«Электротехника и электроника Ч. 1. Электротехника Учебно-методический комплекс Институт машиностроительно - технологический Специальности: 151001.65 технология машиностроения 150104.65 литейное производство черных и ...»

В комплексном методе вводят понятия о комплексном сопротивлении Z Для параметров R, L, C комплексные сопротивления равны Важно отметить, что уравнения связи между комплексными токами и напряжениями для всех элементов становятся алгебраическими:

а комплексные действующие значения токов и напряжений удовлетворяют уравнениям закона Кирхгофа:

Уравнения (5), (6) являются алгебраическими, а не дифференциальными, что имело бы место при оперировании с мгновенными значениями токов и напряжений в результате расчета цепей с реактивными элементами. Более того, эти уравнения аналогичны уравнениям цепи постоянного тока. Поэтому все методы расчета цепей постоянного тока можно применить для расчета комплексных токов и напряжений. Последним этапом в комплексном методе расчета является переход от найденных комплексных токов и напряжений к соответствующим мгновенным (действующим) значениям токов и напряжений.

Расчет цепей комплексным методом рекомендуется вести в следующей последовательности:

1. Изображаем заданные синусоидальные напряжения и параметры реактивных элементов комплексными числами (2), (3).

2. Используя законы Ома (4) и Кирхгофа (5) в комплексной форме, составляем уравнения для определения комплексных токов (напряжений).

3. Определяем комплексные токи в ветвях в результате решения алгебраических уравнений п. 2. Основные алгебраические действия с комплексными числами, которые используются на этом этапе, приведены в приложении.

4. С учетом соответствия преобразуем найденные комплексные токи в ветвях в соответствующие мгновенные значения.

Пример 2. Определить мгновенные и действующие значения тока на входе цепи (рис. 4,е), у которой С = 200 мкФ, L = 10 мГн, R1 = R2 =10 Ом, u =12sin(314t + /6) Решение. 1. Изобразим синусоидальное входное напряжение и параметры реактивных элементов L и C комплексными числами:

Если начальная фаза u входного напряжения в условии задачи не задана, то ее рекомендуется взять равной нулю (u = 0).

2. Используя закон Ома в комплексной форме, составим уравнение для определения комплексной амплитуды тока на входе цепи:

где Z – комплексное сопротивление цепи определяется по аналогичным правилам расчета полного сопротивления резистивной цепи постоянного тока:

3. Определим амплитуду и действующее значение комплексного тока на входе цепи:

4. Преобразуем амплитуду комплексного тока на входе цепи в мгновенное значение синусоидального тока:

i = Imsin (314t + i) = 0,6sin (314t+ /4,5 ) А.

Схема соединения трехфазного потребителя, линейное напряжение, его частота и параметры элементов фаз, соединенных последовательно, приведены в табл. 4. Требуется начертить схему соединения и определить: действующие значения линейных и фазных токов; активную, реактивную и полную мощности потребителя, работающего в симметричном режиме. По результатам расчета построить векторные диаграммы токов и напряжений для симметричного режима.

Последняя, предпоследняя или третья от студента Вариант схемы выбирается по последней цифре шифра Значения Rф, Lф, Сф, выбираются по предпоследней цифре шифра Значения Uл, f выбираются по третьей от конца цифре шифра *) при расчете реактивных сопротивлений ХL и ХС округлять их до целых чисел.

Перед решением задачи необходимо изучить материал курса, относящийся к расчету трехфазных цепей [1], с. 94…110 или [2], с. 107…123.

При расчете трехфазных цепей необходимо четко представлять схему соединения фаз приемника и потребителя и связанные с этим соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами в симметричном режиме. Расчет в этом случае сводится к расчету одной фазы и выполняется по закону Ома. В случае несимметричного режима, полученного, например, в результате обрыва провода одной из фаз потребителя, расчет следует проводить отдельно для каждой фазы потребителя. При этом удобно воспользоваться методом узловых напряжений.

Построение векторных диаграмм начинают с выбора масштабов тока и напряжения. На комплексной плоскости, относительно начала координат показывают изображения фазных напряжений и соответствующих им фазных токов. Векторы линейных токов и напряжений определяются схемой соединения, т. е. соотношениями между линейными и фазными значениями конкретной схемы.

Мощность трехфазной системы в случае симметричного режима равна утроенному произведению мощности одной фазы. В случае несимметричного режима работы потребителя мощность трехфазной системы равна сумме соответствующих активных и реактивных мощностей фаз. Полная мощность трехфазной системы вычисляется по выражению теоремы Пифагора.

В цепи постоянного тока (рис. 5), состоящей из резистивных и реактивного элементов, происходит коммутация. При этом ключ из положения 1 переходит в положение 2, а соединение в точке 0 остается неизменным. Параметры цепи заданы (табл. 5).

Требуется: 1. Определить мгновенные значения тока и напряжения на реактивном элементе, решив задачу классическим методом. 2. Построить эпюры напряжения и тока в интервале от t = 0 до t = 4.

Последняя, предпоследняя или третья от студента Значение U выбирается по предпоследней цифре шифра Значения R1, R2 выбирается по третьей от конца цифре шифра Перед решением задачи необходимо изучить материал курса, относящийся к расчету переходных процессов в линейных цепях классическим методом [1], с. 198… 217 или [2], с. 427…440.

Расчет переходных процессов классическим методом рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1. Определить начальные условия переходного процесса, т.е. значения тока в индуктивном элементе и напряжение на емкостном элементе в докоммутационной цепи в момент, непосредственно предшествующий моменту коммутации.

2. Для цепи, образовавшейся после коммутации, составить дифференциальное уравнение на основании законов Кирхгофа и уравнений связи между мгновенными током и напряжением в элементах R, L и C.

При этом для цепей с емкостью составляем уравнение, в котором неизвестной функцией является напряжение на емкости, для цепей с индуктивностью неизвестной функцией является ток в индуктивности.

3. Находим решение дифференциального уравнения п. 2 в виде суммы установившейся и свободной составляющих, например, для тока:

При этом сначала находим установившуюся составляющую, а затем свободную составляющую в виде экспоненциальной функции, для которой определяется степенной показатель (величина, обратная постоянной времени цепи) и постоянная интегрирования на основании начальных условий и законов коммутации.

4. Находим решение дифференциального уравнения п. 2 в виде суммы установившейся и свободной составляющих, например, для тока:

При этом сначала находим установившуюся составляющую, а затем свободную составляющую в виде экспоненциальной функции, для которой определяется степенной показатель (величина, обратная постоянной времени цепи) и постоянная интегрирования на основании начальных условий и законов коммутации.

Пример 3. В цепи постоянного тока (рис. 5,а) происходит коммутация.

Параметры цепи и величина постоянного напряжения известны: Ом, L= мГн, U=10 B. Определить ток i(t) в цепи и напряжение на индуктивном элементе uL(t) в переходном режиме классическим методом.

Решение. 1. Определяем начальные условия, т.е. ток iL(0) в индуктивном элементе в докоммутационной цепи:

2. Составим по второму закону Кирхгофа уравнение и, используя уравнения связи между мгновенными i(t) и u(t), приведем его к дифференциальному виду, в котором неизвестным является искомый ток в цепи i(t) = iL(t):

3. Находим решение дифференциального уравнения в виде суммы установившегося тока iУ и свободного тока iСВ:

где установившийся постоянный ток в цепи равен а свободный ток определяется из решения однородного дифференциального уравнения в виде iСВ = Aet, где = R2/L = 5102 - корень характеристического уравнения Таким образом, решение дифференциального уравнения принимает вид 4. Находим постоянную интегрирования A с учетом начального условия и закона коммутации:

Подставив в решение дифференциального уравнения t = 0 и полученное значение i(0) = 1, получим 1 = 2+A, откуда A = -1.

В результате этого выражение для мгновенного тока в переходном режиме принимает вид Подставив в уравнение связи uL = L di/dt выражение для тока i, получим напряжение на индуктивном элементе в переходном режиме:

По обмоткам, намотанным на магнитопровод, выполненный в виде тороида вращения, с числом витков w1 и w2 пропускаются соответственно токи I1 и I2 (рис. 6). Магнитопровод имеет воздушные зазоры длиной I.

Требуется рассчитать магнитный поток Ф в магнитопроводе, магнитную индукцию B, а также напряженности магнитного поля, соответственно, в ферромагнитном участке магнитопровода – H1 и в воздушных зазорах H.

Необходимые данные приведены в табл.6. Кривые намагничивания используемых материалов представлены в виде графиков (рис. 7).

Перед решением данной задачи необходимо изучить материалы курса, относящийся к расчету переходных процессов в линейных цепях классическим методом: [1], c. 230…249 или [2], c. 319…332, [4], c. 465…504.

Предложенная для решения задача является обратной задачей расчета ферромагнитных цепей, так как по заданной МДС требуется определить магнитный поток. Для аналитического решения она требует или аналитического выражения характеристик намагничивания используемых в цепи материалов, или применения метода последовательных приближений.

Наиболее просто подобные задачи решаются графическими приемами.

При этом исходными данными для расчета нелинейных магнитных цепей являются магнитные характеристики участков магнитной цепи, которые не являются заданными характеристиками, а должны быть построены в процессе расчета цепи по заданным геометрическим размерам участков и характеристикам намагничивания материалов, из которых выполнены эти участки.

Последняя, предпоследняя или третья от конца цифра Число витков w1 и w2 выбирается по последней цифре шифра Магнитопровод Значения токов I1 и I2, марка стали выбираются по предпоследней цифре Геометрические В связи с тем, что магнитный поток участка пропорционален магнитной индукции:

а магнитное напряжение пропорционально напряженности магнитного поля магнитная характеристика участка, выполненного из ферромагнитного материала, будет изображаться кривой (кривая 1, рис. 8,а), подобной кривой намагничивания данного материала.

Для построения такой характеристики необходимо задаться рядом точек на кривой намагничивания, выписать соответствующие им пары значений Bk и Hk и по приведенным формулам, зная площадь Sk поперечного сечения участка и его длину lk, рассчитать ряд парных значений k и UМk. Нанося по полученным координатам точки на плоскость с системой осей k и UМk, нетрудно провести по ним искомую магнитную характеристику.

I11I1 III Заметим, что магнитная характеристика участка, выполненного из материала с постоянной магнитной проницаемостью k, представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат (линия 2, рис. 8,а).

Построение ее можно осуществить по одной точке, координаты которой должны быть связаны между собой уравнением В частном случае, когда таким участком является немагнитный, например, воздушный зазор, магнитная проницаемость участка принимается равной магнитной постоянной о = 410-7 Гн/м (k = о).

Обратная задача в неразветвленной цепи с несколькими участками, когда по заданным токам I1 и I2 в обмотках с w1 и w2 требуется найти магнитный поток цепи, решается путем построения на одном графике и в одном масштабе магнитных характеристик всех участков цепи с последующим их сложением в направлении оси магнитных напряжений. В соответствии с равенством Рис. справедливым для такой цепи, полученная суммарная кривая будет представлять зависимость = f (F) магнитного потока цепи от магнитодвижущей силы (МДС) обмотки (рис. 8,б, кривая 1,2).

Пользуясь кривой 1,2, вычислив предварительно МДС обмотки при заданных токах можно определить искомый поток цепи, а при необходимости и магнитные напряжения на отдельных участках.

На рис. 8,б описанные построения выполнены для примера магнитной цепи, представленной на рис. 6 и состоящей из двух участков, один из которых является воздушным зазором. По результирующей характеристике, показанной на рис. 8,б толстой линией 1,2, операцией а-б находят магнитный поток в цепи, а с помощью операций в-г и в-д по магнитным характеристикам 1 и отдельных участков определяют магнитные напряжения U1 и U2 на участках цепи.

1. Используя кривую намагничивания рекомендуемого для соответствующего варианта материала магнитопровода, строят магнитную характериi 4 стику участка 1 длиной l i, представляющую собой зависимость = f (UМ1), где Для этого задаются рядом точек на кривой намагничивания.

2. Аналогичным образом строится магнитная характеристика воздушного зазора i (участок 2), представляющая собой зависимость 2 = f (UМ2).

Учитывая то обстоятельство, что 2 = о, построение прямой линии осуществляется по двум точкам: точке начала координат и точке, координаты которой связаны уравнением где S2 = S1.

3. Строится суммарная магнитная характеристика цепи Для ее построения на одном графике и в одном масштабе наносятся магнитные характеристики 1 = f (UМ1) и 2 = f (UМ2). Сложение осуществляется в направлении оси магнитных напряжений (рис. 8,б), так как участки соединены последовательно.

4. По заданным токам I1, I2, числам витков w1, w2 определяется суммарная МДС обмоток:

5. Используя суммарную магнитную характеристику 1,2 магнитопровода, определяют магнитный поток.

6. Рассчитывают магнитную индукцию в магнитопроводе 7. По магнитным характеристикам 1 и 2 определяют: UМ1 и UM2, а также напряженности магнитного поля соответствующих участков (А/м):

Однофазный двухобмоточный трансформатор испытан в режимах холостого хода и опытного короткого замыкания. Показания электроизмерительных приборов по результатам испытаний приведены в табл. 7.

Последняя, предпоследняя или третья от конца цифра шифра Значения U10, I10, P10, U20 выбираются по последней цифре шифра Значения U1к, I1к, P1к, выбираются по предпоследней цифре шифра Значения cos 2 выбираются по третьей от конца цифре шифра Требуется:

1. Начертить схему исследования трансформатора, пояснить принцип его работы и цель исследования режимов холостого хода и опытного короткого замыкания. 2. Выполнить расчет: сопротивлений «Т»- образной схемы замещения, полной мощности и коэффициента полезного действия в номинальном режиме работы на нагрузку активно-индуктивного характера.

Перед решением данной задачи целесообразно повторить раздел 1.1 рабочей программы, где рассматриваются вопросы особенностей расчета электрических и магнитных цепей переменного тока, а затем переходить к изучению принципа работы трансформатора и его физических процессов, используя для этого литературу, указанную в разделе 1.8.

Основные положения теории трансформаторов можно сформулировать в виде следующих тезисов: 1. При работе трансформатора часть потребляемой им электрической энергии преобразуется в тепло. Эта энергия остается потерянной, и ее отдельные составляющие называются потерями. Различают постоянные потери и переменные потери. Потери считаются постоянными, если они не зависят от величины тока. К ним относятся потери в сердечнике магнитопровода. Потери, зависящие от тока, называются переменными. К ним относятся потери в обмотках трансформатора.

2. Магнитный поток в сердечнике трансформатора при изменении нагрузки в диапазоне от холостого хода до номинального режима остается постоянным и равным магнитному потоку в режиме холостого хода.

3. Постоянство магнитного потока определяет постоянство его намагничивающей силы (МДС). Поэтому всякое изменение тока вторичной обмотки принуждает изменяться ток первичной обмотки, настолько чтобы общая МДС обмоток оставалась неизменной.

4. Схема замещения трансформатора – электрически соединенных активных и реактивных сопротивлений, которая будучи подключена на место реального трансформатора, потребляет такой же ток и имеет одинаковый с ним сдвиг фаз. Соотношения между токами и напряжениями в реальной схеме замещения трансформатора описываются уравнениями одинакового вида. Это позволяет, пользуясь принципом "приведения", выполнить расчет сопротивления одной фазы трансформатора по результатам экспериментального исследования в режимах холостого хода и короткого замыкания. Отметим, что в соответствии с принципом приведения принимают число витков вторичной обмотки w2 приведенного трансформатора равным числу витков первичной обмотки, т. е. полагают коэффициент приведенного трансформатора равным единице:

При этом, чтобы МДС приведенного трансформатора не изменилась и оставалась равной МДС исходного трансформатора, изменяют ток I 2 и напряжение U 2 вторичной обмотки трансформатора:

Это приводит к изменению сопротивлений ( r2, X 2 ), связанных со вторичной обмоткой приведенного трансформатора.

5. Напряжение вторичной обмотки трансформатора зависит от числа ее витков и характера сопротивления нагрузки.

1. Расчет сопротивлений "Т" образной схемы замещения и обмоток трансформатора.

Полное, активное и индуктивное сопротивления (Ом) намагничивающего контура трансформатора вычисляются по формулам Сопротивление короткого замыкания трансформатора, равное суммарному активному сопротивлению обмоток, вычисляют по формулам:

Для расчета сопротивлений обмоток по данным опытного короткого замыкания трансформатор считают приведенным. Параметры приведенной обмотки обозначают штрихом сверху. Для приведенного трансформатора полагают, что мощность электрических потерь (Ом)делятся поровну между обмотками. На основании этого можно записать:

Активное и реактивное сопротивления обмоток вычисляют по формулам:

КТР – коэффициент трансформации, вычисляемой по формуле 2. Расчет полной мощности и коэффициента полезного действия трансформатора.

Напряжение короткого замыкания трансформатора, выраженное в процентах Коэффициент мощности трансформатора в режиме опытного короткого замыкания Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, выраженные в процентах Падение напряжения на внутреннем сопротивлении вторичной обмотки трансформатора, выраженное в процентах где cos2 – коэффициент мощности потребителя.

Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора в номинальном режиме Полная мощность трансформатора S Н U 2 Н I 2 Н, ВА, где I2Н = I2K.

Активная мощность вторичной обмотки трансформатора в номинальном режиме (Вт):

Активная мощность первичной обмотки трансформатора больше активной мощности вторичной обмотки трансформатора на величину потерь (Вт):

Коэффициент полезного действия трансформатора Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, подключенный к трехфазной сети переменного тока частой f = 50 Гц, имеет следующие номинальные данные, приведенные в табл. 8: мощность на валу Р2Н, линейное напряжение U1Н, схема соединения обмоток статора, частота вращения ротора nН, коэффициент мощности cosН, кратность критического КМ и пускового КП моментов.

Требуется:

1. Начертить схему включения двигателя, пояснить принцип его работы и назначение элементов схемы. 2. Определить число пар полюсов обмотки статора; номинальное, критическое пусковое скольжение и соответствующие им моменты на валу; возможность пуска двигателя с номинальной нагрузкой при снижении номинального напряжения на 10 %.

Решение задачи следует начинать после изучения устройства и принципа действия трехфазных асинхронных машин.

Следует обратить особое внимание на электромагнитные процессы, возникающие в асинхронном двигателе как при его пуске, так и в процессе работы.

Векторная диаграмма и схема замещения фазы асинхронного двигателя облегчают изучение его работы и используются при выводе основных уравнений. Эксплуатационные параметры асинхронного двигателя наглядно демонстрируются при помощи механических и рабочих характеристик.

Последняя, предпоследняя или третья от конца дента *) nH 10 об/мин 288 283 278 272 268 146 141 136 Значения P2Н, UH,nH и сх. соединеня выбираются по последней цифре шифра Значения cos Н, КМ и КП выбираются по третьей от конца цифре шифра *) Значение nН необходимо умножить на 10.

Для определения числа пар полюсов обмотки статора воспользуемся формулой, устанавливающей связь синхронной частоты вращения магнитного поля статора n1,( об/мин) с частотой питающего напряжения f и числом пар полюсов обмотки Число пар полюсов р вычислим, приняв n1 = nН, по соотношению:

беря во внимание по конструктивным соображениям только целую часть.

Скольжение ротора в номинальном режиме определяется по формуле:

Вращающий момент на валу, развиваемый двигателем в номинальном режиме вычисляется по формуле где Р2Н выражено в кВт, МН Нм, Скольжение ротора в критическом режиме вычисляется по формуле:

т. е. частота вращения ротора в этом режиме (об/мин) равна Вращающий момент, развиваемый двигателем в критическом режиме работы При пуске двигателя в ход частота вращения ротора nп = 0, поэтому скольжение ротора sп = 1.

Вращающий момент, развиваемый двигателем в момент пуска Величина этого момента определяет возможность пуска двигателя с номинальным моментом, если МП МН, или в режиме холостого хода, с последующим увеличением нагрузки на валу, если МП МН.

Вращающий момент, развиваемый двигателем, пропорционален квадрату приложенного напряжения. При номинальном напряжении эта зависимость определяется выражением.

где СМ постоянный коэффициент, определяемый конструктивными особенностями машины.

Если напряжение на зажимах двигателя изменять, например, в сторону уменьшения, то будет изменяться и величина вращающего момента на валу двигателя. Например, U = 0,9UН, тогда Вычислив величину момента на валу, следует определить значение пускового момента двигателя при пониженном напряжении:

и сделать вывод о возможности пуска двигателя в ход.

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением имеет номинальные данные, приведенные в табл. 10: мощность на валу Р2Н; напряжение UН; частота вращения якоря nН ; коэффициент полезного действия Н; сопротивления цепей якоря RЯ и возбуждения RВ соответственно.

Требуется:

1. Начертить схему включения двигателя пояснить принцип его работы и назначение элементов схемы.

2. Определить сопротивление пускового реостата для условия IП = 2,5IЯН..

Изучение электрических машин постоянного тока надо начинать с их принципа работы и устройства.

Учитывая, что машина постоянного тока обратима, т. е. может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, изучение таких вопросов, как коллектор, реакция якоря, электромагнитный момент и способ возбуждения необходимо рассматривать в сопоставлении для обоих режимов.

Последняя, предпоследняя или третья от конца цифра шифра Значения P2, UH,, nH выбираются по последней цифре шифра Значения RЯ, RВ выбираются по предпоследней цифре шифра Значение Н выбирается по третьей от конца цифре шифра *) Значение nН необходимо умножить на 10.

Изучая работу машин постоянного тока в режиме двигателя, надо обратить особое внимание на пуск, назначение пусковых и регулировочных сопротивлений, способы регулирования частоты вращения якоря и вращающий момент двигателя; в режиме генератора – на самовозбуждение. Характеристики генераторов и двигателей дают наглядное представление об эксплуатационных свойствах электрических машин.

Электрическая мощность Р1Н (Вт ) двигателя в номинальном режиме где Н коэффициент полезного действия двигателя, выраженный в относительных единицах (о. е.).

Ток, потребляемый двигателем, в номинальном режиме от питающей сети Ток, протекающий в цепи обмотки возбуждения Ток, протекающий в цепи якоря двигателя, определяется по уравнению первого закона Кирхгофа Пусковой ток по условию задачи должен составлять 2,5IЯН, что достигается включением в цепь якоря внешнего, по отношению к двигателю пускового реостата. Сопротивление пускового реостата определяется из равенства откуда следует, что Потери (Вт) в обмотке якоря и цепи возбуждения в номинальном режиме работы Вращающий момент (Нм) двигателя в номинальном режиме где Р2Н механическая мощность двигателя, выраженная в кВт.

4.2. Текущий контроль (вопросы для самопроверки, тестовые задания) Тема 1. Репетиционный тест источника ЭДС ?

ляется индуктивность цепи?

Тема 1. Тест сопротивления R ?

ляется емкость цепи?

Тема 2. Репетиционный тест Тема 3. Репетиционный тест Тема 4. Репетиционный тест 1. 100cos37 j100sin 5. 100sin 37 + j100cos III Найдите соответствующую ему 2. 0,8 j 0,6 4. 0,6 j 0,8 5. j1, Тема 4. Тест 1) Дано: = 8e А. Какова алгебрательная форма записи ?

