- •1. Пояснительная записка
- •2. Тематический план учебной дисциплины
- •3. Содержание учебной дисциплины
- •Раздел 1. Электрические цепи постоянного тока
- •Тема 1.1 Электрическое поле
- •Тема 1.2. Линейные электрические цепи постоянного тока
- •Тема 3.3. Несинусоидальные периодические напряжения и токи
- •Тема 3.4. Трехфазные электрические цепи
- •Раздел 4. Переходные процессы в электрических цепях
- •Тема 4.1. Законы коммутации
- •Тема 4.2. Включение и выключение электрических цепей с индуктивностью и емкостью
- •Литература
- •Дополнительная
- •Методические указания к решению задачи 5
- •Пример 5.
- •Решение
- •Методические указания к решению задачи 6
- •Методические указания к решению задачи 7
- •Методические указания к решению задачи 8
- •Контрольная работа №1 состоит из задач №№ 1, 2, 3, 4
- •Контрольная работа №2 состоит из задач №№ 5, 6, 7, 8 контрольная работа №1 задача 1
- •Контрольная работа №2 задача 5
- •Задача 6
- •Задача 7
Методические указания к решению задачи 5
Перед решением задачи 5 изучите материал темы «Однофазные электрические цепи переменного тока», ознакомьтесь с методикой построения векторных диаграмм, и разберите решение типового примера 5
Пример 5.
Неразветвленная цепь переменного тока содержит активное R = 8 Ом, индуктивное XL = 4 Ом и емкостное ХC = 10 Ом сопротивления. Напряжение на зажимах цепи U= 200 В (действующее значение).
Определить:
-
полное сопротивление цепи Z;
-
угол сдвига фаз φ (по величине и знаку);
-
ток в цепи I;
-
активную Р, реактивную Q и полную S мощности, потребляемые цепью.
Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить ее построение.
Решение
1. Полное сопротивление цепи
где Х – общее реактивное сопротивление цепи, равное
2. Угол сдвига фаз φ (по величине и знаку)
Во избежание потери знака угла (косинус - функция четная) определяем sin φ:
По таблицам Брадиса или с помощью микрокалькулятора определяем угол φ = - 36°52' < 0 и коэффициент мощности соs φ = cos (-36°52') = 0,8.
Проверка:
Sin φ < 0, так как XL < ХC, отсюда угол φ < 0.
3. Ток в цепи определяем по закону Ома:
4. Определяем активную мощность цепи:
5. Реактивная мощность цепи:
Q = UIsinφ = 200 ∙ 20 ∙ (-0,6) = -2400 вар < 0
или Q = I2X = I2(XL – ХC) = 202 ∙ (4 – 10) = 202 ∙ (-6) = -2400 вар<0,
так как XL < ХC Q < 0.
6. Полная мощность цепи:
S = UI = 200 ∙ 20 = 4000 В∙А,
или S = I2Z = 202 ∙ 10 = 4000 В∙А,
или
7. Построение векторной диаграммы:
а) определяем падения напряжения на всех участках цепи:
б) выбираем масштабы тока т1 = 5 А/см и напряжения тU = 50 В/см;
в) определяем, пользуясь выбранными масштабами тока и напряжения, длины векторов тока и падений напряжения на всех участках цепи:
г) при построении векторной диаграммы за начальный принимается вектор тока , так как ток имеет одинаковое значение для всех участков неразветвленной цепи. Далее следует строить векторы напряжений на каждом сопротивлении с учетом сдвига фаз относительно вектора тока:
вектор напряжения на активном сопротивлении R строим от начала вектора тока параллельно вектору тока, так как между векторами и сдвига фаз нет;
вектор напряжения на индуктивном сопротивлении XL строим от конца вектора под углом 90° в сторону опережения (вверх) вектора тока , а значит, и вектора , так как напряжение на индуктивности опережает на 90° по фазе ток в ней;
вектор напряженияна емкостном сопротивлении ХC строим от конца вектора под углом 90° в сторону отставания (вниз) от вектора тока , так как напряжение на емкости отстает от тока в ней на 90° по фазе.
Вектор напряжения на зажимах цепи находим геометрически сложением векторов , и по правилу многоугольника: начало принятого за первый вектора соединяем с концом последнего вектора , т. е. имеем:
Угол между векторами тока и напряжения на входных зажимах цепи обозначают φ и называют углом сдвига фаз данной цепи.
|
Проверка построения 1) транспортиром измерим величину угла φ: φ = -36°52', т. е совпадает с расчетной величиной (пункт 2); 2) измерим линейкой длину вектора : = 4 см, тогда величина этого напряжения будет:
что соответствует условию задачи: U = 200 В. Значит, диаграмма построена верно. |