного тока при последовательном соединении r, l и c
- •Полная мощность цепи переменного тока
- •2.2 Расчёт цепейпеременного тока
- •2.2.1 Применение комплексных чисел для расчета цепей переменного тока
- •Комплексным числом называют выражение вида
- •Аргумент этого числа
- •Вещественная часть
- •Для определения полной мощности на участке или во всей цепи используется выражение вида
- •Пример 2.1. Расчёт разветвлённой цепи переменного тока
- •Изображение напряжения на входе цепи в комплексной форме записи
- •Токи в ветвях после разветвления:
- •Падение напряжения на катушке
- •Суммарная реактивная мощность всех потребителей
- •2.3 Особенности трехфазных цепей
- •В комплексной форме записи выражения для фазных напряжений имеют вид:
- •2.3.1 Расчёт трёхфазных цепей
- •Трёхфазная активная мощность
- •Трёхфазная реактивная мощность
- •Трёхфазная полная мощность
- •Пример 2.2. Расчет трехфазной цепи при соединении потребителей звездой
- •Активная трехфазная мощность
- •Реактивная трехфазная мощность
- •Полная мощность
- •Пример 2.3. Расчёт трёхфазной цепи при соединении потребителей треугольником
- •3 Нелинейные электрические цепи
- •3.1 Нелинейные электрические цепи постоянного тока
- •3.1.1 Классификация нелинейных элементов
- •3.1.2 Методы расчета нелинейных цепей постоянного тока
- •Графический метод расчета неразветвлённой цепи с нелинейными элементами
- •Графический метод расчёта цепи с параллельным соединением нелинейных элементов
- •Графический метод расчета цепи со смешанным соединением нелинейных элементов
- •3.2 Нелинейные элементы электрической цепи переменного тока
- •Контрольные вопросы
- •4 Магнитные цепи
- •4.1 Основные понятия о магнитных цепях
- •4.2 Определение магнитодвижущей силы цепи
- •Эквивалентная расчётная схема заданной магнитной цепи изображена на рисунке 4.1.
- •Mагнитодвижущая сила f катушки
- •Величина электромагнитной силы fэм, действующей на проводник с током в воздушном зазоре,
- •4.3 Определение магнитной индукции в заданном сечении
- •Контрольные вопросы
- •5 Трансформаторы
- •5.1 Основные понятия о трансформаторах
- •5.2 Приведенный трансформатор и его схема замещения
- •5.3 Режимы работы трансформатора
- •Пример 3.1. Расчёт параметров трёхфазного трансформатора
- •Решение. Так как первичная обмотка соединена звездой, то фазное напряжение первичной обмотки
- •Линейный номинальный ток первичной обмотки
- •Активное сопротивление короткого замыкания
- •Контрольные вопросы
- •6 Асинхронные двигатели
- •6.1 Принцип действия асинхронного двигателя
- •6.2 Асинхронная машина при неподвижном роторе
- •6.3 Работа асинхронной машины при вращающемся роторе
- •6.4 Вращающий момент асинхронного двигателя
- •Пример 6.1. Расчёт параметров асинхронного трёхфазного двигателя с короткозамкнутым ротором
- •Контрольные вопросы
- •7 Выпрямители переменного тока
- •7.1 Основные понятия о выпрямителях
- •7.2 Однофазная схема выпрямления с нулевой точкой
- •Выпрямления с нулевой точкой
- •7.3 Однофазная мостовая схема выпрямления
- •7.4 Трехфазная схема выпрямления с нулевой точкой
- •Среднее значение тока диода
- •Из разложения в ряд Фурье напряжения на нагрузке следует, что амплитуда основной (третьей) гармоники
- •7.5 Трехфазная мостовая схема выпрямления
- •Среднее значение выпрямленного напряжения
- •Среднее значение тока диода
- •Действующее значение тока вторичной обмотки вентильного трансформатора, соединённой звездой,
- •Из выражения для напряжения на нагрузке следует, что амплитуда основной (шестой) гармоники
- •Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения
- •Типовая мощность трансформатора
- •7.6 Фильтрация выпрямленного напряжения
- •Индуктивность дросселя в г-образной схеме фильтра можно определить из приближённого выражения
- •Контрольные вопросы
- •8 Задания на выполнение контрольных работ
- •8.1 Контрольная работа № 1 Задача № 1. Расчет линейной электрической цепи постоянного тока с одним источником электрической энергии
- •Задача № 2. Расчет сложной цепи постоянного тока с двумя узлами
- •Задача № 3. Расчет разветвленной линейной цепи постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии
- •8.2 Контрольная работа № 2 Задача № 1. Расчёт неразветвлённой цепи однофазного синусоидального тока
- •Задача № 2. Расчёт разветвлённой цепи однофазного синусоидального тока
- •Задача № 3. Расчёт трёхфазной цепи
- •8.3 Контрольная работа № 3 Задача № 1. Расчёт параметров трансформатора
- •Задача № 2. Расчёт параметров трёхфазного асинхронного двигателя
- •Перечень пунктов задания, необходимых для формирования условия задачи:
- •8.4 Контрольная работа № 4
- •9 Основное содержание дисциплины «Электротехника и основы электроники»
- •9.1 Общие сведения о курсе и методические указания
- •По самостоятельной работе над ним
- •9.2 Контрольные вопросы для подготовки к сдаче теоретического курса
- •9.2.1 Вопросы к зачёту по дисциплине «Электротехника и основы электроники»
- •9.2.2 Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине «Электротехника и основы электроники»
- •Приложение a
- •Справочные таблицы
- •Список литературы
Введение
Учебно-методическое пособие предназначено для выполнения контрольных работ по дисциплине «Электротехника и основы электроники» студентами IIIкурса неэлектротехнических специальностей безотрывной формы обучения Белорусского государственного университета транспорта.
