МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ


АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

«ТЕХНИКУМ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ИМЕНИ АЛЕКСАНДРА ВАСИЛЬЕВИЧА ВОСКРЕСЕНСКОГО»





Методические указания


по выполнению самостоятельной (внеаудиторной) работы обучающихся

по общепрофессиональной дисциплине «Основы электротехники»


Профессия 11.01.01 Монтажник радиоэлектронной аппаратуры и приборов




























Ижевск, 2022


РАССМОТРЕНЫ

методическим объединением

профессионального цикла


Протокол №_______


«____»_______20____г.

Председатель методического

объединения профессионального цикла



____________/_________________



Назначение методических рекомендаций – оказание методической помощи обучающимся в выполнении самостоятельной внеаудиторной работы.



Составитель: мастер производственного обучения Ахмадиев Р.Р.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

При освоении дисциплины студенты знакомятся с процессами, происходящими в электрических цепях постоянного и переменного тока; изучают устройство и принципы действия электроизмерительных приборов, электрических машин и трансформаторов; полупроводниковых приборов.

Методические указания к выполнению практических работ включают перечень практических работ, обязательных для выполнения; критерии оценивания; методические указания и примеры решения типовых задач; а также список рекомендуемых источников информации.

Самостоятельное выполнение расчетов является одним из важнейших этапов усвоения дисциплины «Основы электротехники», на котором приобретаются навыки пользования соответствующими расчетными зависимостями и, что особенно важно, достигается отчетливое понимание их физического смысла.

Цель индивидуальной внеаудиторной работы

Целью индивидуальной работы является развитие у студентов самостоятельного творческого мышления в области теории и расчета электромеханических преобразователей энергии.

Знание и понимание дисциплины, умение применять свои знания на практике, а главное, самостоятельное творческое мышление наиболее полно выявляется при решении им специально подобранных задач. Поэтому для каждого учащегося умение решать задачи является одним из главных требований при изучении дисциплины.

К решению каждой задачи следует приступать только после изучения соответственного раздела теоретического курса в объеме учебной программы по одному из рекомендованных в ней источников.

Перед самостоятельным выполнением задания рекомендуется разобрать ход решения нескольких типовых задач.

При таком подходе к изучению дисциплины знание и понимание предмета трансформируется в специфическое сознание и развивается самостоятельное аналитическое творческое мышление.

Самостоятельная работа проводится для:

1. систематизации и закрепления полученных теоретических знаний и практических умений обучающихся;

2. углубления и расширения теоретических знаний;

3. формирования умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

4. формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, совершенствованию и самоорганизации;

5. формирования общих и профессиональных компетенций.


Распределение трудоемкости самостоятельной работы по дисциплине

Таблица 1.


Виды внеаудиторной самостоятельной работы

Количество часов

Проработка конспектов занятий, работа с учебной и специальной литературой

15

Решение задач по электротехнике

9

Подготовка сообщений

5

Итого

29


Виды внеаудиторной самостоятельной работы


Вид работы: Поиск и изучение дополнительной информации и литературы

Инструкция по выполнению самостоятельной работы

Чтобы успешно работать с учебной и научной литературой, необходимо владеть определенными учебными умениями и навыками, к ним относятся:

Цели чтения:

Рекомендации

  1. Во время ознакомительного чтения сортируйте информацию на существенную, особо значимую, и второстепенную; на теоретическую и практическую; делайте пометки, условные обозначения, выписки отдельных мест текста, цитат на вкладных листах.

  2. Полноценно извлекайте информацию, содержащуюся в научном тексте.

  3. Ведите собственные словари терминов по различным областям знаний, эпизодически просматривайте эти записи. Освоение понятий той или иной области знаний улучшит восприятие и понимание научного текста и повысит скорость чтения.

  4. Проведите мыслительную обработку полученной информации: выделяйте исходную информацию и новую; сортируйте смысловые части по их значимости, группируйте по определенным признакам, выделяйте зависимости; соотносите извлеченную информацию с имеющимися знаниями; свертывайте информацию путем обобщения.

Отберите нужный материал, собранный при работе с источником. Его следует систематизировать и хранить:

Хранить следует самый существенный материал, постоянно его обновляя. Этому способствует знакомство с новой научной, учебной, методической литературой и публикациями научно-технической периодики.

Методика обработки полученной информации

Информация, полученная путем чтения, предназначается для дальнейшего использования, а для этого ее фиксируют: делают пометки, подчеркивания, лучше на вкладных листах; разного вида записи (выписки, план, тезисы, аннотации, конспект и др.); схемы. Для лучшего запоминания полезно пересказать текст с опорой на сделанные записи, при этом, не забывая, что начинать любого вида записи следует с библиографических данных текста.

Рекомендации

  1. Составляя план при чтении текста, прежде всего, старайтесь определить границы мыслей. Эти места в книге тотчас же отмечайте. Нужным отрывкам давайте заголовки, формулируя соответствующий пункт плана. Затем снова просматривайте прочитанное, чтобы убедиться, правильно ли установлен «поворот» содержания, уточните формулировки.

  2. Стремитесь, чтобы заголовки-пункты плана наиболее полно раскрывали мысли автора. Последовательно прочитывая текст, составляйте к нему черновой набросок плана с нужной детализацией.

  3. Чтобы облегчить роботу, самые важные места в книге отмечайте, используя для этого легко стирающийся карандаш или вкладные листки.

Запись любых планов делайте так, чтобы ее легко можно было охватить одним взглядом.

Срок выполнения:

-подготовить к следующему теоретическому занятию

Основные требования к результатам работы:

-повторение пройденного материала

Критерии оценки:

-уровень освоения студентом справочного и дополнительного материала

Форма контроля:

-фронтальный опрос на лекции

Темы:

  1. Детали и механизмы машин

  2. Организация слесарных работ

  3. Общеслесарные работы


Вид работы: Подготовка конспекта

Инструкция по выполнению самостоятельной работы

В конспекте кратко излагается основная сущность учебного материала, приводятся необходимые обоснования, табличные данные, схемы, эскизы, расчеты и т.п. Конспект целесообразно составлять целиком на тему. При этом имеется возможность всегда дополнять составленный конспект вырезками и выписками из журналов, газет, статей, новых учебников, брошюр по обмену опытом, данных из Интернета и других источников. Таким образом конспект становится сборником необходимых материалов, куда студент вносит всё новое, что он изучил, узнал.

1. Первичное ознакомление с материалом изучаемой темы по тексту учебника, картам, дополнительной литературе.

2. Выделение главного в изучаемом материале, составление обычных кратких записей.

3. Подбор к данному тексту опорных сигналов в виде отдельных слов, определённых знаков, графиков, рисунков.

4. Продумывание схематического способа кодирования знаний, использование различного шрифта и т.д.

5. Составление опорного конспекта.

Форма контроля и критерии оценки

«отлично» Полнота использования учебного материала. Объём конспекта – 1 тетрадная страница на один раздел или один лист формата А 4. Логика изложения (наличие схем, количество смысловых связей между понятиями). Наглядность (наличие рисунков, символов, и пр.; аккуратность выполнения, читаемость конспекта. Грамотность (терминологическая и орфографическая). Отсутствие связанных предложений, только опорные сигналы – слова, словосочетания, символы. Самостоятельность при составлении.

«хорошо» Использование учебного материала не полное. Объём конспекта – 1 тетрадная страница на один раздел или один лист формата А 4. Не достаточно логично изложено (наличие схем, количество смысловых связей между понятиями). Наглядность (наличие рисунков, символов, и пр.; аккуратность выполнения, читаемость конспекта. Грамотность (терминологическая и орфографическая). Отсутствие связанных предложений, только опорные сигналы – слова, словосочетания, символы. Самостоятельность при составлении.

«удовлетворительно» Использование учебного материала не полное. Объём конспекта – менее одной тетрадной страницы на один раздел или один лист формата А 4. Не достаточно логично изложено (наличие схем, количество смысловых связей между понятиями). Наглядность (наличие рисунков, символов, и пр.; аккуратность выполнения, читаемость конспекта. Грамотность (терминологическая и орфографическая). Отсутствие связанных предложений, только опорные сигналы – слова, словосочетания, символы. Самостоятельность при составлении. Не разборчивый почерк.

«неудовлетворительно» Использование учебного материала не полное. Объём конспекта – менее одной тетрадной страницы на один раздел или один лист формата А 4. Отсутствуют схемы, количество смысловых связей между понятиями. Отсутствует наглядность (наличие рисунков, символов, и пр.; аккуратность выполнения, читаемость конспекта. Допущены ошибки терминологические и орфографические. Отсутствие связанных предложений, только опорные сигналы – слова, словосочетания, символы. Не самостоятельность при составлении. Не разборчивый почерк.


Вид задания: Подготовка сообщения

Инструкция по выполнению самостоятельной работы.

Тематическое сообщение — это:

1. вид внеаудиторной самостоятельной работы,

2. небольшое по объему устное сообщение для озвучивания на семинаре, практическом занятии.

3. информация носит характер уточнения или обобщения, несет новизну, отражает современный взгляд по определенным проблемам.

4. сообщение отличается от докладов и рефератов не только объемом информации, но и ее характером — сообщения дополняют изучаемый вопрос фактическими или статистическими материалами.

5. регламент времени на озвучивание сообщения — до 5 мин.

Последовательность работы студента:

• собрать и изучить литературу по теме;

• составить план или графическую структуру сообщения;

• выделить основные понятия;

• ввести в текст дополнительные данные, характеризующие объект изучения;

• оформить текст письменно;

• озвучить в установленный срок.

Критерии оценки: максимальное количество баллов за каждый пункт — 1 балла.

• актуальность темы;

• соответствие содержания теме;

• глубина проработки материала;

• грамотность и полнота использования источников;

• наличие элементов наглядности.

5 баллов - 5 «отлично»

4 баллов - 4 «хорошо»

3 баллов - 3 «удовл»

2 баллов - 2 «неуд»

Темы:

  1. История развития электротехники.

  2. Вклад русских и советских ученых в становление и развитие электротехники.

  3. Область применения электродвигателей постоянного и переменного тока


Вид задания: Решение задач

Инструкция по выполнению самостоятельной работы.

Общие требования к оформлению

1. Внеаудиторная работа выполняется на двойном тетрадном листе в клетку, на котором должны быть написаны: название работы, фамилия, имя и номер группы студента.

2. Необходимо оставлять поля 20 мм с одной стороны листа для замечаний преподавателя. При оформлении работы студент не должен пользоваться красными или зелеными чернилами или пастой.

3. Приступая к решению задачи, студент должен изучить ее условие; уяснить, какие величины являются заданными и какие искомыми; кратко записать условие задачи; вычертить электрическую схему, соответствующую условию задачи, и показать на ней заданные и искомые величины, а также направление токов. Практическое задание выполняется чернилами, графическая часть задания (схемы, кривые, векторные диаграммы) – карандашом с применением чертежных инструментов. При выполнении схем необходимо пользоваться условными графическими обозначениями, установленными ГОСТами.

4. Выполнение заданий должно сопровождаться краткими пояснениями.

