Методические рекомендации по решению задач

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРМСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

«Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Наименование дисциплины ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Квалификации выпускника Бакалавр

Пермь 2015 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ …………………………………………………………
2. ПРОМЕЖУТОЧНАЯ АТТЕСТАЦИЯ…………………………………………...
3. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………..
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ……………..
ЗАДАЧА №1 «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»……...
ЗАДАЧА №2 «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»……...
ЗАДАЧА №3 «РАСЧЕТ И ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ И ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ»..................................................................................................
ЗАДАЧА №4 «РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ СО СМЕШАННЫМ СОЕДИНЕНИЕМ СОПРОТИВЛЕНИЙ»………………...
ЗАДАЧА №5 «РАСЧЕТ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»…………………………………………………………………………
ЗАДАЧА №6 «РАСЧЕТ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»…………………………………………………………………………
5. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ НА ЗАЧЕТ……………………………………………

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Работа по подготовке контрольной работы начинается с выбора варианта работы и подбора литературы. Студент должен внимательно ознакомится с предлагаемым списком задач по основным разделам курса и рекомендательным списком литературы. Студент может также самостоятельно подобрать необходимую литературу.

Объем работы (по выбору машинописный или от руки): Текст контрольной работы, написанной от руки по объему должен быть в пределах стандартной ученической тетради, т.е. 12 листов или 24 страницы. Машинописный текст в пределах от 10 до 15 страниц стандартного формата.

Оформление работы: Контрольная работа должна быть написана аккуратно, разборчиво, с соблюдением элементарных требований по ее оформлению. В ней должны присутствовать:

1) титульный лист;

2) содержание (перечисление всех задач);

3) содержательная часть.

Вариант контрольной работы выбирается студентом по № в списке журнала учебной группы.

Правильно рассчитанная на 100% и оформленная работа оценивается «отлично». Если оформление работы не соответствует требованиям (нет пояснения к расчетам, схема выполнена без соблюдения ГОСТа, не указаны направления токов) или допущена ошибка, незначительно искажающая результат расчета, то работа оценивается на «хорошо».

Если процент правильности решения менее 60% либо допущены грубые ошибки в оформлении работа оценивается «неудовлетворительно» и возвращается студенту на доработку. Во всех остальных случаях работа оценивается «удовлетворительно».

Условием допуска к зачету является положительная оценка работы.

ПРОМЕЖУТОЧНАЯ АТТЕСТАЦИЯ

Задание для экзаменующегося

Внимательно прочесть задания экзаменационного билета. На подготовку ответа дается 40 минут. Если для ответа необходимы справочные данные, схемы, рисунки с устройством электроизмерительных приборов, то студент может ими воспользоваться, они предоставляются экзаменатором. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРУГИХ СПРАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ТОМ ЧИСЛЕ СОТОВЫХ ТЕЛЕФОНОВ ЗАПРЕЩЕНО.

Условия проведения зачета

Зачёт является формой промежуточной аттестации и проводится в сроки, установленные учебным планом, и определяемые календарным учебным графиком образовательного процесса.

На зачете студенты должны показать: владение соответствующими электротехническими методами и приемами решения задач; четкое знание основных формул учебных разделов дисциплины; уверенное владение основными умениями и практическими навыками, предусмотренными программой, умение применять их при решении задач, сборке электрических цепей; знание теоретических основ и положений электрических цепей.

Сдача зачета организуется в форме устного ответа на два теоретических вопроса. Количество экзаменационных билетов – 30 шт.

При подготовке к ответу на задания экзаменационного билета, экзаменующийся может пользоваться справочными данными, схемами выпрямителей, рисунками с устройством электроизмерительных приборов, макетами электрических машин, расположенными на столе преподавателя.

Итогом зачета является оценка «зачтено», «не зачтено». При неудовлетворительной оценке обучающийся имеет право на пересдачу сдаче в последний день сессии (день пересдачи).

