ГЭК бакалавров 2009/10 уч. год

Раздел 1: тоэ

1. Для цепи постоянного тока (рис.1) задано: Е1; Е2; Е3; R1; R2; R3; R4; R5. Определить ток в сопротивлении R5, используя метод эквивалентного генератора.

2. Для цепи переменного тока со смешанным соединением сопротивлений (рис.2) заданы: U, R, L. Определить общий ток I цепи при резонансе.

3. Однофазнная цепь переменного тока (рис.3) имеет следующие данные: U, Х1, Х2. Частота напряжения питания равна 50 Гц. В цепи резонанс. Определить сопротивление резистора R и общий ток I цепи.

4. Однофазная цепь переменного тока (рис.4) имеет следующие данные: U, f=50 Гц, R, С. Определить активную мощность цепи. Построить векторную диаграмму.

5. Определить показания приборов схемы (рис.5), питающейся от симметричного трехфазного напряжения (фазного) Uф = 220 В, если известны: R1 = Х2 = X3. Решение проиллюстрировать векторной диаграммой.

6. Приемник энергии, имеющий индуктивный характер, потребляет мощность Р при напряжении V и имеет cosφ=0,65. Частота переменного тока f=50 Гц. Найти емкость батареи конденсаторов, которую необходимо установить для того, чтобы повысить коэффициент мощности до 0,9.

7. Трехфазная цепь переменного тока с соединением сопротивлений в треугольник (рис.8) имеет следующие данные: Uл; R1; X2; X3. Определить ток в линейном проводе I_В. Построить векторную диаграмму.

8. На схеме (рис.12.а) сопротивления линейных резисторов: r1; r2; r3; ЭДС Е. Характеристика нелинейного элемента приведена на рис.12.в. Найти ток I и напряжение U на нелинейном элементе.

9. На рис.13 дана однофазная цепь синусоидального тока. Заданы параметры цепи: U; R; X1; X2. Определить реактивные мощности в сопротивлении X1; X2, а также полную реактивную мощность Q. Определить характер реактивной мощности (индуктивная или емкостная). Определить коэффициент мощности (cosφ) цепи. Построить векторную диаграмму.

10. В представленной на рис.3 цепи заданы: U; R; X1; X2. Определить активную (P), реактивную (Q) мощность, а также коэффициент мощности цепи. Решение задачи проиллюстрировать векторной диаграммой.

Раздел 2: ЭФУСА+ЭиМСТ+СПТ

1. В схеме параметрического стабилизатора (рис. ) в заданном диапазоне изменения питающего напряжения Uпит не удается обеспечить требуемый коэффициент стабилизации ΔUпит/ΔUн, т.к. ΔUн выходит за допускаемый предел. Стабилитрон VD и сопротивление нагрузки изменить невозможно. Что можно предпринять, какие при этом свойства стабилизатора изменяются и как?

2. На рис. приведена схема операционного усилителя с дополнительными элементами во входной цепи и цепи обратной связи. Характеристики диода и стабилитронов приняты идеальными, все резисторы имеют одинаковое сопротивление. Нарисовать и дать пояснения по характеристике Uвых=f(Uвх).

3. На рис. представлена реализация логической величины У, как функции переменных Х1, Х2, Х3, Х4. В указанной схеме вышли из строя следующие элементы:

№ варианта	1	2	3	4	5
Элементы	Д2, Д3	Д3, Д4	Д3	Д2,Д4	Д2

12. Восстановить схему, используя двухвходовые элементы ИЛИ-НЕ.

4. Изобразите схему уравновешенного моста с двух- и трехпроводным включением термопреобразователя сопротивления. Поясните особенности этих систем.

5. Перечислить методы управления двухфазным асинхронным исполнительным двигателем, изобразить соответствующие схемы и указать, при каких методах управления обеспечивается максимальная линейность механической и регулировочной характеристик.

6. Изобразить силовую схему однофазного мостового полууправляемого выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку, и следующие диаграммы: 1) напряжения на нагрузке; 2) напряжения на одном из управляемых вентилей; 3) токов вентилей; 4) тока вторичной обмотки. Диаграммы изобразить относительно диаграммы синусоидального напряжения вторичной обмотки трансформатора. Угол управления принять равным 30 градусам. Определить напряжение на нагрузке, если напряжение вторичной обмотки равно 220 В. Определить коэффициент мощности выпрямителя.

7. Изобразить схему усилителя напряжения с биполярным транзистором n-p-n типа, включенного по схеме с общим эмиттером. Принять сопротивление в коллекторной цепи Rк=2 кОм, сопротивление нагрузки Rн=5 кОм, напряжение питания Ек=24 В, коэффициент усиления транзистора по току равен 50, ток покоя коллектора транзистора Iок=6 мА. Необходимо:

1). Начертить нагрузочные характеристики усилителя по постоянному и по переменному току. Определить напряжение покоя коллектора Uко и ток покоя базы Iбо.