5. Текст, формулы, числовые выкладки должны быть четкими без помарок. Цифровая подстановка в уравнении должна даваться один раз без промежуточных сокращений и расчетов. Численное значение каждого символа должно обязательно занимать то же место в формуле, что и сам символ. При выполнении заданий следует принимать Международную систему единиц измерения - СИ. Буквенные обозначения единиц измерения ставятся только возле окончательного результата и в скобки не заключаются, например, 120 В; 13 А; 100 Вт.


Перечень задач

  1. Расчет электрических цепей постоянного тока.

  2. Расчет параметров неразветвленной цепи однофазного переменного тока

  3. Расчет схем соединения осветительной нагрузки при включении их в трехфазную сеть

  4. Определение основных параметров машины переменного тока

  5. Определение основных параметров машины постоянного тока

  6. Выбор аппаратуры управления и защиты


Критерии оценивания

Каждая работа оценивается по универсальной шкале. Процент результативности по количеству баллов и критерии оценивания приводится на каждое практическое задание.

Технология оценивания направлена на измерение освоенных отдельных знаний и умений и предполагает индивидуальный подход к оцениванию подготовленности обучающегося по критериям соответствия освоенным компетенциям:

- обучающийся может выполнять конкретную деятельность (1 балл);

- может, но выполняет не в полном объеме (0,1 -0,9 баллов);

- еще не может выполнять (0 баллов).

Учитываются следующие основные требования - уровень знаний и умений, позволяющий решать практические задачи, уровень практических навыков и отношение к объекту деятельности.

На оценку влияют также уровень (полнота и аккуратность) оформления работы, владение Международной системой единиц измерения - СИ.

Критерии пятибалльной оценки:

- оценка «5» (отлично) выставляется за задание, выполненное на 90 – 100 % при условии методически и арифметически верного решения, четкого и аккуратного оформления работы;

- оценка «4» (хорошо) выставляется за задание, выполненное на 80 – 89,9 %, при условии методически верного решения, при наличии незначительных ошибок

- оценка «3» (удовлетворительно) выставляется за задание, выполненное на 70 – 79,9 %, при наличии незначительных ошибок в методике расчетов, которые, однако, искажают результат работы;

- оценка «2» (неудовлетворительно) выставляется за выполнение задания с существенными ошибками в методике расчетов. Либо при неполном (менее 69,9 %) решении, не дающим представления о системности знаний студента по данному вопросу.


Рекомендуемые источники информации:

  1. Гальперин М.В. Электроника и электротехника: учебник для СПО. – М.: ИНФРА-М, 2016

  2. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники: учебник для СПО. – М.: ИНФРА-М, 2017 г.

  3. Лоторейчук Е.А. Расчет электрических и магнитных цепей и полей. Решение задач: учебное пособие – М.: ИНФРА-М, 2017 г.

  4. Видео по электрическим машинам и трансформаторам на YOUTUBE.COM: http://www.youtube.com/watch?v=7tEsJ-xAoEQ&feature=related;

  5. http://www.chipdip.ru/video.aspx «Видео: Чип и Дип – Электронные компоненты и приборы»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 1

по теме: Расчет электрических цепей постоянного тока


Внеаудиторная работа №1 проводится при изучении раздела ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Данная работа дает возможность проверить знания:

- закона Ома для участка цепи;

- законов Кирхгофа для узла и для контура;

- свойств последовательного и параллельного соединения резисторов.

умения:

- применять свойства последовательного и параллельного соединения резисторов при определении эквивалентного сопротивления;

- применять закон Ома и законы Кирхгофа при определении тока и напряжения на участках цепи;

- рассчитывать мощность потребителей;

- составлять баланс мощности для определения правильности решения

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ

На рис. 1 изображен резистор, представляющий участок электрической цепи, где: U - электрическое напряжение на резисторе (участке цепи); R - электрическое сопротивление резистора (участка цепи); I - сила тока на резисторе (участке цепи).

Рисунок 1 - Электрическая схема


Закон Ома для участка цепи

Между этими электрическими величинами существует строго определенная связь. Она устанавливается законом Ома: Сила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на его зажимах и обратно пропорциональна сопротивлению R этого участка цепи, т.е.

, тогда , а,

Единицы измерения: тока I - А (ампер), напряжения U- В (вольт), сопротивления R - Ом Примечание:

Единицы измерения всех электрических величин, получивших название в честь ученых, пишутся с прописной (заглавной) буквы


Мощность, потребляемая цепью

Мощность - это скорость, с которой происходит преобразование энергии. Для участка цепи, изображенного на рисунке 1, электрическая мощность может быть определена по формулам:

Первый закон Кирхгофа

На рис. 2 показана часть электрической схемы с электрическим узлом или точкой разветвления (см. точку А). Это такая точка электрической схемы, где соединены три или большее число проводов (на рис. 2 таких проводов 5).

Первый закон Кирхгофа устанавливает соотношение между токами в узле. Он формулируется так: Сумма токов, направленных к узлу, равна сумме токов, направленных от него. Для узла А можно написать:



алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. При этом токи, направленные от узла, считаются отрицательными.

Рисунок 2 - Электрическая схема


Последовательное соединение резисторов (рис. 3)


Свойства этого вида соединения:

1. На всех резисторах (участках) этой цепи протекает один и тот же ток

2. Эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений ее

3. Напряжение на зажимах цепи равно сумме падений напряжений на ее отдельных резисторах (участках):

4. Мощность, потребляемая цепью, равна сумме мощностей потребляемых каждым из резисторов (участков):

5. При решении задач, содержащих последовательное соединение элементов, следует учитывать не только вышеперечисленные свойства, но и правильно применять закон Ома и формулы мощности, необходимость использования которых может возникнуть как на отдельном участке, так и для всей цепи в целом. Для схемы, изображенной на рисунке 3, они должны быть записаны в виде:

Параллельное соединение резисторов (рисунок 4)


Свойства этого вида соединения:

1. На всех резисторах (участках) такой цепи действует одно и тоже напряжение:

2. Ток в неразветвленной части цепи равен сумме токов её ветвей (это следует из 1 закона Кирхгофа).

3. Полная (эквивалентная) проводимость цепи равна сумме проводимостей ее резисторов

4. Мощность, потребляемая цепью, равна сумме мощностей потребляемых каждым из резисторов (участков):

Примечание:

При определении эквивалентного сопротивления трех и большего числа резисторов рекомендуется вначале найти проводимость цепи, а затем ее сопротивление.

При определении эквивалентного сопротивления двух резисторов рекомендуется применять формулу:

При решения задач, содержащих параллельное соединение элементов, следует учитывать не только выше перечисленные свойства, но и правильно применять закон Ома и формулы мощности, необходимость использования которых может возникнуть как на отдельном участке, так и для всей цепи в целом. Для схемы, изображенной на рисунке 4 они должны быть записаны в виде:


Обратитесь к подобным формулам последовательного соединения.

Проанализируйте их. Разберитесь, что в них общего и чем они отличаются друг от друга.

Пример 1

Для схемы, приведенной на рисунке 5 и представляющей смешанное соединение сопротивлений, известно, что U = 250 В, R1 = 14 Ом, R2 = 20 Ом, R3 =50 Ом, , R4 =200 Ом, R5 =40 Ом, R6 =15 Ом и R7 =60 Ом. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а так же токи I1 , I2 , I3 , I4 , I5 , I6, I7 , , напряжения U1 , U2 , U3 , U4 , U5 , U6 , U7 и мощность Р1 , Р2, Р3, Р4, Р5, Р6, Р7 на каждом резисторе. Проверьте решение задачи методом баланса мощностей.

Перед решением практического задания 1 необходимо внимательно прочитать общие методические указания к решению задачи 1 и только после этого приступить к решению.

В этом примере и в задачах задания 1 индекс тока, протекающего через резистор, индекс напряжения на нем и индекс мощности, потребляемой резистором, соответствуют индексу резистора. Например, на рисунке 5 резистор R3 характеризуется током I3, напряжением U3, мощностью Р3 .

Схема электрической цепи, изображенная на рисунке 5, представляет собой смешанное соединение резисторов (оно состоит из последовательных и параллельных соединений элементов схемы), эквивалентное сопротивление такой цепи находится путем постепенного упрощения схемы и "свертывания" её так, чтобы получить одно сопротивление. При расчете токов в отдельных ветвях схему "развертывают" в обратном порядке.

Рисунок 5 - Электрическая схема


Решение

  1. Резисторы R3 и R 4 соединены параллельно, поэтому их общее сопротивление:


Теперь схема принимает вид, показанный на рисунке 6.

Рисунок 6 - Электрическая схема

На этой схеме выделены буквами три участка (АВ, ВС, СД), которые соединены друг с другом последовательно.

2. Резисторы R2 и R34 (см. рис. 6) соединены последовательно, их общее сопротивление R2-4 = R2 + R34 = 20 + 40 = 60 Ом. Соответствующая схема приведена на рис. 7

Рисунок 7 - Электрическая схема

Резисторы R234 и R5 соединены параллельно, их общее сопротивление

RBC R24 R5 R24 R5 60 4060 40 24Îì

Теперь схема цепи примет вид, приведенный на рис. 8.

Рисунок 8 - Электрическая схема

      1. Резисторы R6 и R7 соединены параллельно, их общее сопротивление

Схема принимает вид, приведенный на рис. 9.

Рисунок 9 - Электрическая схема

      1. Находим эквивалентное сопротивление цепи, учитывая, что RAB = R1, рис. 10:

Рисунок 10 - Электрическая схема

Rýêâ R AB RBC RCD 14 24 12 50Îì

      1. Для схемы изображенной на рис. 10 нетрудно найти ток, потребляемый цепью, который одновременно является током неразветвленной части цепи. На основании закона Ома

      1. Переходя от схемы к схеме в обратном порядке, найдем остальные токи. Так как схема, изображенная на рис. 9, представляет последовательное соединение участков АВ, ВС, СД, то на основании первого свойства этого вида соединения следует, что

Используя закон Ома, найдем падение напряжения на участках АВ, BC и CD

По ходу решения задачи можно проверять правильность ее решения. Так, на основании третьего свойства последовательного соединения следует, что

, что соответствует заданному напряжению.

Зная напряжения на участках ВС и СД, определим токи в ветвях (см рис. 7)

На участке ВС резисторы R2-4 и R3 включены параллельно. На основании первого

свойства этого вида соединения следует, что находим токи ветвей участка ВС:

U BC U 24 U5 120B . Применяя закон Ома,

На участке СД резисторы R6 и R7 также включены параллельно, поэтому

На сновании второго свойства параллельного соединения можно убедиться ни этом этапе в правильности решения задачи, применив первый закон Кирхгофа И з схемы (рис. 7)

следует, что:

Действительно:

На рис. 8 видно, что на участке ВС верхняя ветвь представляет собой

последовательное соединение резисторов R2 и R34 поэтому свойство данного вида соединения

I24 I2 I34 2

(cм. первое).

Для определения токов резисторов R3 и R4 предварительно найдем напряжение на

резисторе R34 (рисунок 6), которое эквивалентно им

U34 I34 R34 2 40 80B

Так как резисторы R3 и R4 на реальной схеме (см. рисунок 5) соединены параллельно и

U34 U3 U4 80B , то:

Проверка: I2 I3 I4 1.6 0.4 2A (см. первый закон Кирхгофа и второе свойство

цепи с параллельным соединением).

