Раздел 4 «Магнитное поле и магнитные цепи».

Темы для самостоятельного изучения:

· Тема 4.1. Основные характеристики магнитного поля.

· Тема 4.2. Магнитные цепи.

· Тема 4.3. Электромагнитная индукция, самоиндукция, взаимоиндукция.

Литература к теме:

1. Данилов И.А. Общая электротехника Учебное пособие для бакалавров. М.: Юрайт, 2016.
2. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники. М.: Изд. дом «Форум, Инфра-М», 2014.
3. Немцов М.В., Немцова М.Л. Электротехника и электроника. Учебное пособие для СПО технических специальностей. 7-ое изд. М.: ИЦ «Академия», 2014.

Цель задания № 4  контрольной работы № 1:

· проверить умение подбирать и анализировать материал по заданной теме.

· проверить умение обобщать изученный материал и делать выводы при написании материала по заданной теме.

Выполнив задание, студент будет уметь:

· изображать магнитные цепи;

· применять основы теории магнитных полей при изучении конструкции и принципа действия электрических машин.

· рассчитывать параметры магнитных цепей;

· определять потери на гистерезис и вихревые токи.

Указания к выполнению задания № 3  контрольной работы № 1.

1. Переписать задание с карточки. Все схемы графики выполняются с использованием карандаша и линейки.

2. Подобрать и изучить литературу и Интернет - источники.

3. Составить план работы.

4. Проанализировать материал и написать конспект по указанной в вопросе теме.

5. Представить необходимый для раскрытия темы иллюстративный материал. Все схемы и графики выполняются с использованием карандаша и линейки. Рисунки выполняются карандашом или представляются ксерокопии.

 

5. Методические рекомендации по выполнению заданий домашней контрольной работы № 2.

Раздел 5 «Линейные электрические цепи однофазного переменного тока». Тема «Расчет неразветвленной цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Резонанс напряжений. Построение векторных диаграмм».

Литература к теме:

1. Данилов И.А. Общая электротехника Учебное пособие для бакалавров. М.: Юрайт, 2016.
2. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники. М.: Изд. дом «Форум, Инфра-М», 2014.

Цель задания № 1 контрольной работы № 2:

· проверить умение рассчитывать параметры цепей однофазного переменного тока;

· проверить умение строить векторные диаграммы при последовательном соединении активного, индуктивного и емкостного сопротивлений;

· проверить умение определять угол нагрузки и характер нагрузки.

Выполнив задание, студент будет уметь:

· читать и изображать электрические схемы;

· рассчитывать полное сопротивление цепи;

· рассчитывать напряжения и токи на каждом элементе цепи;

· рассчитывать активную, реактивную и полную мощность цепи;

· строить векторные диаграммы для разных типов нагрузки.

Указания к выполнению задания № 1  контрольной работы № 2.

1. Переписать задание с карточки. Все построения выполняются с использованием карандаша и линейки.

2. Рассчитать полное сопротивление, напряжение, ток, активную, реактивную и полную мощности цепи.

3. Построить векторную диаграмму напряжений неразветвленной электрической цепи.

4. Указать угол нагрузки и характер нагрузки цепи.

5. Выполнить проверку баланса напряжения графически и баланса мощности по аналитическим формулам.

6. Написать ответ.

 

Образец выполнения задания № 1  контрольной работы № 2.

            

Решение.

1. Расчет активного, индуктивного и емкостного сопротивлений.

R = R₁ + R₂ =4 + 4 = 8 (Ом)

Х_L = Х_L1 + Х_L2 = 3 + 3 = 6 (Ом)

Х_С = Х_С1 + Х _С2 =0

2. Расчет полного сопротивления цепи.

Z = √ (R² + (Х_L – Х_С)²) = √(8² + (6 - 0)²) = √(64 + 36) = √100 = 10 (Ом)

3. Расчет cosφ  и sinφ цепи.

сosφ = R/ Z = 8/10 = 0.8

sinφ = (Х_L – Х_С)/ Z = (6-0)/10 = 0.6

4. Расчет тока в цепи.

I = U_L1/ Х_L1 = 18/3 = 6 (А)

5. Расчет напряжения источника питания.

U = I *Z = 6*10 = 60 (В)

6. Расчет полной мощности цепи.

S = U* I = 60*6 = 360 (ВА)

7. Расчет активной мощности цепи.

Р = S* сosφ = 360*0.8 = 288 (Вт)

8. Расчет реактивной мощности цепи.

Q = S* sinφ = 360*0.6 = 216 (ВА)

9. Построение векторной диаграммы напряжений.

U_L1 = I* Х_L1 = 6*3 = 18 (В)

U_а1 = I* R₁ = 6*4 = 24 (В)

U_L2 = I* Х_L2 = 6*3 = 18 (В)

U_а2 = I* R₂ = 6*4 = 24 (В)

I = 6 А

М (I) = 1 (А/см)

М (U) = 6 (В/см)

U_{L 1} = 3 см

U _а1 = 4 см

U_{L 2} = 3 см

U _а2 = 4 см

I = 6 см

 

Векторная диаграмма напряжений для неразветвленной цепи однофазного тока.

Характер нагрузки индуктивный, так как φ > 0.

Проверка.

U = 10 см

U = М (U) * U = 6*10 = 60 (В)

60 В = 60 В (из п.5) – верно.

Ответ: Z = 10 (Ом); сosφ = 0.8; I = 6 А; U = 60 В; S = 360 ВА; Р = 288 Вт; Q = 216 ВА.

 

 

Раздел 5 «Линейные электрические цепи однофазного переменного тока». