Общие методы по выполнению и оформлению расчетно-графической работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

_______________________________

ГОУВПО

_______________________________

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

______________________________

КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

_____________________________________________________

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ,

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА,

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА,

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Программа, методические указания и задания

Для выполнения РГР

ВОРОНЕЖ

УДК 621.3 (075.8)

Теоретические основы электротехники, общая электротехника и электроника, электротехника и электроника, основы электропривода [Текст]: программа, метод. указания и задания к контр. работе / Воронеж. гос. технол. акад.; Сост. В. В. Шитов, В. А. Хомяк., Н.В. Прибылова – Воронеж: ВГТА, 2013. –

Приведены программы курсов теоретические основы электротехники, общая электротехника и электроника, электротехника и электроника, основы электропривода, методические указания по решению задач и задания к контрольным работам.

Библиогр.: 4 назв.

Составители: профессор В.В. ШИТОВ, доцент В.А. ХОМЯК, доцент Н.В. ПРИБЫЛОВА

Научный редактор профессор В.В. ШИТОВ

Рецензент доцент В.В. КАРТАВЦЕВ

(Воронежский государственный аграрный университет)

Печатается по решению

редакционно-издательского совета

Воронежской говударственной технологической академии

© Шитов В.В., Хомяк В.А.,

Прибылова Н.В., 2013

© ГОУВПО, «Воронеж., гос.

технол. акад.», 2013

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежской государственной технололгической академии, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия академии запрещаетмя.

Общие методы по выполнению и оформлению расчетно-графической работы

Расчетно-графическая работа (РГР) составлена в соответствии с рабочими программами для технологических (неэлектротехнических) специальностей. Она содержит 9 задач по следующим разделам курса: однофазные электрические цепи синусоидального тока; трехфазные цепи; трансформаторы; электрические машины; электропривод; электроника.

РГР состоит из двух частей. В первой части приведены условия и варианты задач. Вторая часть содержит методические указания к решению этих задач. В заданиях на выполнение РГР к каждой задаче дается таблица с числовыми и схемными вариантами.

В РГР №1 входят задачи: 1, 2, 3, 4.

В РГР № 2 входят задачи: 5, 6, 7, 9.

РГР выполняется в отдельной тетради, на обложке которой должны быть указаны название, вариант, группа и ФИО студента. На каждой странице нужно оставлять поля шириной 2-3 см для замечаний преподавателя. Текст, формулы и математические расчеты следует писать четко и аккуратно. Электрические схемы должны вычерчиваться с соблюдением условных графических изображений электротехнических элементов. Графики и векторные диаграммы должны выполняться на миллиметровой бумаге, а затем вклеиваться в тетрадь, либо на листе ученической тетради в клетку.

В конце работы студент ставит свою подпись и дату выполнения. Если по работе имеются замечания, то необходимые исправления делаются в той же тетради после заключения преподавателя.

Работа, выполненная не по своему варианту, в неполном объеме или небрежно оформленная, к проверке не принимается.

Условия и варианты задач

Задача 1. Для разветвленной электрической цепи постоянного тока (рис.1) по заданным сопротивлениям и ЭДС определить:

а) токи во всех ветвях методом непосредственного применения законов Кирхгофа;

б) токи во всех ветвях методом контурных токов;

в) проверить баланс мощностей.

Таблица 1

Рис.1. Схема к задаче 1

Задача 2. В цепи рис.2 активные и реактивные сопротивления в параллельных ветвях соответственно равны R₁, X₁; R₂, X₂, сопротивления в неразветвленной части цепи R₀, X₀. Напряжение на зажимах цепи равно U. Определить методом комплексных чисел показания амперметра (электромагнитной системы) и обоих ваттметров. Составить баланс активных и реактивных мощностей. Построить векторную диаграмму.

Таблица 2

Рис. 2. Схема к задаче 2 Рис. 3. Схема к задаче 3

Задача 3. К трехфазной линии с линейным напряжением U_Л подключена группа однофазных приемников, соединенных по схеме «звезда» с нейтральным проводом (рис. 3). Комплексное сопротивление фаз не симметричного приемника задано. Сопротивление нейтрального провода пренебрежимо мало. Определить: а) фазные и линейные токи в приемнике, соединенном звездой; б) активную, реактивную и полную мощности на зажимах линии. Построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Пользуясь векторной диаграммой токов, определить показания каждого из амперметров.