При определении токов резисторов на каждом из них, кроме R2, было определено напряжение, что требуется также по условно задачи. Осталось найти напряжение на резисторе R2 .

Это можно сделать двумя способами: на основании закона Ома U2 = I2 × R2 = 2-20 = 40 В или на основании третьего свойства последовательного соединения. На участке ВС верхняя ветвь представляет собой последовательное соединение резисторов R2 и R34 (см рис. 6), поэтому UBC = U2 + U34, отсюда U2 = UВС –U34= 120 - 80 = 40 В. Переходим к определению мощности, потребляемой цепью и каждым резистором в отдельности.

      1. Мощность, потребляемая цепью

P U I 250 5 1250Âò

Мощности, потребляемые каждым резистором

P1 U1 I1 705 350Âò P3 U 3 I 3 801.6 128Âò P5 U 5 I 5 1203 360Âò P7 U 7 I 7 601 60Âò

P2 U 2 I 2 40 2 80Âò

P4 U 4 I 4 80 0.4 32Âò

P6 U 6 I 6 60 4 240Âò

14 Проверим правильность решения задачи на основании баланса мощностей, а это значит, что Р=Р1+Р2 +Р3+Р4+Р5+Р6 +Р7=350+80+128+32+360+240+60=1250Вт

Вывод:

Определение мощности цепей на основании баланса мощностей подтверждает значение мощности, полученной по формуле Р = U×I. Значит задача решена правильно.

В рассмотренном примере пояснительный текст дан достаточно подробно для того, чтобы студент мог самостоятельно разбираться в решении задач, подобных примеру. При решении задач контрольной работы пояснения следует давать в обязательном порядке, но делать это более кратко.

Например, пункт. 6 примера при оформлении может быть записан так:

6) Ток, потребляемый цепью,


ЗАДАНИЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 1

Внеаудиторная работа составлена в 30 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 2 учебных часа.

Таблица № 2 - Критерии оценивания внеаудиторной работы № 1

Оцениваемый параметр

Максимальный балл

Вычертил схему для решения задачи с применением чертежных инструментов и указал на ней направление токов

2

Записал условие задачи с указанием единиц измерения физических величин

2

Указана цель каждого этапа решения задания

5

Приведены эквивалентные схемы после преобразования заданной электрической схемы

2

Определил эквивалентное сопротивление схемы.

2

Определил ток I и мощность Р, потребляемые цепью

2

Рассчитал токи I1, I2, I3, I4 на каждом из резисторов.

4

Рассчитал напряжение U1, U2, U3, U4 на каждом из резисторов.

4

Рассчитал мощность Р1, Р2, Р3, Р4 на каждом из резисторов.

4

Составил баланс мощности

2

Сделан вывод по работе

1

ИТОГО:

30

Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:

Процент результативности (правильных ответов)

Кол-во баллов

Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений

балл (отметка)

вербальный аналог

90 ÷ 100

27 - 30

5

отлично

80 ÷ 89,9

24 - 26

4

хорошо

70 ÷ 79,9

21 - 23

3

удовлетворительно

менее 70

менее 21

2

не удовлетворительно

Задача 1.1 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач задания и пример 1)

На рисунке 11 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R1, R2, R3 и R4, к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I1, I2, I3, I4, напряжение U1, U2, U3, U4, и мощность Р1, Р2, Р3, Р4 на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р1 + Р2 + Р3 + Р4. Данные для своего варианта взять из таблицы









Рисунок 11 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 3 - Исходные данные к задаче 1.1

Известная величина

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

U, B

120

125

150

160

180

200

R1 , Ом

8

28

6

24

25

16

R2 , Ом

20

60

110

140

120

25

R3 , Ом

16

120

100

60

180

35

R4 , Ом

18

120

15

50

60

40



Задача 1.2 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач задания и пример 1)

На рисунке 12 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R1, R2, R3 и R4, к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I1, I2, I3, I4, напряжение U1, U2, U3, U4, и мощность Р1, Р2, Р3, Р4 на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р1 + Р2 + Р3 + Р4. Данные для своего варианта взять из таблицы 4.

Рисунок 12 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 4 - Исходные данные к задаче 1.2

Известная величина

Номер варианта

7

8

9

10

11

12

U, B

90

130

156

180

210

234

R1 , Ом

36

100

30

24

300

24

R2 , Ом

18

25

45

12

60

36

R3 , Ом

45

10

300

30

60

240

R4 , Ом

30

15

75

20

30

60

Задача 1.3 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач задания и пример 1)

На рисунке 13 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R1, R2, R3 и R4, к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I1, I2, I3, I4, напряжение U1, U2, U3, U4, и мощность Р1, Р2, Р3, Р4 на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р1 + Р2 + Р3 + Р4. Данные для своего варианта взять из таблицы 5.

Рисунок 13 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 5 - Исходные данные к задаче 1.3

Известная величина

Номер варианта

13

14

15

16

17

18

U, B

60

90

120

150

165

195

R1 , Ом

3,2

4

8

5,6

2

32

R2 , Ом

12

60

200

40

30

100

R3 , Ом

40

24

50

60

15

150

R4 , Ом

10

240

60

36

40

30

Задача 1.4 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач задания и пример 1)

На рисунке 14 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R1, R2, R3 и R4, к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I1, I2, I3, I4, напряжение U1, U2, U3, U4, и мощность Р1, Р2, Р3, Р4 на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р1 + Р2 + Р3 + Р4. Данные для своего варианта взять из таблицы 6.

Рисунок 14 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 6 - Исходные данные к задаче 1.4

Известная величина

Номер варианта

19

20

21

22

23

24

U, B

48

75

90

120

180

240

R1 , Ом

8

10

45

20

15

48

R2 , Ом

4

12,6

12

24

22

24

R3 , Ом

10

4

40

10

24

180

R4 , Ом

40

6

60

15

12

120

Задача 1.5 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач задания и пример 1)

На рисунке 15 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R1 R2, R3 и R4 к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I1 I2, Iз, I4, напряжения, U1 U2, Uз, U4 и мощности Р1 Р2, Рз, Р4 на каждом из резисторов.

Проверить, что Р = Р1 + Р2 + Р3 + Р4. Данные для своего варианта взять из таблицы 7.

Рисунок 15 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 7 - Исходные данные к задаче 1.5

Известная величина

Номер варианта

25

26

27

28

29

30

U, B

90

120

156

220

195

200

R1 , Ом

8

10

20

12

14

8

R2 , Ом

40

15

45

40

60

150

R3 , Ом

60

10

30

60

30

100

R4 , Ом

4

14

40

8

18

12



МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 2

по теме: Расчет параметров неразветвленной цепи однофазного переменного тока

Эти задачи относятся к теме «Цепи переменного тока». Данная работа дает возможность проверить знания:

В этих цепях, так же как и в цепях постоянного тока, при решении задач использует закон Ома, первый закон Кирхгофа, формулы мощности, свойства последовательного и параллельного соединений. Однако из-за того, что в переменном токе действует три вида совершенно различных по характеру сопротивлений (активное R, индуктивное ХL и емкостное ХC) форма записи законов изменяется. Иначе устанавливается связь и между однородными электрическими величинами. Так, при последовательном соединении в постоянном токе общее сопротивление было равно арифметической сумме сопротивлений, в переменном токе берется уже геометрическая сумма R, ХL ХC. Геометрически складываются также напряжения и мощности на этих сопротивлениях.

На основании закона Ома напряжения на активном, индуктивном и емкостном

сопротивлениях могут быть определены по формулам:

При этом следует иметь в виду, что

— совпадает по фазе с током,

-опережает по

фазе ток на 90°,

- отстает от тока на 90°.

Результирующее напряжение U представляет геометрическую сумму напряжении

UL и UC . На рисунке 16 представлена векторная диаграмма этих напряжений.

Результирующее напряжение U, которое является напряжением, подведенным к зажимам цепи, (можно найти не только графически в этом случае диаграмма должна быть построена в масштабе), но и математически, на основании теоремы Пифагора:

Если каждое из напряжений на векторной диаграмме (рис.16) разделить на ток I, то получится фигура, подобная векторной диаграмме, которая будет называться треугольником сопротивлений (рис 17) т.к.

Из треугольника сопротивлений следует, что

Если каждое из напряжений на векторной диаграмме (рис. 16) умножить на ток I, то получится фигура, подобная векторной диаграмме, которая будет называться треугольником

мощностей (рис 18), т. к.

Рисунок 18 - Диаграмма мощностей

Из треугольника мощностей следует, что

Используя закон Ома для каждого элемента цепи ток можно найти по формулам:

Из треугольника мощностей (рис 18) так же следует, что P S cosQ S sin

или P U I cos

или Q U I sin ,

где Q QL QC - результирующая реактивная мощность

Анализируя векторную диаграмму напряжений (рис. 16), треугольник сопротивлений (рис. 17), треугольник мощностей (рис. 18), можно сделать вывод что при UL > UC (ХL> ХC) результирующий вектор напряжения U опережает вектор тока I на угол φ <90°, а при UL <

UC (ХL < ХC) результирующий вектор напряжения отстает от вектора тока на угол φ. cosφ= P/S - называется коэффициентом мощности

Особенности расчета цепи при другой комбинации элементов схемы. При отсутствии одного из реактивных сопротивлений все электрические параметры определяются по вышеприведенным формулам. При этом из них нужно исключить параметры с индексом

отсутствующего элемента.

UC (ХL < ХC) результирующий вектор напряжения отстает от вектора тока на угол φ. cosφ= P/S - называется коэффициентом мощности

Особенности расчета цепи при другой комбинации элементов схемы. При отсутствии одного из реактивных сопротивлений все электрические параметры определяются по вышеприведенным формулам. При этом из них нужно исключить параметры с индексом

отсутствующего элемента.



Рисунок 19 - Электрическая схема


На рисунке 19 изображена цепь с последовательным

соединением R и XL, элемент XС отсутствует, поэтому

U ;

Z ;

sin UL sin X L sin QL

S ; Q QL ; U ; Z ; S





Рисунок 20 - Электрическая схема





U ;

Z ;

S ;

cos UR1 UR 2

U

cos R1 R2

; Z

cos P1 P2

; S .

Векторная диаграмма, треугольник сопротивлений и треугольник мощностей будут иметь вид, изображенный на рисунке 21




Рисунок 21 - Векторная диаграмма, треугольник сопротивлений и треугольник мощностей



Цепь с последовательным соединением электроприемников, содержащая активное, индуктивное и емкостное сопротивления


Пример 2

На рисунке 22 в однофазную электрическую цепь переменного синусоидального тока напряжением U=50В включены активные R1=9Ом и R2=11Ом и реактивные элементы, обладающие сопротивлениями ХL = 12Ом, XC =27Ом.

Определить: ток I в цепи; напряжение на каждом элементе цепи; активные,

реактивные и полное сопротивления; угол сдвига фаз между напряжением и током ( по величине и знаку); активные и реактивные мощности элементов; активную, реактивную и полную мощности цепи.









