Теоретические основы электротехники. Часть 1. Установившиеся режимы в линейных электрических цепях
.pdf7.6. Как записать формулу для расчета активной мощности в цепи, если выражения мгновенных величин:
i t I0 I1m sin t i1 I3m sin 3 t i3 ; u t U0 U1m sin t u1 U3m sin 3 t u3 ?
7.7.Как влияет на форму кривой несинусоидального тока, по сравнению с кривой напряжения, включение индуктивности или емкости?
7.8.Ряд Фурье несинусоидальной функции записывается
выражением: a t A0 A1m sin t 1 A2m sin 2 t 2 . Запишите вторую форму ряда Фурье через синусные и косинусные составляющие.
7.9.Для вопроса 7.8 запишите соотношения между A1m,
A2m и C1m, C2m, B1m, B2m.
7.10.Назовите четыре вида мощностей, которые можно
рассчитать для цепи несинусоидального тока.
7.11.Как рассчитать мощность искажения?
7.12.Запишите формулу расчета полной мощности, если
i t I0 I1m sin t I2m sin2 t ; u t U0 U1m sin t U2m sin2 t .
7.13.Справедлив ли принцип наложения для комплексных величин токов и напряжений?
7.14.Можно ли построить векторную диаграмму для токов разных гармоник?
7.15.Как рассчитать угол нагрузки φk для k-й гармоники?
Тема 8
8.1. ЭДС фазы A трехфазного источника eA Em sin t .
Какими будут начальные фазы ЭДС eB и eC при прямом порядке следования фаз?
8.2.Назовите основные типы соединений обмоток генератора и нагрузки в трехфазной цепи.
8.3.Как называют провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки?
8.4.Как называется напряжение между двумя линейными проводами? Между линейным и нулевым проводами?
151
8.5.Запишите формулу, связывающую токи в нулевом и линейных проводах, при соединении звезда – звезда с нулевым проводом.
8.6.Какие соотношения существуют между линейными и фазными величинами при соединении звезда – звезда и симметричной нагрузке?
8.7.Какие соотношения существуют между линейными и фазными токами и напряжениями при соединении треугольник – треугольник и симметричной нагрузке?
8.8.Для симметричного генератора с прямым порядком чередования фаз и соединением обмоток в звезду линейное
напряжение UAB = UЛ. Запишите систему линейных и фазных напряжений этого генератора, используя оператор фазы.
8.9.В симметричной трехфазной цепи линейный ток IA = IЛ. Запишите систему всех линейных и фазных токов при соединении нагрузки треугольником, используя оператор фазы.
8.10.Назовите наиболее рациональный метод расчета несимметричной трехфазной цепи с соединением звезда – звезда.
8.11.Приведите формулы расчета активной мощности в симметричной трехфазной цепи.
8.12.Запишите формулы для расчета реактивной мощности в симметричной трехфазной цепи.
8.13.Какую мощность можно измерить в симметричн
ой трехфазной цепи по методу одного ваттметра?
8.14.Как рассчитать показание ваттметра, включенного на ток IA и напряжение UAB?
8.15.Какую мощность можно рассчитать для несимметричной трехфазной цепи, пользуясь методом двух ваттмет-
ров, если их показания |
P |
и |
P |
известны? |
|
W1 |
|
W2 |
|
Тема 9
9.1.Перечислите первичные параметры ЭЦ с распределенными параметрами.
9.2.Функциями каких двух переменных являются ток и напряжение длинной линии?
152
9.3. Как записываются уравнения длинной линии в дифференциальной форме, если входное напряжение – гармоническая функция?
9.4. Запишите уравнения длинной линии в дифференциальной форме для мгновенных значений тока и напряжения при отсчете расстояния x от начала линии.
9.5.Назовите вторичные параметры ЭЦ с распределенными параметрами и запишите формулы их определения.
9.6.Как рассчитать фазовую скорость распространения бегущей волны?