ическая форма записи ?

III синусоиду тока.

Укажите, какая это цепь?

Тема 5. Репетиционный тест 2. На единицу больше числа узлов.

3. Числу ветвей цепи.

Тема 5. Тест Сколько уравнений для расчета цепи методом узловых нанадо составить для пряжений? Их количество равно:

2. На единицу больше числа узлов.

3. Числу ветвей цепи.

Сколько уравнений 10) Каковы ограничения на примененадо составить для ние метода контурных токов?

Тема 6. Тест 1. Цепь находится в режиме резонанса. Как изменится ток I в цепи, если уменьшить емкостное сопротивление?

1 - Уменьшится. 2 - Увеличится. 3 - Не изменится. I 4 – Не достаточно данных для ответа 2. Цепь находится в режиме резонанса. Как изменится ток I в цепи, если уменьшить емкостное сопротивление?

1 - Уменьшится. 2 - Увеличится. 3 - Не изменится. I 4 – Не достаточно данных для ответа.

3. Цепь (рис. 2 ) находится в режиме резонанса. Укажите, какой элемент этой цепи можно изменять, чтобы в ней сохранился резонанс?

1 – Индуктивность. 2 – Емкость. 3. - Сопротивление.

4. Чему равно входное полное сопротивление Z цепи, представленной на рис. первого вопроса?

5. Может ли возникнуть в линейной цепи, содержащей активные и реактивные элементы (индуктивности и емкости), резонанс, если изменять величину напряжения на входе цепи?

6. Для цепи (рис.1) построена векторная диаграмма для режима резонанса. Укажите направление вектора входного напряжения.

1. По направлению тока. 2. Вправо перпендикулярно току I 3. Влево перпендикулярно току 7. Уравнение равновесий напряжений для первой катушки, индуктивно связанной со второй катушкой, имеет вид В каких случаях в уравнении ставится знак (+)?

1. При согласном включении катушек.

2. При встречном включении катушек.

3. Недостаточно данных для ответа.

8. Какие изменения необходимо выполнить, чтобы в уравнении для второй катушки, индуктивно связанной с первой катушкой, устранить ошибки.

1. i1 заменить на i2, 2. i2 заменить на i1, 3. M заменить на L2, 4. M заменить на L1. 5. L1 заменить на L 9. Определить величину коэффициента магнитной связи двух индуктивно связанных катушек, если ХL1 = ХL2 = 12 Ом, ХМ = 6 Ом.

10. Цепь с последовательным соединением двух идеальных (R=0) индуквключении Хсогл = тивно связанных катушек имеет при согласном их 100 Ом, а при встречном включении Хвстр. = 40 Ом. Определить величину сопротивления взаимной индуктивности этих катушек (Ом).

треугол. параллел. звездой последов.

активную мощность двигателя, кВт.

Тема 8. Тест 8.

1. Чему равна постоянная составляющая?

1. Среднему значению несинусоидального напряжения за период.

2. Действующему значению напряжения.

3. Амплитудному значению первой гармоники напряжения.

2. По мере роста номера гармоники амплитуда… 1. Увеличивается.

3. Остается без изменений.

3. От чего зависит состав гармоник?

2. От периода несинусоидального периодического напряжения 3. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

4. Действующее значение несинусоидального тока равно:

1. Среднеквадратичному значению тока за период.

2. Среднему значению тока за период.

3. Амплитудному значению первой гармоники тока.

5. Мгновенное значение несинусоидального тока представлено в виде ряда i 4 3 2 sin(t ) 1,41sin(2t ). Чему равно действующее значение тока?

6. Мгновенное значение несинусоидального тока представлено в виде ряда i 4 4sin(t ) 1,41sin(2t ). Чему равна постоянная составляющая тока?

7. Чему равна активная мощность в цепи при несинусоидальных токе и напряжении?

1. Сумме постоянной мощности и активных мощностей всех гармоник.

2. Активной мощности первой гармоники.

3. Сумме активных мощностей всех гармоник.

4. Постоянной мощности.

8. Известны несинусоидальные ток i и напряжение u на входе цепи:

Чему равна полная мощность?

9. Известны несинусоидальные ток i и напряжение u на входе цепи:

Чему равна постоянная мощность?

10. Для цепи дано u 10 5 2 sint 2 2 sin3t.Определите постоянную составляющую тока на входе цепи.

1. Цепь с последовательным соединением сопротивления R и индуктивности L включается под Требуется указать характер изменения тока во времени i (t) переходном процессе, возникшее после включения 2. Цепь R L (рис 1-го вопроса). Чему равно время переходного процесса, если R =100 Ом, L = 100 мГн?

3. Цепь с последовательным соединением сопротивления R и емкости С включается под Требуется указать характер изменения тока во времени i (t) переходном процессе возникшее после включения 4. Цепь R С (рис 2-го вопроса). Чему равно время переходного процесса, если R =10 Ом, С = 100 мкФ ?

1. 4 с.

5. В какой момент времени следует определять начальные условия?

1. До коммутации.

2. После коммутации.

3. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

6. Как используют законы коммутации при расчете переходных процессов?

1. Для определения начальных условий.

2. Для определения принужденной составляющей процесса.

3. Для определения постоянной времени цепи.

4. Для определения постоянной интегрирования при решении дифференциального уравнения.

5. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

7. Принужденный (установившийся) ток в цепи определяют:

1. До коммутации в момент времени непосредственно предшествующий моменту коммутации.

2. После коммутации в момент времени, непосредственно следующий за моментом коммутации.

3. После коммутации при времени стремящемся, к бесконечности.

4. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

8. Начальные условия используют при расчете переходных процессов:

1. Для определения принужденной составляющей процесса.

2. Для определения постоянной времени цепи.

3. Для определения постоянной интегрирования при решении дифференциального уравнения.

4. Для составления дифференциального уравнения.

9. Укажите, какие две величины являются начальными условиями?

1. Ток в индуктивности и ток в сопротивлении в момент времени, непосредственно прилегающий к моменту коммутации.

2. Ток в индуктивности и ток в емкости в момент времени, непосредственно прилегающий к моменту коммутации.

3. Ток в индуктивности и напряжение на емкости в момент времени, непосредственно прилегающий к моменту коммутации.

4. Напряжение на индуктивности и напряжение на емкости в момент времени, непосредственно прилегающий к моменту коммутации.

10. Влияют ли начальные условия на характер переходных процессов?

3. Влияют только при больших токах в индуктивностях и напряжениях на емкостях.

4. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

сопротивления в точке С.

3. Известны постоянное R = 2 Ом, вольтамперная характеристика нелинейного 5. Если в замкнутом ферромагнитном сердечнике с воздушным зазором уменьшить только длину зазора. Что произойдет с магнитным сопротивлением?

1 – уменьшится, 2 – увеличится, 3 – не изменится, 4 – не достаточно данных для ответа.

6. Дано: напряженность магнитного поля Н = 200 А/м, длина замкнутого магнитопровода l = 0,4 м, постоянный ток через обмотку I = 2 А. Определить число витков обмотки.

7. По какой формуле определяется магнитное напряжение?

8. Что произойдет с магнитным потоком в сердечнике, если бы магнитная проницаемость этого сердечника уменьшилась?

1 – уменьшится, 2 – увеличится, 3 – не изменится, 4 – не достаточно данных для ответа.

9. Во втором и третьем стержнях магнитопровода потоки соответственно равны Ф2 = 3 Вб, Ф3 = 1 Вб.

Определить поток Ф1.

10. По какой формуле рассчитывается магнитное сопротивление RM магнитопровода?

1. Определите величину статического сопротивления в при токе I = 2 А 2. Определите величину дифференциального сопротивления при I = 2 А Известны постоянное R = 2 Ом, вольтамперная характеристика нелинейного сопротивления. Определить 4. Какая из кривых намагничивания в указанных точках имеет наименьшую магнитную проницаемость?

6. Какая формула верна для определения относительной магнитной проницаемости ?

7. Если увеличить магнитное сопротивление зазора. Что произойдет с магнитным потоком рассеяния?

1. Уменьшится. 2. Увеличится. 3. Не изменится 4. Не достаточно данных для ответа.

8. Какой закон лежит в основе первого закона для магнитных цепей?

9. Какой закон лежит в основе второго закона для магнитных цепей?

1. Какой магнитный поток называется потоком рассеяния?

1. Поток, у которого часть пути проходит вне сердечника по воздуху.

2. Поток, у которого весь путь проходит вне сердечника по воздуху.

3. Поток, у которого весь путь проходит по сердечнику.

2. Укажите правильную формулу для определения потокосцепления.

3. С какой целью используют в дросселе сердечник, изготовленный из ферромагнитных сталей?

1. Из конструктивных соображений.

2. Для увеличения магнитного потока.

3. Для увеличения магнитного сопротивления.

4. Для уменьшения потерь мощности в сердечнике.

4. Уравнение, описывающее электромагнитные процессы в дросселе, имеет вид u Ri. Укажите, какой процесс отражает сопротивление R?

1. Потери мощности в активном сопротивлении обмотки.

2. Потери мощности в ферромагнитном сердечнике.

3. Потери мощности в активном сопротивлении обмотки и ферромагнитном сердечнике.

5. Что является причиной нелинейных свойств дросселя?

1. Ферромагнитный сердечник.

2. Активное сопротивление обмотки.

3. Сопротивление индуктивности рассеяния.

6. Какой вектор на векторной диаграмме указывает на падение напряжения на сопротивлении обмотки?

7. Какой вектор на векторной диаграмме указывает на падение напряжения на сопротивлении 8. Какой вектор на векторной диаграмме указывает 9. Какой элемент на схеме замещения дросселя 10. Какой элемент на схеме замещения дросселя обусловлен наличием потока рассеяния.

1. Каковы условии снятия внешней характеристики однофазного трансформатора U 2 f ( I 2 ) ?

2. Какой режим работы трансформатора позволяет точно определить коэффициент трансформации?

1. Режим холостого хода 2. Нагрузочный режим.

3. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

3. В каких режимах может работать силовой трансформатор?

1. В режиме холостого хода 2. В нагрузочном режиме.

3. Во всех перечисленных режимах 4. У однофазного трансформатора номинальное напряжение и ток в первичной обмотке U 1 220 В, I 1 20 А; во вторичной обмотке - U 2 440 В, I 2 10 А. Какой это трансформатор?

1. Понижающий.

2. Повышающий.

3. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

5. У однофазного трансформатора номинальное напряжение и ток в первичной обмотке U 1 660 В, I 1 10 А; во вторичной обмотке - U 2 220 В, I 2 30 А. Какой это трансформатор?

1. Понижающий.

2. Повышающий.

3. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

6. Какие законы лежат в основе принципа действия трансформатора?

1. Закон Кирхгофа.

3. Закон электромагнитной индукции.

7. Чему равно напряжение на первичной обмотке трансформатора в соответствии с уравнением электрического состояния?

1. ЭДС, наводимой в витках обмотки основным магнитным потоком.

2. Падением напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки.

3. Падением напряжения на контактах.

4. ЭДС рассеяния первичной обмотки.

5. Падением напряжения на нагрузке.

8. Режим холостого хода позволяет определить:

1. Cопротивление первичной обмотки.

2. Сопротивление вторичной обмотки.

3. Индуктивность рассеяния первичной обмотки.

4. Индуктивность рассеяния вторичной обмотки.

5. Коэффициент трансформации.

9. Режим короткого замыкания позволяет определить.

1. Cопротивления первичной и вторичной обмоток.

2. Номинальное напряжение первичной обмотки.

3. Потери мощности в магнитопроводе.

4. Номинальный ток в первичной обмотке.

10. Что влияет на потери мощности в сердечнике?

1. Ток нагрузки.

2. Частота входного напряжения.

3. Индуктивность рассеяния вторичной обмотки.

Тема 13. Тест 1. Определить частоту вращения магнитного поля статора n1 АД, если число пар полюсов 1. n1 = 3000 об/ мин.

2. n1 = 2000 об/ мин.

3. n1 = 1500 об/ мин.

4. n1 = 1000 об/ мин.

2. С какой целью АД с фазным ротором снабжают контактными кольцами и щетками?

1. Для соединения ротора с регулировочным реостатом.

2. Для соединения статора с регулировочным реостатом.

3. Для подключения двигателя к электрической сети.

3. Частота вращения асинхронного двигателя n1 = 1000 об/мин. Частота вращения ротора n2 = 950 об/мин. Определить скольжение.

4. Чему равен КПД асинхронного двигателя в режиме холостого хода?

3. Для ответа на вопрос недостаточно данных.

5. Как изменить направление вращения магнитного поля статора АД?

1. Достаточно изменить порядок чередования всех трех фаз.

2. Достаточно изменить порядок чередования всех двух фаз.

3. Это невозможно.

6. Частота вращения магнитного поля асинхронного двигателя n1 = 1500 об/мин.

Частота вращения ротора n2 = 1470 об/мин. Определить скольжение s.

4. Для решения задачи недостаточно данных 7. Как называется основная характеристика АД?

1. Внешняя характеристика.

2. Механическая характеристика.

3. Регулировочная характеристика.

8. Почему магнитопровод статора АД набирают из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга?

1. Для уменьшения потерь мощности от перемагничивания.

2. Для уменьшения потерь мощности на вихревых токах.

1. Из конструктивных соображений.

9. Как изменится ток в обмотке ротора АД при увеличении механической нагрузки на валу?

1. Увеличится.

2. Не изменится.

3. Уменьшится.

10. Определите скольжение трехфазного АД, если известно, что частота вращения ротора n2 отстает от частоты вращения магнитного поля n1 на об/ мин (n1 = 1000) 1. Синхронные двигатели относятся к двигателям:

1. С регулируемой частотой вращения;

2. С нерегулируемой частотой вращения;

3. Со ступенчатым регулированием частоты вращения.

2. Включение синхронного генератора в энергосистему производится:

1. В режиме холостого хода.

2. В рабочем режиме.

3. В режиме короткого замыкания.

3. К какому источнику электрической энергии подключается обмотка статора СД?

1. К источнику постоянного тока.

2. К источнику однофазного переменного тока.

3. К источнику трехфазного переменного тока.

4. При работе синхронного генератора электромагнитный момент является?

1. Вращающимся.

2. Тормозящим.

3. Нулевым.

5. В качестве каких устройств используются синхронные машины?

1. Генераторы.

2. Двигатели.

3. Синхронные компенсаторы.

4. Все перечисленные 6. Каким способом можно изменять в широких пределах коэффициент мощности у синхронного двигателя?

1. Воздействуя на ток в обмотке статора.

2. Воздействуя на ток возбуждения.

3. Это сделать невозможно.

7. С какой скоростью вращается ротор синхронного генератора?

1. С той же скоростью, что и магнитное поле статора.

2. Со скоростью, большей скорости вращения магнитного поля токов статора.

3. Со скоростью, меньшей скорости вращения магнитного поля токов статора.

8. С какой целью на роторе СД размещают дополнительную короткозамкнутую обмотку?

1. Для увеличения вращающего момента.

2. Для пуска двигателя 3. Для регулирования скорости.

4. Для увеличения коэффициента мощности.

9. Синхронные компенсаторы в режиме перевозбуждения потребляют из сети:

1. Индуктивный ток.

2. Емкостной ток.

3. Активный ток.

10. С какой целью используют синхронные компенсаторы?

1. Для увеличения коэффициента мощности.

2. Для синхронизации частоты в системах с малой мощностью.

3. Для компенсации емкостного тока в сети.

Тема 15. Тест 1. Генератор постоянного тока смешанного возбуждения это генератор, имеющий:

1. Параллельную обмотку возбуждения.

2. Последовательную обмотку возбуждения.

3. Последовательную и параллельную обмотки возбуждения.

4. Независимую обмотку возбуждения.

2. Генератор постоянного тока с самовозбуждением – это генератор, у которого обмотки возбуждения питаются:

1. От независимого источника питания.

2. От напряжения самого генератора.

3. От аккумуляторной батареи.

3. Характеристика холостого хода генератора с независимым возбуждениемэта зависимость:

4. Пусковой ток двигателя постоянного тока превышает номинальный ток из-за:

1. Отсутствия противоЭДС в момент пуска.

2. Большого сопротивления обмотки возбуждения 3. Малого сопротивления обмотки возбуждения.

4. Для ответа на вопрос не достаточно данных.

5. Номинальный ток двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением равен 20 ампер. Чему равен ток обмотки возбуждения?

6. Сердечник якоря МПТ набирают из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга:

1. Для уменьшения потерь мощности от перемагничивания и вихревых токов.

2. Из конструктивных соображений.

3. Для уменьшения магнитного сопротивления потоку возбуждения.

7. Каково назначение реостата в цепи возбуждения генератора постоянного тока?

1. Регулировать напряжение на зажимах генератора.

2. Регулировать скорость вращения якоря.

3. Регулировать ток нагрузки.

4. Ограничивать пусковой ток.

8. Каково назначение реостата в цепи возбуждения двигателя постоянного тока?

1. Регулировать напряжение на зажимах.

2. Регулировать скорость вращения якоря.

3. Регулировать ток нагрузки.

4. Ограничивать пусковой ток.

9. Механическая характеристика ДПТ последовательного возбуждения:

1. Мягкая.

2. Жесткая.