Рисунок 22 - Электрическая схема

Построить в масштабе векторную диаграмму напряжений. После построения диаграммы измерить вектор суммарного напряжения и убедиться в том, что с учетом масштаба его величина равна напряжению, подведенному к зажимам цепи


Решение:

  1. Определяем полное сопротивление цепи

Z



  1. Определяем ток цепи


I U

Z

50 2

25

25Îì

  1. Определяем падение напряжения:

на активном сопротивлении R1 на активном сопротивлении R2 на индуктивном сопротивлении

UR1 I R1 2 9 18B

UR2 I R2 2 11 22B

UL I XL 2 12 24B

на емкостном сопротивлении

UC I XC

2 27 54B

  1. Определяем угол сдвига фаз между напряжением и током

cos R1 R2

Z

9 11 0,8

25 ;

sin

X L XC

Z

12 27 0,6

25


  36,90

  1. Определяем активную мощность цепи

P P P I 2 (R R ) 22 (9 11) 80Âò

1 2 1 2

  1. Определяем реактивную мощность цепи Q U I sin 50 2 (0,6) 60ÂÀð

  1. Определяем полную мощность цепи

S I U 2 50 100ÂÀ

  1. Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и

напряжения. Задаемся масштабом по току и по напряжению

mI 1A / cì ;

mU 10B / cì

Здесь mI

и mU

содержится в 1 см. Масштаб можно задавать и графически (см. рис. 23).

Порядок построения

От точки 0 горизонтально вправо проводим вектор тока I общий для всей цепи. В выбранном масштабе его длина будет


I

m

I

I

2 2ñì 1



Рисунок 23 - Векторная диаграмма









Вектор активного напряжения совпадает по фазе с током, угол сдвига фаз между ними равен 0, поэтому откладываем его вдоль вектора тока от точки 0 вправо. В выбранном масштабе его длина будет

UR1

UR1

mU

18 1,8ñì

10

От конца вектора UR1, откладываем вправо вдоль вектора тока вектор активного напряжения UR2. Его длина будет

UR 2

UR 2

mU

22 2,2ñì 10

От конца вектора UR2 откладываем вертикально вверх вектор падения напряжения на индуктивном сопротивлении UL так как он опережает ток на угол 90°. Его длина будет

UL

UL

mU

24 2,4ñì 10

От конца вектора UL откладываем вертикально вниз вектор падения напряжения UС на емкостном сопротивлении, т.к. он отстает от тока угол 90°. Его длина будет

UC

UC

mU

54 5,4ñì 10

Геометрическая сумма векторов UR1, UR2, UL и UС должна быть равна полному

напряжению U , приложенному к зажимам цепи, т.е.

U U R1 U R2 U L U C

Измерив длину этого вектора, убеждаемся, что она lU = 5 см. Это значит, что с учетом

масштаба его величина будет: U lU mU

5 10 50Â

По условию задачи именно такое напряжение приложено к зажимам цепи.

Примечание:

Если в выбранном масштабе вектор суммарного напряжения не будет равен приложенному к зажимам цепи напряжению, то это будет говорить об ошибке, допущенной в решении задачи или в построении векторной диаграммы. Ее нужно найти и устранить:

Чаще всего наблюдаются ошибки, связанные с искажение масштабов при построении векторной диаграммы. Учтите это, при построении векторной диаграммы пользуйтесь чертежным инструментом. Выполняйте диаграмму точно и аккуратно.


ЗАДАНИЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 2


Внеаудиторная работа составлена в 30 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 1 учебный час.


Таблица 8 - Критерии оценивания внеаудиторной работы № 2

Оцениваемый параметр

Максимальный балл

Вычертил схему для решения задачи с применением чертежных инструментов и указал на ней направление токов

2

Записал краткое условие задачи с указанием единиц измерения физических величин

2

Указана цель каждого этапа решения задания

8

Рассчитал 8 неизвестных параметров заданной электрической схемы

16

Продолжение таблицы 8

Определил масштаб токов и напряжения и рассчитал длины соответствующих векторов

6

Построил векторную диаграмму

3

Проверил построением правильность расчета

2

Сделал вывод по работе

1

ИТОГО:

40


Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:


Процент результативности (правильных ответов)

Кол-во баллов

Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений

балл (отметка)

вербальный аналог

90 ÷ 100

36 - 40

5

отлично

80 ÷ 89,9

32 - 35

4

хорошо

70 ÷ 79,9

28 - 31

3

удовлетворительно

менее 70

менее 28

2

не удовлетворительно



Задача 2.1 На рис. 24 в однофазную электрическую сеть переменного синусоидального тока включены реальная катушка индуктивности, обладающая активным и индуктивным сопротивлениями, вольтметр — V, амперметр - А и ваттметр - W, измеряющие соответственно напряжение U, подведенное к катушке, ее ток I и активную мощность Р.

Используя показания приборов, определить: активное R, полное Z - сопротивление катушки; ее реактивную Q и полную S мощности; активную Ua и реактивную UL составляющие напряжения; коэффициент мощности и угол сдвига фаз φ между напряжением и током. По результатам расчета построить в масштабе векторную диаграмму напряжений. После построения диаграммы измерить вектор суммарного напряжения и убедится в том, что с учетом масштаба его величина равна показаниями вольтметра. Данные для своего варианта взять из таблицы 6.

Показания приборов

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Вольтметра -U, B

90

120

140

150

175

120

135

80

200

220

Амперметра -I , A

9

8

7

6

5

4

3

2

8

4

Ваттметра - Р , Вт

648

576

784

540

700

288

324

96

1280

528


Рисунок 24 – Электрическая схема Таблица 9 - Исходные данные к задаче 2.1








Задача 2.2 На рисунке 25 приведена электрическая схема, включенная в сеть однофазного переменного синусоидального тока, и состоящая из последовательного соединения двух активных сопротивлений и емкостного. Известны: напряжение U, подведенное к зажимам

цепи; напряжение UR1 и UR2 на активных сопротивлениях, величина емкостного сопротивления ХC.

Определить: напряжение Uс на емкостном сопротивлении; ток I цепи; активные R1, R2 и полное Z сопротивления; угол сдвига фаз φ между напряжением U и током I (по величине и знаку); активную Р, реактивную Q, и полную S мощности цепи/ Построить в масштабе векторную диаграмму напряжений. После построения диаграммы измерить вектор суммарного напряжения и убедится в том, что с учетом масштаба его величина равна напряжению, подведенному к зажимам цепи. Данные своего варианта взять из таблицы 10.




Известная величина

Вариант

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

U, B

200

195

180

175

160

150

140

125

170

165

UR1, В

60

90

68

60

54

45

52

30

70

48

UR2, В

60

66

40

80

42

75

32

45

32

84

ХC, Ом

80

39

36

21

64

30

28

20

68

33


Рисунок 25 – Электрическая схема Таблица 10 - Исходные данные к задаче 2.2







Задача 2.3 На рис. 26 приведена схема электрической цепи переменного синусоидального тока с последовательным соединением активного R, индуктивного XL и емкостного XC сопротивлений. Известны эти сопротивления и полная S мощность цепи. Определить показания приборов, угол сдвига фаз φ между напряжением U и током I (по величине и знаку), активную Р и реактивную Q мощности цепи.

Построить в масштабе векторную диаграмму напряжений. После построения измерить вектор суммарного напряжения и убедиться в том, что с учетом масштаба его величина равна показанию вольтметра, измеряющего напряжение на зажимах цепи.

Примечание: при определении показаний приборов в пояснительном тексте к решению задачи указывать не только название прибора и измеряемой величины, но и название участка цепи, на котором происходит измерение.

Например, вольтметр VR измеряет напряжение на активном сопротивлении цепи Данные для своего варианта взять из таблицы 11.





Известная величина

Вариант

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

S,ВА

240

260

280

300

320

340

360

380

400

440

R, Ом

36

52

42

60

48

51

54

76

60

88

ХL,Ом

60

16

70

20

84

32

100

13

120

33

ХC,Ом

12

55

14

65

20

100

28

70

40

99


Рисунок 26 – Электрическая схема Таблица 11 - Исходные данные к задаче 2.3

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 3

по теме: Расчет схем соединения осветительной нагрузки при включении их в трехфазную сеть


Эти задачи относится к трехфазным электрическим цепям переменного синусоидального тока

Данная работа дает возможность проверить знания:


КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ

Пример 3

В четырехпроводную сеть трехфазного тока (рис. 27) с линейным напряжением UЛ

=380В, включены по схеме "звезда" три группы ламп накаливания одинаковой мощности. В каждой фазе (группе) ламы соединены параллельно. В среднем сопротивление одной лампы составляет Rламп = 484 Ом. Число ламп в каждой фазе (группе) пА=88 шт, пВ=33 шт, пС=55

шт. Определить ток

I ëàìï

; напряжение

U ëàìï

; мощность Рламп , на которые рассчитана

лампа; токи I А; IВ; IС протекающие в фазных и линейных проводах; мощности РА, РВ, РС ,

требляемые каждой фазой и всей цепью. Построить масштабе векторную диаграмму напряжений и токов и из нее графически определить величину тока в нулевом проводе I0.






Рисунок 27 – Электрическая схема






Решение

  1. По условию задачи UАВ = UВС= UСА =380 В. При соединении "звездой" фазные

Ф

напряжения равно U = Uë

3

380

1,73

220Â

  1. Все лампы цепи включены на фазное напряжение, поэтому

Uламп = UФ =220В.

  1. Ток лампы

I ëàìï

U ëàìï

Rëàìï

220

484

0,455À

  1. Мощность лампы Рламп =Uламп Iламп=220×0,455=100 Вт

U 2

I

P

Мощность лампы можно также найти по формулам


  1. Мощности, потребляемые каждой фазой. РА = nА Рламп = 88 .100 = 8800 Вт РВ =nВ Рламп = 33 .100 = 3300 Вт РС =nС Рламп = 55.100 = 5500 Вт

ëàìï

R

ëàìï

ëàìï

или P


ëàìï

2

ëàìï

Rëàìï

Другие способы определения мощностей P

U 2

R

ô ;

P I 2 R ;

P U I


  1. Фазные токи

ô ô ô ô

ô

ô ô ô

IА= Iламп nА = 0,455 88 = 40А IВ= Iламп . nВ = 0,455 33 = 15А IС =Iламп . nС = 0,455 55 = 25А

  1. Мощность, потребляемая цепью,

Р = РА +Рв +РС = 8800+3300+5500 = 17600 Вт.

  1. Векторная диаграмма напряжений и токов (рис. 28). Порядок построения

Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для напряжения и тока. Пусть MI =10A/см, MU =44B/см

Из точки 0 проводим три вектора фазных напряжений UАВ; UВС; UСА, углы между которыми составляют 120°

В выбранном масштабе их длина будет

Uô

Uô

Ì U

380

44

5ñì

Нагрузка фаз активная (электрические лампы накаливания обладают активным сопротивлением), поэтому токи IА; IВ; IС будут совпадать по фазе с соответствующими фазными напряжениями. В выбранном масштабе их длина будет:

I À 40

I À 4ñì ;

I Â 15

IÂ 1.5ñì ;

Ì I 10

I 25

Ì I 10

IÑ

Ñ

2.5ñì

Ì I 10

Рисунок 28 – Векторная диаграмма






Геометрически складываем токи








I A , IВ , IС





И получаем ток в нулевом проводе:


I0 I A IB IC

На диаграмме к концу вектора

I B путем параллельного

переноса цристроен вектор

I A , к концу вектора

I A , пристроен путем параллельного

переноса вектор

IC ,. Точка 0 соединена с концом вектора IC

проводе

I 0 . Величина токов в нулевом проводе

I0 I MI

1.8 10 18À

0

Т.е. ток в нулевом проводе определен графически.