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основные источники:

1 Петленко, Б. И. Электротехника и электроника [Текст]: учебник / Б. И. Петленко, Ю. М. Иньков, А. В. Крашенинников и др.; Под ред. Ю.М. Инькова. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия»,2012.-368 с.- ISBN 978-5-7695-8358-2

Дополнительные источники:

1 Евдокимов, Ф. Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: учебник для студентов образовательных учреждений сред. проф. Образования / Ф. Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 560 с.- 20000экз. – ISBN 5-7695-1106-0

Электронные образовательные ресурсы:

1 Электротехника (постоянный ток): компьютерная обучающая программа [Электронный ресурс]. М.: ГОУ «УМЦ ЖДТ», 2001.

2 Компьютерная обучающая программа по составлению электрических схем «Начало электроники» [Электронный ресурс]. Учебная лаборатория Компьютерного моделирования механико-математического факультета НИИ механики и математики Казахского государственного национального университета имени аль-Фараби. 2000.

Интернет-ресурсы:

1 Видеокурс «Электротехника и электроника». Форма доступа: www.eltray.com

2 Свободная энциклопедия. Сайт. Форма доступа: http://ru.wikipedia.org

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

ЗАДАЧА №1 «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

Образец задания и решения

R₁ R₂ R₃ Задание

В цепи известны напряжения U₂=30 B, U₃=10 B, U₁=20 B и величина сопротивления R₁=10 Oм. Определить эквивалентное сопротивление и ток цепи, величину напряжения на зажимах цепи и сопротивления R₂, R₃.

Решение

1 Напряжение на зажимах цепи

U_ОБЩ=U₁+U₂+U₃=20+30+10=60 Ом

2 Ток цепи

3 Величины сопротивлений

Карточки-задания (варианты)

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=30 B, U₂=10 B, U₃=20 B и величина сопротивления R₁=10 Oм. Определить эквивалентное сопротивление и ток цепи, величину напряжения на зажимах цепи и сопротивления R₂, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=15 B, U₂=40 B, U₃=25 B и величина сопротивления R₁=15 Oм. Определить эквивалентное сопротивление и ток цепи, величину напряжения на зажимах цепи и сопротивления R₂, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=40 B, U₂=15 B, U₃=35 B и величина сопротивления R₃=7 Oм. Определить эквивалентное сопротивление и ток цепи, величину напряжения на зажимах цепи и сопротивления R₁, R₂.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=10 B, U₂=50 B, U₃=60 B и величина сопротивления R₂=5 Oм. Определить эквивалентное сопротивление и ток цепи, величину напряжения на зажимах цепи и сопротивления R₁, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=60 B, U₂=20 B, U₃=70 B и величина сопротивления R₂=20 Oм. Определить эквивалентное сопротивление и ток цепи, величину напряжения на зажимах цепи и сопротивления R₁, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=36 B, U₃=42 B, величина сопротивления R₂=13 Oм и ток цепи I=6 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на зажимах цепи и на резисторе R₂, сопротивления R₁, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=30 B, U₂=50 B, величина сопротивления R₃=6 Oм и ток цепи I=2 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на зажимах цепи и на резисторе R₃, сопротивления R₁, R₂.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=15 B, U₂=30 B, величина сопротивления R₃=10 Oм и ток цепи I=3 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на зажимах цепи и на резисторе R₃, сопротивления R₁, R₂.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=100 B, величина сопротивлений R₂=15 Oм, R₃=10 Ом и ток цепи I=2 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на каждом резисторе, сопротивление R₁.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=200 B, величина сопротивлений R₂=10 Oм, R₃=30 Ом и ток цепи I=4 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на каждом резисторе, сопротивление R₁.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=120 B, величина сопротивлений R₁=5 Oм, R₂=3 Ом и ток цепи I=2 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на каждом резисторе, сопротивление R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=240 B, величина сопротивлений R₂=5 Oм, R₃=25 Ом и ток цепи I=6 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на каждом резисторе, сопротивление R₁.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=30 B, величина сопротивлений R₁=2 Oм, R₃=6 Ом и ток цепи I=3 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на каждом резисторе, сопротивление R₂.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₂=40 B, U₃=60 B, величина сопротивления R₁=3 Oм и ток цепи I=10 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на зажимах цепи и на резисторе R₁, сопротивления R₂, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения U₁=20 B, U₂=40 B, величина сопротивления R₃=10 Oм и ток цепи I=4 А. Определить эквивалентное сопротивление, величину напряжения на зажимах цепи и на резисторе R₃, сопротивления R₁, R₂.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=32 B, напряжение на резисторе U₃=6 B, величина сопротивления R₂=5 Oм и эквивалентное сопротивление Rэкв = 16 Ом. Определить ток цепи, сопротивления R₁, R₃, напряжения на резисторах R₁, R₂.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=150 B, эквивалентное сопротивление Rэкв=30 Ом, сопротивления резисторов R₁=15 Oм, R₂=2 Ом. Определить величину напряжения на каждом резисторе, сопротивление R₃, ток цепи.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение U₃=21 B, ток цепи I=3 А, эквивалентное сопротивление Rэкв=120 Ом, сопротивление резистора R₁=1 Oм. Определить величину напряжения на зажимах цепи, на резисторах R₁, R₂, сопротивления R₂, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение U₂=10 B, ток цепи I=2 А, эквивалентное сопротивление Rэкв=16 Ом, сопротивление резистора R₁=3 Oм. Определить величину напряжения на зажимах цепи, на резисторах R₁, R₃, сопротивления R₂, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=360 B, эквивалентное сопротивление Rэкв=18 Ом, сопротивление резисторов R₁=3 Oм, R₃=7 Ом. Определить величину напряжения на всех резисторах, сопротивление R₂, ток цепи.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=100 В, на резисторе U₁=20 B, эквивалентное сопротивление Rэкв=10 Ом, сопротивление резистора R₃=3 Oм. Определить величину напряжения на резисторах R₂, R₃, сопротивления R₁, R₂, ток цепи.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение U₁=15 B, ток цепи I=3 А, эквивалентное сопротивление Rэкв=25 Ом, сопротивление резистора R₂=10 Oм. Определить величину напряжения на зажимах цепи, на резисторах R₂, R₃, сопротивления R₁, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах цепи U=92 B, эквивалентное сопротивление Rэкв=46 Ом, сопротивления резисторов R₂=12 Oм, R₃=18 Ом. Определить величину напряжения на всех резисторах, сопротивление R₁, ток цепи.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения на зажимах цепи U=150 B и U₂=60 В, эквивалентное сопротивление Rэкв=15 Ом, сопротивление резистора R₁=3 Oм. Определить величину напряжения на резисторах R₁, R₃, сопротивления R₂, R₃, ток цепи.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение U₃=9 B, ток цепи I=3 А, эквивалентное сопротивление Rэкв=300 Ом, сопротивление резистора R₂=7 Oм. Определить величину напряжения на зажимах цепи, на резисторах R₁, R₂, сопротивления R₁, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=140 B, эквивалентное сопротивление Rэкв=28 Ом, сопротивление резисторов R₁=7 Oм, R₃=8 Ом. Определить величину напряжения на всех резисторах, сопротивление R₂, ток цепи.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение U₂=21 B и на зажимах цепи U=60 Ом, ток цепи I=3 А, эквивалентное сопротивление Rэкв=120 Ом, сопротивление резистора R₁=1 Oм. Определить величину напряжения на зажимах цепи, на резисторах R₁, R₂, сопротивления R₂, R₃.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение U₁=20 B, ток цепи I=2 А, эквивалентное сопротивление Rэкв=16 Ом, сопротивление резистора R₃=2 Oм. Определить величину напряжения на зажимах цепи, на резисторах R₂, R₃, сопротивления R₁, R₂.

R₁ R₂ R₃

В цепи известно напряжение на зажимах U=80 B, эквивалентное сопротивление Rэкв=16 Ом, сопротивления резисторов R₁=8 Oм, R₂=2 Ом. Определить величину напряжения на всех резисторах, сопротивление R₃, ток цепи.

R₁ R₂ R₃

В цепи известны напряжения на зажимах цепи U=200 В и U₁=100 B, эквивалентное сопротивление Rэкв=20 Ом, сопротивление резистора R₃=0,5 Oм. Определить величину напряжения на резисторах R₂, R₃, сопротивления R₁, R₂, ток цепи.