2). Как изменятся положение нагрузочных характеристик и точки покоя, если сопротивление Rк увеличить в два раза.

4. Привести схему, диаграммы сигналов импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения и пояснить принцип его действия.

5. Реализовать на элементах И-НЕ функцию:

4. Реализовать на элементах ИЛИ-НЕ функцию:

4. Изобразить схему однофазного управляемого выпрямителя. Привести временные диаграммы напряжений и токов при его работе на активно-индуктивную нагрузку.

5. Изобразите схему автоматического введения поправки на температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя с помощью компенсирующего моста и объяснить ее работу.

6. Изобразите схему устройства временной задержки на основе счетчика импульсов, если требуемое значение tзад=0,64 сек, период повторения счетных импульсов Т=0,02 сек, число разрядов счетчика равно 8.

7. Объяснить принцип работы реверсивного преобразователя для двух режимов управления: 1) раздельного управления; 2) согласованного управления.

8. Какие существует способы повышения коэффициента мощности регулируемых выпрямителей? Ответ обосновать.

9. Определить R_Б в схеме насыщенного ключа, если Е_Б = 2В, I_КБО = 15мА.

10. Определить гистерезис переключения триггера Шмитта на операционном усилителе, если: U_ВЫХ = ±12В, R₁ = 51кОм , R₂ = 200кОм.

11. Объяснить назначение RЭ в схеме усилительного каскада по схеме с общим эмиттером. Как его введение влияет на характеристики каскада ?

12. Привести схему компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа и объяснить принцип работы. Показать какие изменения необходимо ввести в схему для получения стабилизатора тока.

13. Привести схему импульсного стабилизатора напряжения и объяснить принцип работы. Показать какие изменения необходимо ввести в схему для получения стабилизатора тока.

Раздел 3. ТАУ+АТЭП+МПСУ

1. Дайте характеристику принципам построения современных систем автоматики: структурные схемы, достоинства и недостатки принципов управления, примеры применения на судах.

2. Какие прямые и косвенные показатели качества процесса управления определяются по временным и частотным характеристикам и каким образом ? Требования согласно Регистра флота по показателям качества для судовых систем автоматического управления. За счет настройки каких параметров в авторулевых можно изменить показатели качества при изменении загрузки судна ?

3. Перечислите типовые позиционные, интегрирующие и дифференцирующие звенья САУ и приведите их примеры из судовых систем автоматики. Укажите передаточные функции и переходные характеристики этих звеньев.

4. Понятие об устойчивости САУ различных типов. Прямые методы оценки устойчивости. Критерии устойчивости, их преимущества перед прямыми методами.

5. Виды ошибок регулирования и методы их снижения.

6. Типовые регуляторы. Влияние П-, И- и Д-регуляторов на прямые показатели качества САУ: устойчивость, ошибки регулирования, колебательность, перерегулирование и быстродействие.

7. Приведите схему САР с двухпозиционным реле и на качественном уровне постройте график переходного процесса. Назовите способы улучшения показателей качества этой САР. Объект управления - звено без самовыравнивания с транспортным запаздыванием.

8. Постановка задач оптимальных САУ, характеристика получаемых решений. Методы расчетов оптимальных САУ.

9. Построение кривой разгона по результатам активного эксперимента над статическим и астатическими объектами.

10. Аппроксимация передаточными функциями кривых разгона динамических звеньев 1-го порядка.

11. Конструкции и характеристики регулирующих органов расхода. Выбор регулирующего органа для систем автоматизации.

12. Конструкции и характеристики исполнительных механизмов. Привести схему управления электродвигательным исполнительным механизмом.

13. Приведите структурную схему, графики сигналов и пояснения для ПИ-регулятора импульсного действия с исполнительным механизмом постоянной скорости.

14. Итерационный метод определения оптимальных настроек регуляторов автоматических систем.

15. Виды модуляции в импульсных и микропроцессорных САУ. Особенности расчетов временных характеристик в импульсной САУ с использованием z-преобразований.

16. Основы построения микропроцессорных систем управления: структура МПСУ, структура управляющей микроЭВМ (контроллера), шинная организация и структура программ.

17. Типовые структуры микропроцессора и микроконтроллера. Назначение и содержание машинных циклов. Принцип формирования сигналов шины управления.

18. Организация работы с внешними устройствами по вводу и выводу цифровой информации.

19. Организация работы с внешними устройствами по вводу и выводу аналоговой информации.

Раздел 4. СЭМ+ТЭП

1. Трехфазный асинхронный электропривод работает на естественной механической характеристике. Момент сопротивления постоянен по величине (Мс=const).Определить в каких режимах будет работать электропривод, если изменить порядок следования фаз, напряжение и частоту уменьшить в 2 раза, в цепи ротора включить добавочный резистор сопротивлением r_д=r₂?

2. В судовую трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=380 В включен асинхронный электродвигатель пожарного насоса, фазы которого соединены звездой. Двигатель потребляет 50 кВт активной мощности при коэффициенте мощности cosφ=0,8. Определить комплексное сопротивление каждой фазы двигателя при указанном режиме работы.

3. Чем определяется величина пускового тока в двигателях постоянного тока (ДПТ) и асинхронных двигателях (АД) и как он ограничивается в допустимых пределах? Приведите простейшие выражения для пусковых токов ДПТ, АД, используя упрощенную схему замещения АД. Приведите наиболее широко применяемые схемные решения для ограничения пусковых токов ДПТ, АД с короткозамкнутым и фазным ротором.

4. При пуске электропривода в функции тока с номинальной нагрузкой на валу на всех ступенях максимальной (In max) и минимальный (In min) пусковые токи одинаковы (рис. ). Каким будет график изменения пускового тока во времени, если пуск привода будет осуществляться с перегрузкой и при холостом ходе? Рассмотреть то же при пуске в функции времени.

5. У асинхронного двигателя (АД) насоса, расположенного в машинном отделении наблюдается необычно большой пусковой ток, сопровождаемый значительным гудением, причем на первоначальной стадии пуска ротор вращается в противоположную сторону. Объясните, какой режим работы АД в первоначальный момент имеет место и каковы должны быть при этом Ваши действия? Как объяснить увеличение пускового тока?

6. На рис. показаны механические характеристики асинхронного электропривода при различных значениях частоты питающего напряжения. Какой закон регулирования напряжения использован в данном случае? Почему?

7. Почему при недогрузке асинхронный двигатель работает с малым значением коэффициента мощности? Поясните, используя векторную диаграмму.

8. Почему напряжение синхронных генераторов в значительно большей степени зависит от тока нагрузки, чем у генераторов постоянного тока? Каков физический смысл имеет параметр - отношение короткого замыкания (О.К.З.)? Определите ток короткого замыкания синхронного генератора, работающего без регулятора напряжения, если его напряжение на холостом ходу равно номинальному, а О.К.З.=1,1.

9. При включении трансформатора в сеть иногда отключается автомат защиты от перегрузки. Почему? Является ли это признаком потери работоспособности трансформатора? Какую роль играет параметр напряжение короткого замыкания, который обязательно указывается в сертификате.

10. Привести механические характеристики двухскоростного асинхронного двигателя с переключением числа пар полюсов с треугольника на двойную звезду. Показать траекторию перехода рабочей точки с высшей скорости на низшую при номинальном моменте. Пояснить, когда разгонится двигатель быстрее в одну ступень или в две на высшую скорость.

11. Приведите основную информацию об основных принципах частотного регулирования асинхронных двигателей.

12. На табличке с номинальными данными судового силового трансформатора имеется обозначение Υ/∆-11. Объяснить, что характеризует это обозначение и изобразить схематически трансформатор согласно этому обозначению.

13. Электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения работает на естественной механической характеристике (рис. ). Момент сопротивления (Мс) постоянный по величине и потенциальный по характеру. Определить, в каких режимах электродвигатель будет работать, если одновременно произвести реверс привода и уменьшить величину, приложенного напряжения и магнитного потока вдвое, а в цепь якоря включить добавочный резистор сопротивлением Rд=Rя?

14. Машина постоянного тока имеет явно выраженную замедленную коммутацию. Каким будет при этом характер искрения щеток? Как улучшить коммутацию (приблизить к прямолинейному характеру) посредством изменения степени действия добавочных полюсов (ДП) генератора?

15. Что произойдет с работой трехфазного асинхронного электропривода, имеющего вентиляторную нагрузку на валу (рис. ), если в процессе нормальной работы произойдет обрыв одной из фаз (например, сгорел предохранитель в одной из фаз)?

16. Что такое модальное управление электроприводом? Приведите характеристики электропривода, настроенного на технический и симметричный оптимум: графики переходных процессов, значений ошибок регулирования, величин времени регулирования и заброса.

17. Сущность и назначение подчиненного регулирования координат электропривода. Приведите структурную схему регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока с подчиненным контуром тока якоря.

18. Поясните смысл координатных преобразований неподвижных обмоток трехфазной электрической машины к двухфазной электрической машине, обмотки которой вращаются с произвольной частотой. Приведите уравнения электрического состояния АД в осях α-β и выражения потокосцеплений обмоток. В чем преимущество двухфазной модели АД перед трехфазной?

19. Асинхронно вентильный каскад электропривода, содержащего АД с фазным ротором. Как с помощью инвертора напряжения ведомого сетью регулируется частота вращения АД? Почему к.п.д. асинхронно-вентильного каскада выше к.п.д. электропривода с реостатами в цепи ротора АД?

20. Сущность векторного управления асинхронными двигателями. Аналогии между электроприводом, содержащем АД с векторным управлением, электроприводом с двигателем постоянного тока.