Пример 4

В трехпроводную сеть трехфазного тока (рис. 29) с линейным напряжением UЛ =220В, включены по схеме "треугольник" три группы ламп накаливания одинаковой мощности. В каждой фазе (группе) ламы соединены параллельно. В среднем сопротивление одной лампы составляет Rламп = 242 Ом. Число ламп в каждой фазе (группе) пАВ=11 шт, пВС=22 шт, пСА=33

шт. Определить ток

I ëàìï

; напряжение

U ëàìï

; мощность Рламп , на которые рассчитана

лампа; токи I АВ; IВС; IСА протекающие в фазных проводах; мощности РАВ, РВС, РСА , потребляемые каждой фазой и всей цепью. Построить масштабе векторную диаграмму напряжений и токов и из нее графически определить величины линейных токов.




Рисунок 29 –Электрическая схема Решение

  1. По условию задачи UАВ =

UВС= UСА =220 В. При соединении "треугольником" линейное напряжение равно фазному, поэтому UЛ = UФ.

  1. Все лампы цепи включены на фазное напряжение, поэтому

UЛ = UФ =220В

  1. Ток лампы

I ëàìï

U ëàìï

Rëàìï

220

242

0,909À

  1. Фазные токи

IАВ= Iламп . nАВ = 0,909 11 = 10 А IВС= Iламп . nВС = 0,909 22 = 20 А IАС =Iламп nАС = 0,909 33 = 30 А

  1. Мощность лампы

Рламп= Iламп . Uф=0,909 220=200 Вт

  1. Мощности, потребляемые фазами (они активные). РАВ= Рламп nАВ = 200 11 = 2200 Вт

РВС= Рламп . nВС = 200 22 = 4400 Вт

РАС= Рламп nАС = 220 33 = 6600 Вт

  1. Мощность, потребляемая цепью,

Р = РАВ + Рвс + РСА = 2200 + 4400 + 6600 = 13200 Вт.

9. Векторная диаграмма напряжений и токов (рис. 30). Порядок построения

Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для напряжения и тока. Пусть MI =10A/см, MU = 44B/см

Из точки 0 проводам три вектора фазных напряжений UАВ; UВС; UСА, углы между которыми составляют 120°

В выбранном масштабе их длина будет

Uô

Uô

Ì U

220

44

5ñì

Нагрузка фаз активная (электрические лампы накаливания обладают активным сопротивлением), поэтому токи IАВ; IВС; IАС будут совпадать по фазе с соответствующими фазными напряжениями. В выбранном масштабе их длина будет:

I

I ÀÂ

ÀÂ

10

1ñì ;

I ÂÑ

I

ÂÑ

20

2ñì ;

I ÀÑ

I

ÀÑ

30

3ñì

Ì I 10

Ì I 10

Ì I 10







Рисунок 30 – Векторная диаграмма







Соединив концы векторов фазных токов, получим треугольник линейных токов IА; IВ; IС, направление этих векторов совпадает с обходом по часовой стрелке. Измерив длину линейных токов и учитывая масштаб, определяем их значение

 

 

 

ЗАДАНИЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 3


Внеаудиторная работа составлена в 30 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 1 учебный час.


Таблица 12 - Критерии оценивания внеаудиторной работы № 3

Оцениваемый параметр

Максимальный балл

Вычертил схему для решения задачи с применением чертежных инструментов и указал на ней направление токов

2

Записал условие задачи с указанием единиц измерения физических величин

2

Указана цель каждого этапа решения задания

4

Рассчитал 8 неизвестных параметров заданной электрической схемы

16

Рассчитал длины векторов в указанных масштабах

6

Построил векторную диаграмму

9

Сделал вывод по работе

1

ИТОГО:

40


Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:


Процент результативности (правильных ответов)

Кол-во баллов

Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений

балл (отметка)

вербальный аналог

90 ÷ 100

36 - 40

5

отлично

80 ÷ 89,9

32 - 35

4

хорошо

70 ÷ 79,9

28 - 31

3

удовлетворительно

менее 70

менее 28

2

не удовлетворительно



Задача 3.1 В четырехпроводную сеть трехфазного тока (рис. 27) включены по схеме "звезда" три группы ламп накаливания одинаковой мощности. В каждой фазе (группе) ламы соединены параллельно.

Известны:

Построить в заданных масштабах МI и MU векторную диаграмму напряжений и токов и из нее графически определить величину тока в нулевом проводе I0.

Данные для своего варианта взять из таблицы 13

Таблица 13 - Исходные данные к задаче 3.1


Известная величина

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9


380

220

380

220

380

220

380

220

380

UЛ , В

40

100

500

60

200

25

100

40

75

n А , шт.

44

42

11

17

66

36

22

54

50

n В , шт.

44

42

22

51

22

142

66

108

12

n С, шт.

88

14

33

51

44

36

88

54

12

МI , А/см

4

11

25

8

20

7

10

8,5

4

МU ,В/см

44

25,4

55

25,4

55

25,4

44

25,4

44

Указание: при определении фазных токов полученные расчетом значения округлите до целой величины


Задача 3.2 В трехпроводную сеть трехфазного тока (рисунок 29), включены по схеме "треугольник" три группы электрических ламп накаливания одинаковой мощности. В каждой фазе (группе) лампы соединены параллельно.

Известны:

Построить в заданных масштабах МI и MU векторную диаграмму напряжений и токов и из нее графически определить величину токов IА; IВ; IС в линейных проводах.

Известная величина

Вариант

10

11

12

13

14

15

16

17

18

UЛ , В

127

220

127

220

127

220

127

220

127

Iламп , А

0,472

0,909

0,591

0,455

0,118

0,341

0,315

0,1136

0,787

n АВ , шт.

19

33

56

77

170

47

127

44

14

n ВС , шт.

74

66

22

33

85

12

108

176

14

n СА, шт.

36

33

56

33

254

47

86

44

56

МU ,В/см

25,4

44

25,4

55

25,4

44

25,4

44

25,4

МI , А/см

10

15

10

10

10

4

10

5

11


Данные для своего варианта взять из таблицы 14 Таблица 14 - Исходные данные к задаче 3.2













Указание: при определении мощности ламп и фазных токов полученные расчетом значения округлите до целой величины


Задача 3.3 В четырехпроводную сеть трехфазного тока (рис. 27) включены по схеме "звезда" три группы ламп накаливания одинаковой мощности. В каждой фазе (группе) ламы соединены параллельно.

Известны:

Определить:

Построить в заданных масштабах МI и MU векторную диаграмму напряжений и токов и из нее графически определить величину тока в нулевом проводе I0.

Известная величина

Вариант

19

20

21

22

23

24

UЛ , В

380

220

380

220

380

220

РА , Вт

13200

1280

900

5600

15840

900

РВ , Вт

26400

3440

3750

2800

15840

3550

РС, Вт

6600

5080

900

5600

3960

900

Рламп , Вт

150

40

75

400

60

25

MU ,В/см

44

25,4

44

25,4

44

25,4

МI , А/см

30

10

4

11

18

7


Данные для своего варианта взять из таблицы 15 Таблица 15 - Исходные данные к задаче 3.3













Указание: при определении фазных токов полученные расчетом значения округлите до целой величины


Задача 3.4 В трехпроводную сеть трехфазного тока (рисунок 29), включены по схеме "треугольник" три группы электрических ламп накаливания одинаковой мощности. В каждой фазе (группе) лампы соединены параллельно.

Известны:

Построить в заданных масштабах МI и MU векторную диаграмму напряжений и токов и из нее графически определить величину токов IА; IВ; IС в линейных проводах.

Данные для своего варианта взять из таблицы 16 Таблица 16 - Исходные данные к задаче 3.4


Известная величина

Вариант

25

26

27

28

29

30

UЛ , В

220

127

220

127

220

127

Рламп , Вт

150

25

60

40

15

100

n АВ , шт.

44

71

55

54

88

28

n ВС , шт.

44

142

55

108

132

42

n СА, шт.

66

36

220

54

176

28

МU ,В/см

44

25,4

44

25,4

44

25,4

МI , А/см

10

7

15

8,5

3

11

Указание: при определении фазных токов полученные расчетом значения округлите до целой величины


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 4

по теме: Определение основных параметров машины переменного тока


Эта задача относится к теме "ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА". Для ее решения надо знать принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическими величинами, характеризующими его работу.

Данная работа дает возможность проверить знания:

Трехфазный ток, протекающий по обмотке статора двигателя создает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого зависит от числа пар полюсов и частоты тока f1,

в статоре,

n 60 f1

1 р

Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f1 и различном числе пар полюсов приведены в таблице 5

Таблица 17- Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f1

=50 Гц и различном числе пар полюсов

р (число пар полюсов)

1

2

3

4

5

6

n1, об/мин

3000

1500

1000

750

600

500


Частота вращения ротора п2 всегда меньше частоты вращения магнитного поля

статора. Это отставание характеризуется скольжением S, равным

S n1 n2

n1

При работе двигателя под нагрузкой скольжение составляет несколько процентов, в момент пуска - 100 %.

Полезный вращающий момент на валу двигателя определяется по формуле

Мном

60 Р 2ном , Н м

2 nном

где Р2, Вт - полезная механическая мощность;

п2, об/мин. - частота вращения вала ротора двигателя.

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт.

Обозначение типа двигателя расшифровывается так: 4 - порядковый номер;

А - наименование вида двигателя - асинхронный;

Н - обозначение двигателя защищенного исполнения; отсутствие знака означает закрытое обдуваемое исполнение;

А - станина и щиты из алюминия; X - станина алюминиевая, щиты чугунные; отсутствие знаков означает, что станина и щиты чугунные или стальные;

50... 355 - высота оси вращения;

S, L, М - установочные размеры по длине станины ( S - самая короткая станина; М- промежуточная; L - самая длинная );

2,4,6,8, 10,12 - число полюсов;

У- климатическое исполнение двигателя ( для умеренного климата);

3 - категория размещения (3— для закрытых неотапливаемых помещений; I -для работы на открытом воздухе).

Пример 5

Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4АН200М4УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, защищенного исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 200 мм, с установочным размером М по длине станины (промежуточный), четырехполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.

Пример 6

Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4А100L8УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, закрытый обдуваемого исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 100 мм, с установочным размером L по длине станины (самая длинная станина), восьмиполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.

Пример 7

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором изготовлен на номинальное напряжение 220/380В. Двигатель подключен к сети с напряжением U1ном

=380В, нагрузка на его валу номинальная. Известны величины:

- I1ном= 9,15 А- номинальный ток, потребляемый двигателем изсети;

- íîì

= 82% - номинальный коэффициент полезного действия;

- cos φ = 0,81 - номинальный коэффициент мощности;

- Sном = 5% - номинальное скольжение;

- p= 3 — число пар полюсов;

- f1 = 50 Гц - частотатока сети;

- К М max 2,5 - способность двигателяк перегрузке;

М М



- К

ном


Мп



2,5



- кратность пускового момента;

М

М

ном


- К

I1п


2,5

- кратность пускового тока.