3. Для ответа на вопрос не достаточно данных.

10. Номинальный ток двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением равен I ном = 50 А. Чему равен ток обмотки возбуждения?

Тема 16. Тест 1. Электрические измерения проводятся в соответствии … 1. С государственными эталонами, 2. С международными, 3. Не учитывают государственные и международные эталоны.

2. Как обычно производится индикация показаний в аналоговых приборах?

1. Посредством стрелки.

2. Посредством цифрового дисплея.

3. Посредством цифрового дисплея и стрелки.

3. Какой основной блок присутствует в цифровых приборах?

1. Аналого- цифровой преобразователь.

4. Что измеряют измерители полных сопротивлений.

1. Емкость конденсатора.

2. Сопротивление резистора.

3. Индуктивность катушки индуктивности.

4. Полное сопротивление (импеданс) соединения конденсатора или катушки индуктивности с резистором.

5. Все перечисленное в пунктах 1, 2, 3, 4, 5.

5. На каком принципе устроены магнитоэлектрические приборы?

1. Используется сила взаимодействия магнитного поля с током в витках обмотки подвижной части.

2. Используется тепловой эффект тока.

3. Используется соотношение между током и напряжением согласно закону Ома.

6. Сколько «плеч» имеет электрическая схема измерительного моста?

7. Какое значение указывают приборы при измерении переменных токов и напряжений?

1 – амплитудное, 2 – действующее, 3 - среднее 4 - мгновенное.

8. Какая формула верна для определения электрической энергии W?

9. В каких единицах измеряется энергия?

10. Какие обмотки содержит индукционный счетчик электроэнергии?

1 - только токовую 2 - только обмотку напряжения 3 - обмотки напряжения и токовую.

Вопросы, подлежащие к изучению, для соответствующей специальности отмечены знаком +. Шифр специальности студента и соответствующий номер, который указан ниже, приведен в предисловии в разделе 1. «Информация о дисциплине» на стр. 5.

Электрический ток и напряжение. Мгновенная мощность.

Идеальные элементы – сопротивление, индуктивность, емкость Соотношение между током и напряжением в идеальных элементах цепи Закон Ома и законы Кирхгофа для цепей постоянного тока 5 Расчет простых цепей постоянного тока ++++++++ Расчет сложных цепей постоянного тока непосредственно по 1-му и 2-му законам Кирх- + + + + + + + + 7 Баланс мощностей цепи постоянного тока ++++++++ 8 Векторные диаграммы и их применение к ++++++++ расчету цепей синусоидального тока Действующие значения синусоидальных токов и напряжений 10 Элементы в цепи синусоидального тока ++++++++ Цепь с последовательным соединением R, L, C при синусоидальном напряжении Цепь с параллельным соединением R, L, C при синусоидальном напряжении 13 Мощность цепи синусоидального тока ++++++++ Комплексный метод расчета простых цепей синусоидального тока Метод узловых напряжений (узловых потенциалов) Баланс мощностей цепи синусоидального Резонанс в последовательной цепи из элементов R, L,C (резонанс напряжений) Резонанс в параллельной цепи из элементов R, L,C (резонанс токов) Особенности расчета цепей синусоидального тока при наличии взаимных индуктивностей Цепь с трансформаторной связью между катушками 25 Соединение трехфазной цепи треугольником + + + + + +++ Расчет линейных цепей с несинусоидальными ЭДС Классический метод расчета переходных процессов Расчет переходных процессов в цепях Расчет переходных процессов в цепях с одним накопителем энергии – емкостью Нелинейные электрические элементы и их параметры Графический метод расчета простых нелинейных цепей постоянного тока 34 Законы и параметры магнитных цепей ++++++++ Электромагнитные процессы в катушке с 35 ферромагнитным сердечником (уравнение и +++++ схема замещения) Назначение и принцип действия трансформатора Режимы холостой ход и короткое замыкание трансформатора Векторная диаграмма и схема замещения трансформатора Внешняя характеристика трансформатора и Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя Пуск асинхронных двигателей 44 Устройство и принцип действия синхронной ++ Внешние характеристики синхронного генератора и включение их на параллельную на- + + 47 Синхронные компенсаторы Устройство и принцип действия машин постоянного тока Механическая характеристика двигателя постоянного тока и способы регулирования его + ++ частоты вращения

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ТРЕНИРОВОЧНЫЕ ТЕСТЫ ТЕКУЩЕГО

КОНТРОЛЯ

Раздел, тема Номер вопроса / Номера правильных ответов теста 10 Раздел 5, тема дать ответ.

Знак «« означает, что указанный тест не будет дан студенту.

1. Информация о дисциплине ……………………………………… 1.2. Содержание дисциплины…………………………………………….. 2. Рабочие учебные материалы…………………………………….

2.2. Тематический план дисцирлины……………………………………… 2.3. Структурно-логическая схема дисциплины…………………………. 2.4. Временной график изучения дисциплины…………………………… 2.6. Рейтинговая система оценки знаний…………………………………. 3. Информационные ресурсы дисциплины…………………….. 3.1. Библиографический список………………………………………….. Раздел 1. Основы теории электрических цепей…………………………. Раздел 2. Методы расчета электрических цепей ……………………… Раздел 3. Резонанс, индуктивно связанные цепи и трехфазные цепи…… Раздел 4. Несинусоидальные токи, напряжения и переходные процессы Раздел 5. Нелинейные электрические и магнитные цепи ……………… Раздел 6. Электрические машины ……………………………………….. Раздел 7. Электрические измерения и приборы ………………………… Глоссарий…………………………………………………………………… 3.3. Технические и программные средства обеспечения дисциплины…. 3.5. Практические занятия…………………………………………..…….. 4. Блок контроля освоения дисциплины……………………..

4.1. Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению………………………………………………………………..                                        Редактор И.Н. Садчикова                                                                    Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11. Северо - Западный государственный заочный технический университет Изд-во СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов