заданияч на контрольную работу
.pdfФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Методические указания и задания на контрольную работу для студентов специальности 190701 «Организация перевозок и управление на ж.-д. транспорте» по дисциплине «Общая электротехника и электроника»
Иркутск
2008
УДК 621.3 ББK 31.2 О13
Составитель: Г.Г. Кудряшова, ст. преподаватель кафедры теоретических основ электротехники
Рецензент: канд. техн. наук, доц. кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ А.С. Смирнов
Предназначены для студентов специальности 190701 «Организация перевозок и управления на ж.-д. транспорте».
Приведены краткие теоретические сведения по следующим темам: «Электрические цепи постоянного тока», «Электрические цепи однофазного синусоидального тока», «Трехфазные электрические цепи», даны примеры расчета.
Ил. 23. Табл. 6. Библиогр.: 9 назв.
© Иркутский государственный университет путей сообщения, 2008
Общие методические указания
Основным видом учебной работы студента-заочника в процессе изучения дисциплины является самостоятельная работа с учебной литературой. Эта работа начинается с изучения теории. После изучения теории по данной теме следует проанализировать решения задач, приведенных в учебниках и задачниках, и несколько задач решить самостоятельно. Решение задач помогает лучшему пониманию изучаемых вопросов и закреплению в памяти основных положений и соотношений. Затем следует приступить к выполнению контрольной работы.
Выполнение контрольной работы является важным этапом в самостоятельной работе студента-заочника над дисциплиной и должно свидетельствовать о том, что соответствующие разделы дисциплины проработаны и достаточно глубоко осмыслены.
Задачи контрольных работ имеют 100 вариантов, отличающихся друг от друга схемами и числовыми значениями заданных величин. Вариант, подлежащий решению, определяется по двум последним цифрам шифра студента: по предпоследней цифре выбирается номер схемы, а по последней – номер варианта числовых значений величин. Например, шифру 88-МТ-137 соответствует схема 3 и 7-й вариант числовых значений. Порядок выбора варианта задач № 4 указан в примечаниях к условиям задач.
Требования, предъявляемые к оформлению контрольных работ
1.Каждая работа выполняется в отдельной тетради (или на листах бумаги, сшитых в тетрадь), на обложке которой должны быть указаны фамилия, имя и отчество студента, его шифр и домашний адрес, номер контрольной работы.
2.Писать следует на одной стороне листа, оставляя широкие поля.
3.Условие задачи должно быть сформулировано достаточно полно и
четко.
4.Основные положения решения должны иметь объяснения. Решение должно иллюстрироваться схемами, чертежами, векторными диаграммами и т.д. На электрических схемах должны быть показаны положительные направления токов.
5.Графическая часть работы должна быть выполнена аккуратно с помощью чертежного инструмента со строгим соблюдением ГОСТа на условные графические обозначения. Графики и диаграммы выполняются с
обязательным соблюдением масштаба на миллиметровой бумаге. Масштаб выбирать так, чтобы на 1 см приходилось 1·10n, 2·10n, или 5·10n единиц измерения физической величины, где n – целое число. Градуировку осей
3
выполнять, начиная с нуля, равномерно. Числовые значения координат точек, по которым строятся кривые, не приводить.
6.Должен выдерживаться следующий порядок записей при вычислениях: сначала формула, затем подстановка числовых значений величин, входящих в формулу без каких-либо преобразований, затем – результат с указанием единиц измерения.
7.В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые положительные направления токов и наименования узлов. При решении одной и той же задачи различными методами одной и той же величине следует присваивать одно то же обозначение.
8.Контрольная работа должна содержать перечень литературы, использованной при работе над заданием, дату и подпись студента.
9.Контрольные работы должны представляться на рецензирование в порядке их номеров. Разрешается одновременное представление на рецензию нескольких контрольных работ.
10.Незачтенная контрольная работа должна быть исправлена в соответствии с замечаниями и представлена на повторную рецензию. Все исправления должны быть выполнены в той же тетради после рецензии. Вносить исправления в отрецензированный преподавателем текст не разрешается.
4
Задача 1 Расчет разветвленной линейной электрической цепи
постоянного тока с одним источником электрической энергии
Для электрической цепи, изображенной на рис. 1.1, определить токи, а также мощность, развиваемую источником энергии. Значения сопротивлений резисторов и напряжения на зажимах цепи приведены в таблице 1.1
Т а б л и ц а 1.1
Вариант |
U, B |
|
|
Сопротивления, Ом |
|
|
||
r1 |
r2 |
r3 |
r4 |
|
r5 |
r6 |
||
|
|
|
||||||
1 |
90 |
15 |
13 |
14 |
16 |
|
8 |
10 |
2 |
100 |
10 |
12 |
18 |
8 |
|
6 |
14 |
3 |
150 |
16 |
17 |
6 |
7 |
|
18 |
7 |
4 |
140 |
15 |
12 |
11 |
10 |
|
6 |
16 |
5 |
60 |
13 |
9 |
8 |
7 |
|
15 |
14 |
6 |
110 |
8 |
7 |
8 |
12 |
|
14 |
13 |
7 |
120 |
10 |
7 |
6 |
14 |
|
9 |
15 |
8 |
70 |
7 |
13 |
10 |
10 |
|
11 |
15 |
9 |
80 |
11 |
9 |
8 |
14 |
|
13 |
12 |
10 |
130 |
7 |
16 |
9 |
13 |
|
14 |
11 |
Р и с. 1.1
5
Ри с. 1.1. Продолжение
1.1.Методические указания и примеры расчета
1.1.1. Расчет цепей с одним источником энергии
При наличии в цепи одного источника питания внешнюю по отношению к источнику часть электрической цепи можно рассматривать как смешанное соединение резистивных элементов.
Смешанным называется такое соединение элементов, при котором на одних участках электрической цепи они соединены параллельно, а на других последовательно.
Последовательным называется соединение, при котором ток в каждом элементе один и тот же (рис. 1.2а).
6
а) |
б) |
Р и с. 1.2
Электрическая цепь с n последовательно соединенными элементами может быть заменена эквивалентной цепью с одним элементом, эквивалентное сопротивление которого равно сумме сопротивлений отдельных элементов (рис. 1.2б).
rэкв = r1 + r2 + r3 +... + rn . |
(1.1) |
Параллельным называется соединение, при котором все элементы находятся под одним и тем же напряжением (рис. 1.3а).
а) |
б) |
Р и с. 1.3
Эквивалентное сопротивление для n параллельно соединенных элементов:
1 |
= |
1 |
+ |
1 |
+... + |
1 |
. |
(1.2) |
r |
r |
r |
|
|||||
|
|
|
r |
|
||||
экв |
|
1 |
|
2 |
|
n |
|
В случае параллельного соединения двух элементов эквивалентное сопротивление определяется по формуле:
rэкв = rr1+rr2 . (1.3)
1 2
7
Расчет цепей со смешанным соединением элементов и одним источником питания проводится в следующем порядке:
1)путем упрощения схемы определяют эквивалентное сопротивление;
2)по закону Ома рассчитывают токи и напряжения в схеме.
1.1.2. Пример расчета |
|
|
Для |
электрической цепи, |
представленной на рис. 1.4, задано |
U =120B , |
r1 = 60 Ом, r2 =18 Ом, |
r3 =30 Ом, r4 = 20 Ом. Определить токи |
в ветвях и составить баланс мощности.
Р и с. 1.4
Решение.
1. Определяем эквивалентное сопротивление цепи. Эквивалентное сопротивление участка bc
rbc = rr33 +rr44 = 305020 =12 Ом.
После замены параллельно соединенных r3 и r4 эквивалентным rbc схема имеет вид, представленный на рис. 1.5а.
а) |
б) |
в) |
|
Р и с. 1.5 |
|
|
8 |
|
Складывая последовательно соединенные сопротивления r2 и rbc , получаем сопротивление rac (рис. 1.5б):
rac = r2 + rbc =18 +12 =30 Ом.
Эквивалентное сопротивление цепи rэкв
r |
= |
r1 rac |
|
= 60 30 = 20 Ом. |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||
экв |
|
r +r |
|
|
90 |
||||||||
|
1 |
|
|
ac |
|
|
|
|
|
|
|||
2. Определяем по закону Ома токи I (рис. 1.5 в), I1 и I2 (рис. 1.5б): |
|||||||||||||
|
I = |
|
U |
|
=120 |
=6 А; |
|||||||
|
|
r |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|||||
|
|
|
|
экв |
|
|
|
|
|
|
|||
|
I = U |
=120 = 2 А; |
|||||||||||
|
1 |
|
|
r1 |
|
|
60 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
I2 = |
U |
|
=120 = 4 А. |
|||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
rас |
|
|
30 |
|
|
|||
3. Рассчитываем напряжение на участке bc (рис. 1.5а): |
|||||||||||||
Ubc = I2 rbc = 4 12 = 48 В. |
|||||||||||||
4. Определяем токи I3 и I4 |
(рис. 1.4) по закону Ома: |
||||||||||||
|
I3 = |
|
Ubc |
|
= |
|
48 |
|
=1,6 А; |
||||
|
|
|
|
30 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
r3 |
|
|
|
|
||||
|
I4 = |
|
Ubc |
= |
48 |
|
= 2,4 А. |
||||||
|
|
|
|
r4 |
|
|
20 |
|
|
5.Составляем баланс мощности.
Рист = Рнагр ,
где Рист = UI – мощность источника;
n
Pнагр = ∑I2ri – мощность нагрузок.
i=1
Рист = UI =120 6 = 720 Вт;
Рнагр = I12r1 +I22r2 +I32r3 +I24r4 = 22 60 +42 18 +1,62 30 +2,42 20 =720 Вт
720 = 720 .
9
Задача 2 Расчет разветвленной цепи постоянного тока с несколькими
источниками электрической энергии
Для цепи, изображенной на рис. 2.1:
1.Составить уравнения для определения токов путем непосредственного применения законов Кирхгофа. Решать систему уравнений не следует.
2.Определить токи в ветвях методом контурных токов.
3.Определить режим работы активных элементов и составить баланс мощностей.
Значение ЭДС источников и сопротивлений резисторов приведены в таблице 2.1.
Та б л и ц а 2.1
Величина |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
|||||||||||
Е1, В |
100 |
90 |
80 |
70 |
60 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
|
Е2, В |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
150 |
140 |
110 |
120 |
130 |
|
r1, Ом |
5 |
1 |
2 |
1 |
6 |
3 |
2 |
8 |
4 |
7 |
|
r2, Ом |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
r3, Ом |
13 |
24 |
21 |
25 |
19 |
22 |
17 |
14 |
16 |
9 |
|
r4, Ом |
25 |
20 |
16 |
18 |
22 |
17 |
15 |
19 |
21 |
23 |
|
r5, Ом |
23 |
12 |
19 |
24 |
17 |
14 |
22 |
18 |
15 |
21 |
|
r6, Ом |
14 |
18 |
16 |
22 |
24 |
13 |
24 |
17 |
23 |
19 |
Р и с. 2.1
10