Пособие включает в себя следующие разделы: электрические цепи постоянного тока, цепи однофазного переменного тока, трёхфазные и магнитные цепи, трансформаторы и асинхронные двигатели, выпрямители. Каждый раздел содержит в себе: теоретическую часть, необходимую для решения задач; практическую, в которой приведены задачи для решения и методические указания к их решению. Это позволяет студентам выполнить четыре контрольные работы.
Каждая контрольная работа оформляется в отдельной тетради и должна содержать подробное условие задачи, принципиальную схему цепи, расчетную часть и требуемые графики или диаграммы, которые следует выполнять карандашом на миллиметровой бумаге. Расчетные точки, через которые проводятся линии графика, должны быть обозначены на кривых. Для координатных осей необходимо выбирать равномерные масштабы, кратные 1; 2; 2,5; 5; 10 и т. д., во всем диапазоне изменения величины, при этом по оси абсцисс откладывается только один масштаб какой-нибудь величины, например Р2, а по направлению оси ординат можно построить несколько масштабных осей по числу рассматриваемых зависимостей, напримерI1=f1(P2);cos1=f2(P2);n=f3(P2) и т. д. Все вертикальные шкалы должны быть оцифрованы равномерно на одной высоте и начинаться с нуля.
При выполнении контрольных работ необходимо применять стандартные условные обозначения электрических величин, единиц их измерения и условные графические обозначения элементов электрических цепей по ГОСТам. Расчетная часть контрольной работы пишется на одной стороне листа с обязательным оставлением полей для замечаний рецензента. Листы, рисунки и таблицы должны быть пронумерованы. Применять сокращения не следует, кроме общепринятых. В тексте должны быть приведены номера таблиц, рисунков тех источников, которые использованы в расчете.
Результаты расчетов округляются до трех значащих цифр. Ошибки, отмеченные рецензентом, должны быть исправлены аккуратно. Для исправлений можно использовать обратную (чистую) сторону предыдущего листа. При большом количестве исправлений на одной странице ее нужно переписать и вклеить рядом со страницей, содержащей замечания рецензента.
Для успешного выполнения контрольных работ необходимо изучить в учебнике по электротехнике и электронике соответствующий теоретический раздел (можно воспользоваться краткими теоретическими сведениями, приведёнными в первых разделах пособия). Без знания теории нельзя рассчитывать на решение даже сравнительно простых задач.
Номера вариантов задач выбираются по таблицам (разд. 8) согласно цифрам учебного шифра студента или выдаются преподавателем, ведущим данный вид занятия.
При разработке пособия использован материал учебников [1–9].
Для решения задач можно рекомендовать следующие общие указания:
Внимательно прочитать условие задачи и при необходимости дать его наглядную схемную интерпретацию, используя условные графические обозначения элементов электрических схем и электрических машин в соответствии с ГОСТами.
Записать числовые данные условия задачи и их единицы измерения. Указать также те величины, числовые значения которых непосредственно не задаются, но о них можно судить по условию задачи. Например, если в условии сказано, что активным сопротивлением обмотки можно пренебречь, следует записать R= 0, если в задаче насыщение не учитывается, указывается=и т. п. Устанавливаются искомые величины и единицы их измерения.
Подобрать нужную формулу. Если искомая величина определяется из нескольких выражений, то необходимо сличить заданные параметры с величинами, входящими в различные формулы и выбрать требуемое выражение. При необходимости выполнить преобразования для определения искомой величины.
Если решение задачи требует графических построений, то следует предварительно наметить последовательность графических операций.
Провести числовой расчет и анализ полученного результата. Получив числовой ответ, следует по возможности оценить его соответствие реальному физическому смыслу исходной величины.
В заключение целесообразно проанализировать расчетную формулу, последовательность графических построений, алгоритм расчета и выяснить, как изменяются искомые величины при изменении величин, функцией которых они являются.