Таблица 3

Задача 4. Подъемный электромагнит имеет подковообразный магнитопровод прямоугольного сечения (рис. 4). Материал магнитопровода и якоря – электротехническая сталь. На среднем стержне расположена катушка, состоящая из w витков. Между краями стержней магнитопровода и якорем предусматриваются воздушные зазоры длиной l₀ = 0,5 мм. Электромагнит должен развивать подъемную силу Q. Определить требуемое значение тока в катушке.

Указания: 1. Подъемная сила электромагнита (на один полюс сердечника) выражается формулой , где s – площадь поперечного сечения воздушного зазора под полюсом. 2. Воспользоваться кривой намагничивания на рис. 5.

Таблица 4

Задача 5. Трехфазный трансформатор характеризуется следующими данными: номинальная мощность S_н; высшее линейное напряжение U_1н; низшее линейное напряжение U_2н; мощность потерь холостого хода Р_х; изменение напряжения при номинальной нагрузке и cosj₂=1 DU %; напряжение короткого замыкания u_к; схема соединения обмоток Y/Y. Определить: а) фазные напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе; б) коэффициент трансформации; в) номинальные токи в обмотках трансформатора; г) активное и реактивное сопротивления фазы первичной и вторичной обмоток; д) КПД трансформатора при cosj₂=0,8 и cosj₂=1 и коэффициент загрузки b=0,5; 0,8. Построить векторную диаграмму для одной фазы нагруженного трансформатора при активно-индуктивной нагрузке (cosj₂<1).

Указание. Принять, что в опыте короткого замыкания мощность потерь распределяется поровну между обмотками.

Таблица 5

Задача 6. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением характеризуется следующими номинальными величинами: напряжение U_н; мощность на валу Р_н; частота вращения якоря п _н; КПД h_н; сопротивление цепи якоря R_я; сопротивление цепи возбуждения R_в. Определить: а) частоту вращения якоря при холостом ходе; б) частоту вращения якоря при номинальном моменте на валу двигателя и включении в цепь якоря добавочного сопротивления, равного 3R_я. Построить естественную и реостатную механические характеристики п(М) электродвигателя.

Указание. Реакцией якоря и током холостого хода якоря пренебречь.

Таблица 6

Задача 7. Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором питается от сети с линейным напряжением 380 В. Величины, характеризующие номинальный режим двигателя: мощность на валу Р_2н; частота вращения ротора п _2н; коэффициент мощности cosj_н; КПД h_н. Обмотки фаз статора соединены звездой. Кратность критического момента относительно номинального К_М=М_к/М_н. Определить: а) номинальный ток в фазе обмотки статора; б) число пар полюсов обмотки статора; в) номинальное скольжение; г) номинальный момент на валу ротора; д) критический момент; е) критическое скольжение (пользуясь формулой ); ж) значения моментов, соответствующие значениям скольжения: s_н; s_к; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 (по формуле п.е); з) пусковой момент при снижении напряжения в сети на 10 %. Построить механическую характеристику п(М) электродвигателя.

Таблица 7

Задача 8. Металлорежущий станок приводиться во вращение АД. Момент на валу двигателя за цикл работы станка изображается нагрузочной диаграммой (рис. 6). Допустимая для двигателя кратность максимального момента К_М=М_max/М_н. Номинальная частота вращения ротора двигателя п _н. Интервал между циклами t₀=0,5 мин. Определить: а) необходимую мощность ЭД по условиям нагрева (исходя из среднеквадратичной мощности) и допустимой перегрузки; б) энергию, потребляемую из сети ЭД, за один цикл работы станка.

Указание. Изменением скольжения пренебречь.

Таблица 8

Задача 9. Провести графоаналитическое исследование режима работы в классе А и определить основные параметры транзисторного усилительного каскада в схеме с ОЭ при одном источнике питания Е_к с автоматическим смещением и эмиттерной стабилизацией рабочего режима, т.е. с последовательной отрицательной обратной связью по постоянной состовляющей эмиттерного тока, проходящего через R_э (см. рис. 19, 20).

Тип биполярного транзистора для каскада выбрать по своему варианту шифра из табл. 11, а семейство статических выходных вольт-амперных характеристик и одну входную характеристику при U_кэ = -5 В взять по рис. 21-33, некоторые предельно-допустимые параметры транзистора – из табл. 11 или справочника. Рабочая температура транзисторов находится в пределах 20-30 °С.

Определить К_i, К_u, R_p, b, R_{вх. каск}, R_{вых. каск}, R_к = R_н, R_б = (R₁||R₂), R_э, Е_к, С_э, С_p, I_б0, I_к0, I_э0, I_дел, U_бе0, U_ке0 ± U_{m вх} ± U_{m вых}.