I

М

ном

Определить:

- схемувключения обмоток статорадвигателя;

Подсчитать при номинальной нагрузке на валу величину номинального











'

I

1íîì и

I

'

пускового 1ï


тока при напряжении сети

'

U

1íîì

220B


Какова будет схема включения

обмоток статора двигателя в этом случае?


Решение

  1. Двигатель изготовлен на номинальное напряжение 220/380 В. Это значит, что при подключении к сети с U1ном=220В обмотки его статора должны быть соединены по схеме "треугольник

  2. Номинальная мощность, потребляемая двигателем из сети.

P1ном

I1ном U1ном cos 1,73 9,15 380 0,81 4878Вт

1.Номинальная мощность на валу двигателя:

P2ном P1ном ном 4878 0,82 4000Вт

  1. Суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме работы:

Р Р1ном Р2ном 4878 4000 878Вт

  1. Частота вращения магнитного поля статора:

n 60 f1

1 р

60 50 1000об / мин

3

  1. Частота вращения ротора при номинальном режиме работе:

n2ном n1 (1 Sном ) 1000(1 0,05) 950об / мин

  1. Частота тока в роторе: f2=f1 .Sном=50 . 0,05=2,5Гц

  1. Номинальный момент на валу двигателя:

Мном

60 Р2

ном

60 4000

40.2Н м

2 nном

2 3,14 950

  1. Пусковой момент на валу двигателя: Мп=Кп .Мном=2 . 40,2=80,4Н .м.

  2. Максимальный момент на валу двигателя:

Ммах = Км . Мном = 2,5 . 40,2 = 100,5 Н . м.

  1. Пусковой ток двигателя: I1п=К1 .I1ном =6 . 9,15=54,9 А.

'

  1. При номинальном напряжении сети

U1íîì

220B

обмотки двигателя для работы в

номинальном режиме работы должны быть соединены по схеме "треугольник". В этом

случае номинальный ток будет:


I

'

1ном



'

P1ном


'

4878

1,73 220 0,81

15,8А

  1. Значение пускового тока:

'

I1ï

KI I1íîì

'

6 15,8 94,8À .

Можно заметить, что токи

I1íîì

и I1ï

возросли по сравнению с токами

I1íîì

и I1ï в

раз, т.к. напряжение, подводимое к двигателю стало в раз меньше



ЗАДАНИЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 4


Внеаудиторная работа составлена в 30 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 1 учебный час.

Таблица 18 - Критерии оценивания внеаудиторной работы № 4

Оцениваемый параметр

Максимальный балл

Записал условие задачи с указанием единиц измерения физических величин

2

Указана цель каждого этапа решения задания

7

Определил высоту оси вращения h

1

Определил число полюсов 2р

1

Рассчитал скольжение при номинальной нагрузке Sном

1

Рассчитал номинальный момент на валу Мном, начальный пусковой Мпуск

и максимальный Ммах моменты

3

Рассчитал потребляемую двигателем из сети мощность Р1ном

1

Определил суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме ∑Рном

1

Определил номинальный I1ном ипусковой I1п токи в питающей сети

2

Сделан вывод по работе

1

ИТОГО:

20


Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:


Процент результативности (правильных ответов)

Кол-во баллов

Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений

балл (отметка)

вербальный аналог

90 ÷ 100

18 - 20

5

отлично

80 ÷ 89,9

16 - 17

4

хорошо

70 ÷ 79,9

14 - 15

3

удовлетворительно

менее 70

менее 14

2

не удовлетворительно


Задание № 4 Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в таблице 10. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке Sном, номинальный момент на валу Мном, начальный пусковой Мпуск и максимальный Ммах моменты, потребляемую двигателем из сети мощность Р1ном, суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме

∑Рном, номинальный I1ном и пусковой I1п токи в питающей сети при соединении обмоток статора «звездой» и «треугольником».


Таблица 19 - Исходные данные к заданию практической работы № 4

Вариант


Тип двигателя


Р2ном, кВт


n2ном , об/мин


ηном

,%



cosφ1ном


М мах

М ном


М пуск

М ном

I пуск

I ном


U1ном, В

Схема соедине ния обмоток статора

1

4А200М6У3

22,0

975

90,0

0,90

2,4

1,3

6,5

220/380

∆

2

4А355М10У

110,0

590

93,0

0,83

1,8

1,0

6,0

380/660

Υ

3

4А250S2У3

75,0

2960

91,0

0,89

2,5

1,2

7,5

220/380

Υ

4

4А315S12У3

45,0

490

90,5

0,75

1,8

1,0

6,0

380/660

∆

5

4А180М4У3

30,0

1470

91,0

0,90

2,0

1,4

6,5

220/380

∆

Продолжение таблицы 19

6

4А315S8У3

90,0

740

93,0

0,85

2,3

1,2

6,5

380/660

Υ

7

4А250М6У3

53,0

985

91,5

0,89

2,1

1,2

6,5

220/380

∆

8

4А132М2У3

11,0

2900

88,0

0,90

2,8

1,7

7,5

380/660

Υ

9

4А180М8У3

15,0

730

87,0

0,82

2,0

1,2

6,0

220/380

Υ

10

4А315S4У3

15,0

730

87,0

0,82

2,0

1,3

6,0

380/660

∆

11

4А160М2У3

18,5

2940

88,5

0,92

2,2

1,4

6,5

220/380

∆

12

4А132М4У3

11,0

1460

84,5

0,87

3,0

2,2

7,5

380/660

Υ

13

4А250S8У3

37,0

735

90,0

0.83

2,0

1,2

6,0

380/660

∆

14

4А132М6У3

7,5

970

85,5

0,81

2,5

2,0

6,5

220/380

∆

15

4А160М4У3

18,5

1465

89,50

0,88

2,2

1,4

7,0

220/380

Υ

16

4А200L2У3

45,0

2945

91,0

0,90

2,2

1,4

7,5

380/660

Υ

17

4А315S12У3

55,0

490

91,0

0,75

1,8

1,0

6,0

380/660

∆

18

4А160М6У3

15,0

975

87,5

0,87

2,0

1,2

6,0

380/660

∆

19

4А100L2У3

5,5

2880

87,5

0,91

2,2

2,0

7,5

380/660

Υ

20

4А200L4У3

45,0

1475

92,0

0,90

2,5

1,4

7,0

220/380

∆

21

4А280М6У3

90,0

985

92,5

0,89

2,2

1,4

5,5

220/380

Υ

22

4А355S12У3

75,0

490

91,5

0,76

0,8

1,0

6,0

380/660

∆

23

4А200L8У3

22,0

730

88,5

0,84

2,0

1,2

5,5

220/380

Υ

24

4А200М8У3

18,5

735

88,5

0,84

2,2

1,2

5,5

380/660

∆

25

4А355S8У3

132,0

740

93,5

0,85

2,2

1,2

6,5

380/660

∆

26

4А90L6У3

1,5

935

75,0

0,74

2,2

2,0

4,5

220/380

Υ

27

4А90LВ8У3

1,1

700

70,0

0,68

1,9

1,6

3,5

220/380

Υ

28

4А132S6У3

5,5

965

85,0

0,80

2,5

2,0

6,5

380/660

∆

29

4А180S2У3

22,0

2940

88,5

0,91

2,2

1,4

7,5

220/380

Υ

30

4А100L4У3

40,0

1430

84,0

0,84

2,4

2,0

6,0

380/660

∆


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 5

по теме: Определение основных параметров машины постоянного тока


Эта задача относится к теме "ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА". Для их решения надо усвоить не только устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока, но и знать формулы, выражающие взаимосвязь между электрическими величинами, характеризующими данный тип электрической машины.

Данная работа дает возможность проверить знания:

Эти задачи относятся к теме "Электрические машины постоянного тока". Необходимо отчетливо представлять связь между напряжением U на зажимах машины, ЭДС

Е и падение напряжение I я R , в обмотке якоря генератора и двигателя.

Для генератора Е = U + I я R .,

Для двигателя U = Е + I я R

В этих формулах

R Rя

- сумма сопротивлений всех участков

цепи якоря: обмотки якоря Rя, обмотки добавочных полюсов RДП, компенсационной обмотки

Rко, последовательной обмотки возбуждения Rс и переходного щеточного контакта Rщ.

При отсутствии в машине (это зависит от её типа и предложенной задачи) каких-либо из указанных обмоток в формулу, определяющую R не входят соответствующие слагаемые.

Полезный вращающий момент на валу двигателя определяются по формуле

М 60 Р 2ном , Н м

2 nном

где Р2,Вт - полезная механическая мощность,

п, об/мин - частота вращения вала двигателя.



Пример 8

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением, работает в режиме номинальной нагрузки. Его технические данные: Рном =16000Вт - номинальная мощность; Uном =230В- номинальное напряжение; Rя=0,13Ом- сопротивление якоря; Rв=164 Ом - сопротивление возбуждения; η=90,1% - номинальный коэффициент полезного действия.

Определить:

Iном -номинальный ток нагрузки;

Iв- ток возбуждения

Iя- ток якоря генератора;

Ря- потери мощности в якоре;

Рв- потери мощности в обмотке возбуждения;

Рщ - потери мощности в щеточном контакте, приняв ∆Uщ = 2В - падение напряжения на электрографитированных щетках;

Рдоб - добавочные потери мощности;

Рх - потери холостого хода.


Решение

1. Ток нагрузки


Iном


Pном

Uном

U


16000

230

230



69.6А

2. Ток возбуждения

I ном

в

Rв

164

1.4А

  1. Ток якоря Iя=Iном + Iв=69,6+1,4=71А.

2 2

  1. Потери мощности в обмотке якоря Ря I я Rя 71

2

0,13 655Вт

2

  1. Потери мощности в обмотке возбуждения Рв Iв Rв

 1.4 164 321Вт

  1. Потери мощности в щеточном контакте Рщ=∆Uщ .Iя=2.71 = 1428Вт.

  2. Добавочные потери мощности Рдоб = 0,01.Рном= 0,01 .16000 = 160 Вт.

  3. Мощность, потребляемая генератором от первичного двигателя

1

Р Pном

ном

16000 17758Вт 0,901

  1. Суммарные потери мощности в генераторе

∑Р = Р1 –Рном = 17758 - 16000=1758 Вт.