9.7.Какие волны присутствуют в длинной линии, работающей в режиме бегущих волн?
9.8.Как передается электромагнитная энергия от генератора к нагрузке в режиме бегущих волн?
9.9.При какой нагрузке в длинной линии отсутствуют отраженные волны?
9.10.Запишите уравнения линии с потерями в режиме согласованной нагрузки.
9.11.Запишите формулу для расчета длины волны.
9.12.Какое условие выполняется для первичных параметров в длинной линии без искажений?
9.13.Какими формулами описывается длинная линия без потерь при отсчете расстояния от нагрузки?
9.14.По каким формулам в линии без потерь рассчитываются параметры α, β, ZC?
9.15.При выполнении каких условий в линии без потерь возникают стоячие волны?
9.16.Происходит ли передача электромагнитной энергии от генератора к нагрузке при возникновении стоячих волн?
9.17.Какой вид имеет схема замещения отрезка коротко-
замкнутой линии без потерь длиной 0 x 4 ?
9.18. Запишите уравнения длиной линии с потерями в установившемся гармоническом режиме с использованием гиперболических функций (при отсчете расстояния от нагрузки).
153
9.19.Запишите формулу расчета коэффициента отражения в длинной линии.
9.20.Как определить КПД длинной линии при согласованной нагрузке?
154
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Контрольные задания
Тема 2
2.1.Угловая частота переменного тока ω = 500 с–1. Определить период T.
2.2.Две реальные катушки индуктивности с параметрами
R1 = 10 Ом, L1 = 0,3 Гн, R2 = 20 Ом, L2 = 0,6 Гн соединены последовательно. Определить параметры RЭ и LЭ эквивалентной схемы замещения.
2.3.Два конденсатора C1 и C2 соединены последовательно и включены в сеть с напряжением U=const. Как распределятся напряжения на конденсаторах, если C1 = 2C2?
2.4. |
C1 |
|
|
C2 |
|
|
|
C3
Три конденсатора соединены, как показано на схеме. Определить их эквивалентную емкость CЭ.
2.5.Для цепи синусоидального тока с параметрами R = 32 Ом
иXL = 24 Ом определить мгновенное значение входного напряжения u(t), если ток i(t) = 4sin(ωt–120º) А.
2.6.В цепи синусоидального тока с параметрами R = 40 Ом
иXC = 40 Ом мгновенное напряжение на конденсаторе uC (t) = 240sin(ωt+150º) В. Определить u(t) на входе цепи.
2.7. |
|
|
|
В цепи с параметрами R = 16 Ом |
|
|
R |
|
и XC = 12 Ом включены два |
|
V2 |
|
V1 |
вольтметра электромагнитной |
|
|
XC |
|
системы. Напряжение UV1 = 24 В. |
|
|
|
|
Определить UV2. |
2.8. |
|
V1 |
|
Чему равно показание вольт- |
|
|
|
метра V, включенного на входе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
схемы, если UV1 48 В, |
|
|
R |
|
UV 2 64 В ? Все вольтметры – |
|
V |
XC |
V2 |
электромагнитной системы. |
|
|
|
|
155
2.9.
W A
V |
Rк |
Lк
В цепи переменного тока показания приборов на частоте
f = 50 Гц: PW = 40 Вт; UV = 80 В;
IA = 2 А. Определить параметры катушки Rк и Lк.
2.10. |
|
|
|
В цепи переменного тока |
|
|
XC |
R |
A |
R = XC = 10 Ом, U =20 В. |
|
|
Определить показание ампермет- |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ра электромагнитной системы. |
|
2.11. |
|
|
|
|
Определить эквива- |
|
R1=5 |
|
X1=5 |
X3=5 |
лентные активное R и |
|
|
|
|
реактивное X сопро- |
|
|
|
|
X2=5 |
|
|
|
|
|
|
тивления схемы. На |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рисунке сопротивле- |
|
|
|
|
|
ния даны в омах. |
2.12. |
|
|
R1=5 |
X1=5 |
Определить комплекс |
|
R3=5 |
|
|
полного сопротивле- |
|
|
|
|
ния схемы. На рисунке |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X2=5 |
сопротивления даны в |
|
|
|
|
омах. |
|
|
|
|
|
|
|
2.13. |
R |
|
XL |
Определить параметры (g, bL) |
|
|
|
|
|
параллельной схемы замеще- |
|
|
|
|
|
ния реальной катушки индук- |
|
|
|
bL |
g |
тивности с параметрами |
|
|
|
|
R = XL = 20 Ом |
||
|
|
|
|
2.14.
a |
R |
L |
u(t) e(t) b C
Определить амплитуду входного напряжения Umab, если ток
i(t) = 1sin ωt А, R = XL = 10 Ом, e(t) = 10sin(ωt+90º) В.
156
2.15. |
|
В схеме IA = 10 А, UV = 141 В. |
|
A |
W |
||
Эквивалентное сопротивле- |
|||
|
|
||
V |
|
ние схемы ZЭ = RЭ + jXЭ, где |
|
Z |
Z RЭ = XЭ. Определить пока- |
||
|
|||
|
|
зание ваттметра. |
2.16. |
|
Z1 |
|
Определить показание ват- |
||
|
W |
|
|
|||
|
|
|
тметра, если U 200 В, |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Z 30e j 60 Ом, |
||
u(t) |
Z |
Z |
Z |
Z |
1 |
10e j 60 Ом. |
|
|
|
|
|
|
2.17. |
|
i(t) |
L1 |
|
u(t) |
||
|
|
R1 |
|
|
|
R2 |
L2 |
|
|
A |
|
Определить IA и мгновенное значение тока i(t), если
U = 250 В, R1 = R2 = 7,5 Ом,
XL1 = 5 Ом, XL2 = 7 Ом, XM = 4 Ом.
2.18. |
X1 |
|
Определить напряжение UR1, |
R1 |
|
если показание вольтметра элек- |
|
|
|
||
V |
|
XM |
тромагнитной системы |
|
|
|
|
R2 |
X2 |
|
UV = 120 В, а X1 = XM. |
|
|
|
|
2.19. |
|
|
Определить эквивалентную |
L2 |
|
|
индуктивность, если kСВ 1 , |
L1 |
|
|
а L1 , L2 , M – известны. |
M |
|
|
|
2.20. |
|
|
M |
L1 |
L2 |
Определить эквивалентную индуктивность двух параллельно соединенных катушек, если известны L1 , L2 , M .
2.21. |
M |
|
|
|
Определить показание |
R1 |
|
|
R2 |
|
вольтметра электромаг- |
|
|
|
нитной системы UV, ес- |
||
u(t) |
|
|
|
V |
|
L1 |
|
L2 |
|
ли u(t) = 20 2 sin ωt В, |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 = X1 = XM = 10 Ом. |
157
2.22. |
|
Входное сопротивление цепи по- |
R |
|
стоянному току равно 40 Ом. Как |
C |
|
изменится это сопротивление на |
|
частоте 100 с–1, если L 0,2 Гн, |
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
C 250 мкФ? |
2.23.
V
A
M |
Две одинаковые катушки индуктивности с R1 R2 3 Ом соединены
последовательно и надеты на общий каркас. Амперметр электродинамической системы показывает
ток IA 7,5 А; XM 8 Ом. Что показывает вольтметр электродина-
мической системы? kСВ 1 .
2.24.Как изменится коэффициент M двух катушек, если ток в одной из них увеличить в n раз?
2.25Две последовательно соединенные катушки включены встречно, причем X1 X2 2XM . Как изменится напряжение на зажимах цепи, если при неизменном токе уменьшить до нуля kСВ ? Активным сопротивлением катушек можно пренебречь.
|
|
|
|
Тема 3 |
|
|
|||||
3.1. Функция входного сопротивления ЭЦ |
|||||
Z |
ВХ |
j |
R j L |
. Записать выражения АЧХ и ФЧХ. |
|
R j L |
|||||
|
|
|
3.2. |
I1 |
|
|
–jX C |
|
|
U |
|
|
|
|
|
R |
I2 |
|
|
Для схемы записать выражение коэффициента передачи по току
k i j I 2 . I1
158
3.3Для схемы задания 3.2 записать выражения АЧХ и ФЧХ передаточной функции ki j .
3.4. |
|
Записать выражение коэф- |
R1 |
|
фициента передачи по |
U1 R2 |
j L |
U2 напряжению k u j U 2 . |
|
|
U 1 |
3.5Для схемы задания 3.4 записать выражения АЧХ и ФЧХ передаточной функции ku j .
3.6Построить АЧХ и ФЧХ функции входного сопротивления Z ВХ j R j 1C .
3.7Построить АЧХ и ФЧХ функции входного сопротив-
ления последовательной RLC-цепи.
для
|
R |
|
|
коэффициента передачи по напря- |
||
|
U1 –jX |
|
U2 |
|
u |
|
|
C |
жению k |
j . |
|||
|
|
|
||||
3.9. |
|
|
X2 |
Определить значение со- |
||
|
R1 |
противления X1 , при кото- |
||||
|
|
|
||||
|
|
X1 |
|
|
ром в цепи будет резонанс. |
|
|
|
|
|
R1 10 Ом; X2 5 Ом. |
||
|
|
|
|
|
||
3.10. |
R3 |
|
|
|
X1 |
Определить значение со- |
|
|
R1 |
|
противления X2, при ко- |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
X2 |
|
тором в цепи будет резо- |
|
|
|
|
|
нанс токов. R1 = 5 Ом; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X1 = 5 Ом; R3 = 10 Ом. |
3.11. |
R |
|
L |
|
Определить частоту f, при |
|
|
|
|
которой в цепи будет резо- |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
C |
|
нанс токов, если L 0,1 Гн, |
|
|
|
|
|
|
R 5 Ом, C 25,4 мкФ. |
159
3.12. |
X3 |
|
|
|
|
Определить комплекс полно- |
||
|
|
R1 |
X1 |
|
го сопротивления, если |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
R1 = X1 = 10 Ом; X2 = X3 = 20 Ом. |
||||
|
|
|
|
X2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.13. |
|
|
|
|
|
|
Как изменится показание |
|
|
|
|
A |
R |
|
|
амперметра после размыка- |
|
|
|
|
L |
|
|
ния ключа S, если |
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
C |
S |
|
R L |
1 |
|
|
|
|
|
|
C . |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.14. |
|
|
I1 |
L |
|
R |
Определить показа- |
|
|
|
|
|
ние амперметра элек- |
||||
|
|
A |
|
C |
|
|
||
|
|
I2 |
|
|
тромагнитной систе- |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
мы. I1 = I2 = 10 А. |
3.15. |
XL |
|
R |
||
|
u(t) |
XC |
|
Каким должно быть соотношение между параметрами цепи (R, XL, XC) при резонансе, чтобы входное напряжение было больше напряжения на конденсаторе?
3.16. |
|
|
Определить частоту 0 и по- |
||
L |
C |
|
казание амперметра при резо- |
||
|
|
|
нансе. U 200 В, C 2 мкФ, |
||
|
A |
|
L 20 мГн, R1 R2 |
100 Ом. |
|
R1 |
R2 |
|
|
|
|
3.17. |
|
|
При каком значении сопротив- |
||
|
|
|
ления R на частоте |
104 с–1 |
|
u(t) |
R |
C |
|
0 |
|
наступит резонанс? L 2 мГн, |
|||||
L |
|
|
|||
|
|
C 5 мкФ. |
|
||
|
|
|
|
160