ЗАДАЧА №2 «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»

Образец задания и решения

Дано: Задание:

i=5,5 sin (wt+150^о) А Определить характер и величину

u=20 sin (wt+60^о) В сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.

Решение:

Um

Im

Выбираем масштабы m_I= 1 А/см, m_U= 5 В/см

Т.к. ток опережает напряжение на 90^о, значит, в цепи имеется только емкостное сопротивление.

u

i

i

u

2,5

wt

2,5

Карточки-задания (варианты)

Дано: i=11 sin (wt-90о) А u=38 sin (wt-180о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=5 sin (wt+45о) А u=70 sin (wt+45о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=1 sin (wt+45о) А u=30 sin (wt+135о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=10,3 sin (wt+135о) А u=103 sin (wt+45о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=2,5 sin (wt-60о) А u=77 sin (wt-60о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=16 sin (wt-210о) А u=380 sin (wt-120о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=0,7 sin (wt-120о) А u=127 sin (wt-150о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=11 sin (wt-90о) А u=300 sin (wt-90о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=6 sin (wt+30о) А u=30 sin (wt+120о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=3 sin (wt-30о) А u=55 sin (wt+60о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=20 sin (wt-60о) А u=280 sin (wt-150о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=15 sin (wt+135о) А u=200 sin (wt+135о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.

Дано: i=10 sin (wt-30о) А u=150 sin (wt-120о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=15 sin (wt-180о) А u=150 sin (wt-90о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=7 sin (wt+90о) А u=15 sin (wt+90о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=4,5 sin (wt+45о) А u=300 sin (wt-45о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=0,6 sin (wt+120о) А u=45 sin (wt+210о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=4 sin (wt+60о) А u=54 sin (wt+60о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=7 sin (wt+90о) А u=60 sin (wt+180о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=2 sin (wt+120о) А u=20 sin (wt+30о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=0,2 sin (wt+180о) А u=7 sin (wt+180о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=8 sin (wt-180о) А u=80 sin (wt-90о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.

Дано: i=12 sin (wt+150о) А u=300 sin (wt+60о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=6 sin (wt-60о) А u=240 sin (wt-60о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=4 sin (wt-120о) А u=80 sin (wt-30о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=3,5 sin (wt+90о) А u=160 sin (wt+180о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=20 sin (wt-210о) А u=150 sin (wt-210о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=25 sin (wt-1350о) А u=80 sin (wt-45о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.
Дано: i=2,5 sin (wt+60о) А u=32 sin (wt-30о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.	Дано: i=0,5 sin (wt+30о) А u=45 sin (wt-60о) В Задание: Определить характер и величину сопротивления цепи, мощность. В масштабе построить временную и векторную диаграммы.

ЗАДАЧА №3 «РАСЧЕТ И ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ И ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ»

Цель: рассчитать сечение проводов по допустимой потере напряжения и проверить эти провода по нагреву.

Оборудование: методические указания, учебник [1], микрокалькулятор.

Краткие теоретические сведения

При протекании по проводнику электрического тока происходит его нагрев. Нагрев изменяет физические свойства проводника. Чрезмерный нагрев опасен для изоляции, вызывает перегрев контактных соединений, перегорание проводника, что может привести к пожару или взрыву при неблагоприятных условиях окружающей среды.

Максимальная температура нагрева проводника, при которой изоляция его сохраняет диэлектрические свойства и обеспечивается надежная работа контактов, называется предельно допустимой, а наибольший ток, соответствующий этой температуре - длительно допустимым током по нагреву.

Расчёт сечения проводов и кабелей осуществляется обычно тремя способами:

- по допустимому нагреву

- по допустимой потере напряжения

- по механической прочности

После выполнения этих расчётов выбирают стандартное сечения жилы проводника, равное максимальному из расчётных значений (или ближайшее большее).

При относительно небольшой длине линий ( ~ до 30м) расчёт на нагревание является определяющим. При прохождении по проводнику электрического тока выделяется тепло и проводник нагревается.

Нагрев изолированных проводов не должен быть выше определённого предела, т.к. изоляция при сильном нагреве может обуглиться и даже загореться. Для безаварийной работы проводов и кабелей нормами установлена предельно допустимая температура нагрева (60-80^оС) в зависимости от типа изоляции, условий монтажа и температуры окружающей среды. Применяя эти установки, а также зная максимальную силу тока в проводе, по таблицам выбирают сечение проводника.

Порядок выполнения расчета

l

U

RН

I

Е

UИ

1 Выписать исходные данные согласно варианту (таблица 3.1) и вычертить схему цепи (рисунок 3.1). Для расчетов принять материал проводов медь (для вариантов 1-15), алюминий (для вариантов 16-30).

Рисунок 3.1 – Схема двухпроводной линии

Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета

Вариант	Р, кВт	l, м	е, %	U, В	Вариант	Р, кВт	l, м	е, %	U, В
	2,1
	2,2		2,5
	3,5
	2,5		2,5		4,3		4,5
							2,5
	2,3		2,5		3,3
	2,4
	2,6						3,5
	2,5		2,5				3,5
					3,1
	3,1		3,5
	3,5				3,3
			2,5		3,1		4,5
	3,5		2,5		3,5

2 Рассчитать параметры цепи при подключении её к источнику с напряжением U.

Ток в линии, питающей потребитель

(3.1)

Сечение проводов, которое обеспечит потерю напряжения в заданных пределах

(3.2)

где ρ - удельное сопротивление при t=20⁰ С, принять

ρ = 0,0175 -для меди; ρ = 0,0271 -для алюминия.

Выбрать по таблице стандартных сечений (таблица 3.2) ближайшее большее. Сравнить рассчитанное значение тока с допустимым значением для выбранного сечения. Если рассчитанное значение меньше допустимого, то перегрева провода не произойдет.

Сопротивление двухпроводной линии электропередачи выбранного сечения

(3.3)

Фактическое падение напряжения в линии

∆U= I·R_Л, В (3.4)

Допустимое снижение напряжения

(3.5)

Рассчитанное значение снижения напряжения сравнить с заданным допустимым.

Потери мощности в линии электропередачи

∆Р=I² R_Л, Вт (3.6)

Мощность источника электрической энергии, которая обеспечит работу приемников

Р_И=I·U_И, Вт (3.7)

где U_И - напряжение в начале линии, т.е. на зажимах источника,

U_И = U + ∆U, В (3.8)

3 Сделать заключение о пригодности выбранного провода в соответствии с заданной потерей напряжения и проверкой этого провода по нагреву.

Содержание отчета

1 Тема и цель занятия.

2 Исходные данные для расчета.

3 Схема электрической цепи.

4 Расчет параметров цепи с проверками по нагреву и допустимой потере напряжения.

Таблица 3.2 – Параметры проводов в резиновой изоляции

Сечение провода, мм2	Допустимая нагрузка для проводов, проложенных открыто, А
Медные	Алюминиевые
		-
1,5		-
2,5
		-

ЗАДАЧА №4 «РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ СО СМЕШАННЫМ СОЕДИНЕНИЕМ СОПРОТИВЛЕНИЙ»

Цель: рассчитать эквивалентное сопротивление цепи.

Оборудование: методические указания, учебник [1], микрокалькулятор, линейка.

Краткие теоретические сведения

Сопротивления в электрических цепях постоянного тока чаще всего могут быть соединены последовательно, параллельно или смешанно. Расчет цепи сводится к определению эквивалентного сопротивления цепи, величине тока на сопротивлениях.

Эквивалентное сопротивление цепи определяют методом «свертывания» или преобразования цепи.

При расчете необходимо использовать формулы определения эквивалентного сопротивления при различных способах соединения.

Последовательным является соединение, при котором к концу одного потребителя присоединяется начало другого, к концу второго – начало третьего и т.д. и при этом образуется неразветвленная цепь. Узлы в цепи последовательного соединения отсутствуют.

I

UОБЩ

R3

R2

R1

U3

U2

U1

Рисунок 4.1 – Схема цепи последовательного соединения

Для последовательного соединения характерно то, что по всем потребителям проходит одинаковый ток, т.е.

I₁=I₂=I₃=I_ОБЩ (4.1)

Напряжения на потребителях распределяются пропорционально величине сопротивления, т.е. чем больше сопротивление потребителя, тем больше падение напряжения на нём. Общее напряжение цепи определяется суммой падений напряжений на каждом сопротивлении

(4.2)

Эквивалентное сопротивление цепи увеличивается с числом последовательно соединенных потребителей и определяется по формуле

(4.3)

Параллельным является соединение, при котором все потребители включаются между двумя точками электрической цепи, образую ветви (рисунок 4.2).

IОБЩ

IОБЩ

UОБЩ

R3

R2

R1

I3

I2

I1

Рисунок 4.2 – Схема цепи последовательного соединения

При параллельном соединении ко всем потребителям приложено одинаковое напряжение

U₁=U₂=U₃=U_ОБЩ (4.4)

Токи в ветвях распределяются обратно пропорционально величине сопротивления потребителей, т.е. чем больше сопротивление потребителя, тем меньше величина тока в нём. Ток в неразветвленной части цепи определяется по первому закону Кирхгофа

(4.5)

Эквивалентное сопротивление цепи уменьшается с числом параллельно соединенных потребителей и определяется по формуле

(4.6)

Для определения эквивалентного сопротивления цепи смешанного соединения используют метод «преобразования».

Порядок выполнения расчета

1 Выписать исходные данные (таблица 4.1) и вычертить схему цепи согласно варианту (рисунок 4.1 - 4.6).

2 Рассчитать эквивалентное сопротивление цепи, используя метод преобразования и законы последовательного и параллельного соединения.

3 Определить величину тока каждого резистора, учитывая распределение тока и напряжения при последовательном и параллельном соединениях.

Таблица 4.1 – Исходные данные для расчета

Вариант	Номер рисунка	U	Замкнуть накоротко	Сопротивление резисторов, Ом
В	R1	R2	R3	R4	R5
	4.1		R1
		R2
		R3
		R4
		R5
	4.2		R1
		R2
		R3
		R4
		R5
	4.3		R1
		R2
		R3
		R4
		R5
	4.4		R1
		R2
		R3
		R4
		R5
	4.5		R1
		R2
		R3
		R4
		R5
	4.6		R1
		R2
		R3
		R4
		R5

U

R5

R4

R3

R2

R1

U

R5

R4

R3

R2

R1

Рисунок 4.1 Рисунок 4.2

R5

U

R5

R3

R4

R2

R1

U

R4

R3

R2

R1

Рисунок 4.3 Рисунок 4.4

U

R5

R4

R3

R2

R1

U

R5

R4

R3

R2

R1

Рисунок 4.5 Рисунок 4.6

Содержание отчета

1 Тема и цель.

2 Исходные данные для расчета.

3 Схема электрической цепи смешанного соединения согласно варианту.

4 Расчет эквивалентного сопротивления цепи.

5 Расчет токов резисторов.

ЗАДАЧА №5 «РАСЧЕТ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»

Цель: рассчитать неразветвленную цепь переменного тока.

Оборудование: методические указания, учебник [1], микрокалькулятор, транспортир.

Краткие теоретические сведения

При последовательном соединении на всех участках цепи проходит один ток. На каждом сопротивлении величина падения напряжения зависит от величины сопротивления.

Общее напряжение цепи при последовательном соединении определяется суммой напряжений на каждом участке. Но, поскольку, между током цепи и напряжениями на сопротивлениях разный угол сдвига по фазе, то сумма может быть только векторная, например, для последовательного соединения активного, индуктивного и емкостного сопротивлений

(5.1)

Для определения численного значения напряжения цепи необходимо построить векторную диаграмму. При построении векторной диаграммы необходимо учитывать, что на активном сопротивлении ток и напряжение совпадают по фазе, на индуктивном – напряжение опережает ток на 90°, на емкостном – ток опережает напряжение на 90°.

Порядок выполнения расчета

1 Выписать исходные данные и вычертить схему цепи согласно варианту (таблица 5.1).

Таблица 5.1 – Исходные данные для расчета

Вариант-схема	1-А 11-Б 21-В	2-А 12-Б 22-В	3-А 13-Б 23-В	4-А 14-Б 24-В	5-А 15-Б 25-В	6-А 16-Б 26-В	7-А 17-Б 27-В	8-А 18-Б 28-В	9-А 19-Б 29-В	10-А 20-Б 30-В
U, B
R1	Ом
R2
L1	мГн				9,6	12,7	31,8	25,4	12,7	25,4	12,7
L2				15,9	12,7		6,4	9,5	25,4	15,9
C1	мкФ
C2

С2

С1

R2

R1

L1

L2

Рисунок 5.1 – Схема цепи «А»

С1

С2

L1

R2

R1

L2

Рисунок 5.2 – Схема цепи «Б»

С2

С1

R2

R1

L1

L2

Рисунок 5.3 – Схема цепи «В»

(5.2)

2 Определить реактивные сопротивления катушек и конденсаторов при частоте f= 50 Гц

(5.3)

3 Определить полное сопротивление всей цепи

(5.4)

где

R=R₁+R₂, Ом (5.5)

X_L = X_L1 + Х_L2, Ом (5.6)

Х_С =Х_C1 + Х_С2, Ом (5.7)

4 Определить действующее значение тока в цепи

(5.8)

5 Для построения векторной диаграммы рассчитать действующее значение напряжения на каждом элементе цепи

U_а1 = I·R₁, В (5.9)

U_L1 = I·X_L1, В (5.10)

U_С1 = I·Х_С1, В (5.11)

и т.д.

Выбрать масштаб и по рассчитанным значениям построить векторную диаграмму. При построении векторной диаграммы за базисный вектор принять вектор тока, т.к. величина тока на всех сопротивления при последовательном соединении одинакова. На активном сопротивлении напряжение совпадает с током, на индуктивности напряжение опережает ток, на емкости – отстает от тока.

Проверить правильность решения:

-измерить угол сдвига фаз между током и напряжением всей цепи и сравнить его значение с рассчитанным по формуле

(5.12)

где R, Х_L и Х_С рассчитаны по формулам (5.5), (5.6), (5.7);

-измерить длину вектора общего напряжения цепи, умножить её на масштаб и сравнить с заданным значением.

6 Определить мощности цепи

-активную

Р = U·I·cos φ, Вт (5.13)

-реактивную

Q = U·I·sin φ, вар (5.14)

-полную

S = U·I, ВА (5.15)

Содержание отчета

1 Тема и цель занятия.

2 Исходные данные для расчета.

3 Схема электрической цепи согласно варианту.

4 Расчет параметров цепи.

ЗАДАЧА №6 «РАСЧЕТ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

Указания по выполнению:

1 Внимательно прочитать задание полученного варианта.

2 Записать задание и изобразить схему цепи. Схема электрической цепи и параметры на ней изображается карандашом.

3 Выполнить расчет задания с краткими пояснениями.

4 По желанию обучающегося возможно изображение вспомогательных схем при определении эквивалентного сопротивления.

5 На схеме показать направления токов в резисторах.

Образец задания и решения

Дано:

Напряжение, приложенное к цепи, U=100 В. Резисторы в цепи имеют сопротивление R₁=20 Ом; R₂=15 Ом; R₃=10 Ом; R₄=7 Ом; R₅=3 Ом

Определить:

эквивалентное сопротивление цепи, величину тока всей цепи и на каждом резисторе. Указать направления токов в резисторах. Проверить баланс мощностей.

+

-

I2

IОБЩ

Решение

I4

I5

I3

I1

+

-

1 Расчет эквивалентного сопротивления цепи

R₄₅=R₄+R₅=7+3=10 Ом

R_2-5=R₂+R_3-5=15+5=20 Ом

2 Общий ток цепи

3 Величина тока на каждом резисторе

U₁=U_2-5=U_ОБЩ=100 В

I₂=I_3-5=I_2-5=5 А

U₃=U₄₅=U_3-5=25 В

I₄=I₅=I₄₅=2,5 А