  1. Потери холостого хода

Pх = ∑Р –(Ря+Рв+Рщ+Рдоб ) = 1758 – (655+321+142+160)=480Вт

Пример 9

Двигатель постоянного тока со смешанным возбуждением, работает в номинальном режиме. Двигатель рассчитан на номинальную мощность на валу Р2ном =2000Вт. Номинальное напряжение, подведенное к двигателю U ном =27В. Частота вращения якоря n ном =8000 об/мин. Двигатель потребляет из сети ток I ном =100А. Сопротивление обмотки якоря, добавочных полюсов и последовательной обмотки возбуждения

R Rÿ Räï Rñ 0,01433Îì

=6,75 Ом

Определить:

. Сопротивление параллельной обмотки возбуждения Rш

Р1 - потребляемую из сети мощность;

ном

- номинальный коэффициент полезного действия двигателя;

М - полезный вращающий момент;

Iя - ток якоря;

Е –противо-ЭДС в обмотке якоря;

∑Р — суммарные потери мощности в двигателе;

Рэ - электрические потери мощности; Рдоб - добавочные потери мощности; Рх - потери холостого хода


Решение

  1. Мощность, потребляемая двигателем из сети: Р1 Uном Iном 27 100 2700Вт

  2. Номинальный коэффициент полезного действия двигателя:

ном

Р2ном

P1

2000

2700

0,74Вт

  1. Полезный вращающий момент на валу двигателя

М 60 Р2ном

2 nном

60 2000

2 3,14 8000

2.38Н м

U 27

  1. Ток параллельной обмотки возбуждения:

I ном

ш

Rш

6.75

4А

  1. Ток, протекающий через обмотку якоря, обмотку добавочных полюсов,

последовательную обмотку возбуждения: I я Iном Iш 100 4 96А

  1. Противо-ЭДС в обмотке якоря

Е Uном I я (Rп Rдп Rс ) Uщ 27 96 0,01443 2 23,61В

где ∆Uщ = 2В - потери напряжения в переходном контакте щеток на коллекторе

  1. Суммарные потери мощности в двигателе:

Р Р1 Р2ном 2700 2000 700Вт

  1. Электрические потери мощности в двигателе

Рэ =Ря +Р дп +Рщ +Рш +Рс =158+42+6,88+16,42+96,8=320,1Вт

где:

Р I 2 R - потери мощности в якоре,

я я я

2

Рдп I я Rдп - потери мощности в добавочных полюсах,

2

Рс I я Rс - потери мощности в последовательной обмотке возбуждения,

Рщ = ∆Uщ .I я - потери мощности в переходном контакте щеток на коллекторе;

м

Рш = Uно .Iш - потери мощности в параллельной обмотке возбуждения.

2 2

Pэ I я (Rя Rдп Rс ) Uщ I я Uном Iш 96 0,01443 2 96 27 4 433Вт

  1. Добавочные потери мощности, возникающие в обмотке якоря

Рдоб =0,01 .Р2ном=0,01.2000=20 Вт

  1. Потери холостого хода: Рх=∑Р-(Рэ +Рдоб)=700 - (433+20)=247Вт


ЗАДАНИЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 5


Внеаудиторная работа составлена в 30 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 1,5 учебных часа.


Таблица 20 - Критерии оценивания внеаудиторной работы № 5

Оцениваемый параметр

Максимальный балл

Составил схему для решения задачи

2

Указал назначение каждого элемента схемы.

5

Записал условие задачи с указанием единиц измерения физических величин

2

Указана цель каждого этапа решения задания

8

Выполнил расчет согласно цели этапа

8

Сделан вывод по работе

1

ИТОГО:

26


Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:


Процент результативности (правильных ответов)

Кол-во баллов

Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений

балл (отметка)

вербальный аналог

90 ÷ 100

24 - 26

5

отлично

80 ÷ 89,9

21 - 23

4

хорошо

70 ÷ 79,9

18 - 20

3

удовлетворительно

менее 70

менее 18

2

не удовлетворительно

Задание № 5 вариант 1-15

Составить схему генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, работающего в режиме номинальной нагрузки и указать назначение каждого элемента схемы. Известны: Рнрм - номинальная мощность; Uном - номинальное напряжение; Rя- сопротивление якоря; Iв- ток возбуждения; Рх- потери холостого хода

Определить:

Iном -номинальный ток нагрузки;

Iя- ток якоря генератора;

Ря- потери мощности в якоре;

Рв- потери мощности в обмотке возбуждения;

Рщ - потери мощности в щеточном контакте, приняв ∆Uщ = 2В падение напряжения на электрографитированных щетках;

Рдоб - добавочные потери мощности;

∑Р- суммарные потери мощности;

η ном- коэффициент полезного действия.

Данные для своего варианта взять из таблицы 12

Таблица 21 - Исходные данные к заданию 5 (вариант 1-15)

Вариант

Рнрм, кВт

Uном, В

Rя, Ом

Iв,А

Рх,Вт

1

5,5

230

0,322

2,28

165

2

14,0

460

0,080

6,05

420

3

6,7

460

0,518

3,33

201

4

16,0

230

0,031

4,66

480

5

24,0

460

0,096

4,66

720

6

0,4

115

1,460

0,14

12

7

4,5

115

0,046

0,57

180

8

11,0

115

0,031

2,09

330

9

32,0

460

0,065

9,85

1280

10

75,0

460

0,031

14,47

3000

11

15,0

230

0,125

5,48

450

12

20,0

460

0,286

9,51

780

13

53,0

115

0,026

3,21

2200

14

36,0

230

0,026

2,41

1120

15

10,0

460

0,300

5,41

400


Задание № 5 вариант 16 - 30

Составить схему двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением, работающего в номинальном режиме и указать назначение каждого элемента схемы. Известны: Р2ном - номинальная мощность на валу двигателя; U ном - номинальное напряжение, подведенное к двигателю; ηном- номинальный коэффициент полезного действия; n ном - частота вращения вала двигателя; Rя - сопротивление обмотки якоря; Rдп - сопротивление обмотки добавочных полюсов; Rс - сопротивление последовательной /сериесной/ обмотки возбуждения; Rщ - сопротивление параллельной /шунтовой/ обмотки возбуждения.

Определить:

М - вращающий момент на валу двигателя;

Р1ном - мощность, потребляемую двигателем из сети;

Iном - ток, потребляемый двигателем из сети;

Iш - ток в параллельной обмотке возбуждения;.

I я -ток в обмотке якоря ;

∑Р — суммарные потери мощности в двигателе;

Ря - электрические потери мощности в обмотке якоря;

Рдп- электрические потери мощности в обмотке дополнительных полюсов;

Рс - электрические потери мощности в последовательной обмотке возбуждения;

Рш- электрические потери мощности в параллельной обмотке возбуждения;

Рщ - электрические потери мощности в переходном контакте щеток коллектора, приняв

∆Uщ = 2В;

Рдоб - добавочные потери мощности;

Рх - потери холостого хода, состоящие из потерь в стали и механических потерь.

Данные для своего варианта взять из таблицы 13

Таблица 22 - Исходные данные к заданию 5 (вариант 16-30)

Вариант

Р2ном, кВт

Uном, В

ηном,%

n ном

об/мин,

Rя, Ом

Rдп ,Ом

Rс ,Ом

Rщ,Ом

16

3,00

220

75,5

1000

0,8687

0,6358

0,0561

138

17

1,90

110

71,0

750

0,3190

0,2647

0,0982

37,5

18

10,50

440

85,0

3000

0,5586

0,3372

0,0223

111,0

19

4,00

220

79,0

1500

0,5609

0,3353

0,0513

134,0

20

7,00

110

81,0

2200

0,0700

0,0500

0,0268

111,0

21

1,60

110

68,0

750

0,4687

0,3094

0,0952

35,0

22

1,40

110

78,5

3350

0,1960

0,1340

0,1030

111,0

23

5,30

220

80,0

3000

0,2355

0,1962

0,0387

96,3

24

3,40

110

76,0

2240

0,1030

0,1100

0,0452

33,5

25

2,50

220

76,0

2200

0,7819

0,6754

0,0810

156,0

26

2,20

220

81,0

3150

0,5145

0,5049

0,0826

295,0

27

1,70

110

77,0

2200

0,2873

0,2349

0,0925

81,0

28

1,10

220

74,0

1500

2,1540

1,5700

0,1100

295,0

29

1,20

220

76,5

2200

0,7892

0,3127

0,1045

359,0

30

0,75

110

78,5

3000

0,6281

0,3856

0,1526

192,0



МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 6

по теме: Выбор аппаратуры управления и защиты


Эта задача относится к теме "ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА". Для их решения надо усвоить не только устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока, но и знать формулы, выражающие взаимосвязь между электрическими величинами, характеризующими данный тип электрической машины.

Данная работа дает возможность проверить знания:



КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ

Защита электрических сетей и электроприёмников напряжением до 1 кВ

Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии, где аппарата защиты установлен, тип его и число фаз.

Выбор плавких вставок предохранителей

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя определяется по величине длительного расчетного тока (Iр). Iн. вст. ≥ Iр,

и по условию перегрузок пиковыми токами

Iн.вст.≥ I п /α,

где Iп — пиковый (максимальный кратковременный) ток;

α — коэффициент кратковременной тепловой перегрузки; α, =2,5 — для легких пусков с длительностью пуска до 5 с, а также при редких пусках (насосы, вентиляторы, станки и т. п.) и при защите магистрали; α=2 — для тяжелых условий пуска, а также при частых (более 15 раз в час) пусках (краны, дробилки, центрифуги и т. п.); а=1,6 — для ответственных электроприемников.

При выборе предохранителя для одиночного электроприёмника в качестве Iр,

принимается его номинальный ток iн, а в качестве I п — пусковой ток iпуск.

Для линий, питающих группу электроприемников, максимальный пиковый ток определяется:

I п= I′ пуск + I′ р

где I′ пуск — пусковой ток электроприемника или группы одноименно включаемых электроприемников, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшей величины;

I′ р — длительный расчетный ток, определяемый без учета рабочего тока пускаемых электроприемников.

При отсутствии данных о количестве одновременно пускаемых электроприемников пиковый ток линии может быть определен по формуле:

I п= i п.max+ (I р-киiнп)

где i п.max —наибольший пусковой ток электроприемника группы;

I р—расчетный по нагреву ток группы электроприемников;

iнп — номинальный ток электроприемника с наибольшим пусковым током; ки —коэффициент использования электроприемника с наибольшим пусковым током.

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя, защищающего ответвление к сварочному аппарату, выбирается из соотношения:


Iн. вст ≥ 1,2iнс ,

где iнс — номинальный ток сварочного аппарата при паспортной продолжительности включения (ПВ).

При отсутствии защитных характеристик каждый предохранитель на схеме сети по мере приближения к ИП должен иметь номинальный ток плавкой вставки не менее чем на ступень выше, чем предыдущий.


Пример 10 Рассчитать токи электроприемников и выбрать плавкие предохранители в распределительном шкафу, схема которых приведена на рис. 31.. Известны номинальная мощность каждого электроприёмника: Р1 = 19,6 кВт; P2 = 17,3 кВт; Р3 = 3,2 кВт, коэффициент мощности каждого потребителя: cos φ1 = 0,7; cos φ2 = 0,6; cos φ3 = 0,6 и коэффициент спроса Kc =0,8


Рисунок 31 - Схема распределительной сети

Решение.

  1. 3

    Определяются величины номинального и длительного расчетного тока.

Ð1

3

I í 1

19,6 10


4,25À ;


I ð1 Ê ñI í 1 0,8 4,25 3,4À


Ð2

3

I í 2

17,3 10

44,0À ;

I ð2 Ê ñI í 2 0,8 44,02 35,2À


Ð3

I í 3

3,2 10

8,13À ;

I ð3

Ê ñI

í 3 0,8 8,13 6,5À



  1. Для машин постоянного тока кратность пускового тока составляет 3. а для асинхронного двигателя 6-7 Определим пусковой ток iпуск.

iïóñê1 Êï iïóñê2 Êï iïóñê3 Êï

Ií 1 3 4,25 12,75À

Ií 2 3 44 132,0À

Ií 3 3 8,13 24,39À


  1. При отсутствии данных о количестве одновременно пускаемых электроприемников пиковый ток линии может быть определен по формуле:

I п2-3 = I′ пуск + I′ р

I п2-3 = 132,0 + 6,5=138,5А

I п= i п.max+ ΣI р =132,0 +(3,4+6,5)=141,9А

  1. Номинальный ток плавкой вставки предохранителя определяется по величине длительного расчетного тока (Iр).

Iн. вст. ≥ Iр,

и по условию перегрузок пиковыми токами ( α=2,5 — для легких пусков)

Iн.вст.≥ I п /α,

  1. При выборе предохранителя для одиночного электроприёмника в качестве Iр, принимается его номинальный ток iн, а в качестве I п — пусковой ток iпуск. По [7] табл.2.24 с.81 выбираем предохранители

FU1:

I í .âñò.1

I ïóñê1

12,75

2,5

5,1À ; выбираем НПН –15 при I


вст

=6А

FU2:

I í .âñò.2

I ï 23

I

138,5 55,4À ; выбираем НПН60М – 60 при I

2,5

141,9



вст

=60 А

FU:

I í .âñò.

ïóñê

2,5

56,8À ; выбираем ПН2 – 100 при I

вст=80 А

Выбор расцепителей автоматических выключателей

Номинальные токи расцепителей выбирают по длительному расчетному току линии:

Iн.р ≥ I′ р

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя (Iср.э)проверяется по пиковому току линии Iкр :

Iср.э ≥ Кн Iкр,

где Кн—коэффициент надежности отстройки отсечки от пикового тока, учитывающий: наличие апериодической составляющей в пиковом токе; возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки; некоторый запас по току. Значения Кн принимаются в зависимости от типа автомата. При отсутствии таких данных можно принять: Кн = 1,25... 1,5.

Селективность срабатывания последовательно включенных автоматических

выключателей обеспечивается в тех случаях, когда их защитные характеристики не пересекаются. При отсутствии защитных характеристик каждый автомат на схеме сети по мере приближения к ИП должен иметь номинальный ток расцепителя не менее чем на ступень выше, чем предыдущий.

Пример 11 Рассчитать токи электроприемников и выбрать автоматические выключатели в распределительном шкафу серии ПР8501 (рис. 32). Известны номинальная мощность каждого электроприёмника: Р1 = 16,1 кВт; P2 = 14,3 кВт; Р3 = 7,3 кВт, коэффициент мощности каждого потребителя: cos φ1 = 0,8; cos φ2 = 0,8; cos φ3 = 0,6 и коэффициент спроса Kc =0,85









Рисунок 32 - Схема распределительной сети








Решение.

  1. 3

    Определяем номинальные и длительные расчетные токи


Р1

3

Iн1

16,110

30,6А ;

I р1 КсI н1 0,8 30,6 24,5А


Р2

3

Iн2

14,3 10

27,2А ;

I р2 КсI н2 0,8 27,2 21,8А


Р3

Iн3

7,3 10

18,5А;

I р3

КсI

н3 0,8 18,5 14,8А


  1. Длительный расчетный ток магистральной линии 2-4 и всей системы

ð ð1 ð

ð ð2 ð3

I 1 I I 21,8 14,8 36,6À I I I 1 24,5 36,6 61,1À

  1. Определим пусковой или максимальный кратковременный ток iпуск. Для машин постоянного тока кратность пускового тока составляет 3. а для АД 6-7

iïóñê1 Êï

Ií 1 3 30,6 91,8À

iïóñê2 Êï I ð2 3 27,2 81,6À

iïóñê3 Êï

I ð3 318,5 55,5À


  1. Пусковой ток магистралей 2- 3 и 1-3 определяется из условий пуска

Iï 24 Iï 2 I ð3 81,6 14,8 96,4À

ï 13 ï 1 ð

I I I ' 91,8 36,6 128.4À

  1. Выбираем автоматические выключатели из условия Iн.а ≥ I н.р ; Iн.р ≥ I′ р

Автомат QF – Iн.р. ≥ 61.1А выбираем по [7]. С. 82. табл 2.25 А 3134 – 100 с Iн.р.= 63А. Установка на ток мгновенного срабатывания – Iср. эл. =150…1000А. Устанавливаем невозможность срабатывания автоматического выключателя при пуске

Iср.э ≥ 1,25 .Iкр Iср.э ≥ 1,25 .128.4=160.5 А 150…1000А ≥ 160.5 А

Автомат QF1 – Iн.р. ≥ 24,5А выбираем по [7] А 3114 – 100 с Iн.р.=31,5А. Установка на ток мгновенного срабатывания – Iср. эл. =150…1000А. Устанавливаем невозможность срабатывания автоматического выключателя при пуске

Iср.э ≥ 1,25 .Iкр Iср.э ≥ 1,25 .91.8=114.8 А 150А ≥ 114.8 А

Автомат QF2 – Iн.р. ≥ 36.6 А выбираем по Л1 А 3114 – 100 с Iн.р.=40А. Установка на ток мгновенного срабатывания – Iср. эл. =150…1000А. Устанавливаем невозможность срабатывания автоматического выключателя при пуске

Iср.э ≥ 1,25 .Iкр Iср.э ≥ 1,25 .96.4=120.5 А 150А ≥ 120.5 А

ЗАДАНИЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ № 6


Внеаудиторная работа составлена в 30 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 1,5 учебных часа.


Таблица 23- Критерии оценивания внеаудиторной работы № 6

Оцениваемый параметр

Максимальный балл

Вычертил схему для решения задачи

2

Записал условие задачи с указанием единиц измерения физических величин

2

Указана цель каждого этапа решения задания

5

Определены номинальные и длительные расчетные токи

10

Определены длительный расчетный ток магистральной линии и всей системы

2

Определены пусковой или максимальный кратковременный ток каждого электроприемника

5

Рассчитан пусковой ток магистралей

2

Выбор аппаратов защиты

5

Сделан вывод по работе

1

ИТОГО:

34


Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:

Процент результативности (правильных ответов)

Кол-во баллов

Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений

балл (отметка)

вербальный аналог

90 ÷ 100

31 - 34

5

отлично

80 ÷ 89,9

27 - 30

4

хорошо

70 ÷ 79,9

23 - 26

3

удовлетворительно

менее 70

менее 18

2

не удовлетворительно


Задание № 6 вариант 1-15

Рассчитать токи электроприемников и выбрать плавкие предохранители в распределительном шкафу, схема которых приведена на рис. 33. Исходные данные в таблице 15





Рисунок 33 - Схема распределительной сети





Таблица 24 - Исходные данные к заданию 6

№ вар

Р1,

кВт

P2,

кВт

Р3,

кВт

Р4,

кВт

P5,

кВт

Р6,

кВт

cos φ1

cosφ2

cоsφ3

cosφ4

cosφ5

cosφ6

Kc

1

19,6

17,3

3,7

4,3

11,0

9,3

0,7

0,6

0,6

0,6

0,8

0,8

0,8

2

18,1

14,0

7,3

2,5

16,0

21,0

0,8

0,7

0,7

0,6

0,8

0,7

0,8

3

13,0

19,3

9,2

4,3

7,8

5,9

0,6

0,8

0,7

0,8

0,8

0,7

0,85

4

7,3

14,2

7,0

2,1

23,2

4,5

0,7

0,8

0,8

0,8

0,7

0,9

0,85

5

9.2

7,3

1,1

0,75

14,5

28,0

0,8

0,6

0,6

0,6

0,8

0,7

0,85

6

4,0

13,5

7,2

3,0

9,8

19,3

0,7

0,7

0,6

0,6

0,8

0,8

0,8

7

17,5

9,2

3,0

2,2

7,3

8,4

0,6

0,6

0,7

0,6

0,8

0,7

0,8

8

3,5

7,1

5,3

2,3

6,1

19,5

0,8

0,7

0,8

0,7

0,6

0,6

0,8

9

8,4

1,3

7,5

4,0

14,6

3,4

0,7

0,6

0,8

0,8

0,6

0,7

0,8

10

11,6

25,3

3,6

0,75

9,3

2,2

0,8

0,7

0,7

0,8

0,6

0,6

0,85

11

10,3

16,1

7,4

3,1

4,9

9,5

0,7

0,7

0,8

0,6

0,6

0,8

0,85

12

17,1

6,3

0,75

0,75

5,7

20,4

0,8

0,6

0,6

0,6

0,7

0,7

0,85

13

4,0

9,3

2,8

1,7

17,1

14,0

0,7

0,8

0,6

0,7

0,8

0,6

0,8

14

12,8

7,3

4,1

0,8

19,3

6,5

0,8

0,6

0,6

0,6

0,8

0,8

0,8

15

14,5

14,5

10,0

4,1

7,5

2,8

0,7

0,8

0,8

0,8

0,7

0,8

0,8


Задание № 6 вариант 16-30

Рассчитать токи электроприемников и выбрать автоматические выключатели в распределительном шкафу серии ПР8501 (рис. 34). Исходные данные в таблице 16

№ вар.

Р1,

кВт

Р2

кВт

Р3,

кВт

Р4,

кВт

Р5,

кВт

Р6,

кВт

Сosφ1

Сosφ2

Сosφ3

Сosφ4

Сosφ5

Сosφ6

Кс

16

14,3

7,3

2,2

21,3

16,1

14,3

0,6

0,6

0,8

0,8

0,8

0,6

0,85

17

14,0

2,7

4,0

18,5

3,8

14,0

0,6

0,8

0,8

0,6

0,6

0,6

0,8

18

10,3

7,5

1,1

5,2

12,5

10,3

0,8

0,8

0,6

0,6

0,8

0,8

0,85

19

7,3

0,73

0,73

19,3

1,9

7,3

0,7

0,8

0,6

0,8

0,6

0,6

0,85

20

7,5

4,0

2,2

13,0

19,0

7,5

0,8

0,8

0,7

0,7

0,6

0,7

0,8

21

23,1

2,0

2,0

4,9

4,2

23,1

0.6

0,8

0,7

0,8

0,6

0,6

0,8 1

22

12,0

2,2

1,1

4,9

13,3

12,0

0,7

0,8

0,6

0,6

0,7

0.7

0,8

23

7,8

2,7

0,75

3,8

10,0

7,8

0,6

0,8

0,8

0,8

0,6

0.6

0,8

24

3,0

8,3

0,3

4,8

23,0

3,0

0,8

0,7

0,8

0,7

0,8

0,8

0,85

25

10,0

3,2

0,75

5,5

9,3

10,0

0,8

0,7

0,6

0,6

0,7

0,8

0,85

26

13,5

7,5

3,0

13,0

7,3

13,5

0,8

0,6

0,8

0,8

0,7

0,7

0,85'

27

7,5

3,0

0,75

3,5

14,5

7,5

0,6

0,8

0,7

0,7

0,6

0,6

0,8

28

8,5

4,0

0,9

18,0

10,2

8,5

0,8

0,8

0,7

0,7

0,6

0,7

0,85

29

12,6

7,7

3,0

18,5

8,4

12,6

0,9

0,8

0,6

0,7

0,8

0,7

0,85

30

11,0

4,8

2,2

3,9

15,8

11,0

0,6

0,6

0,8

0,8

0,7

0,6

0,8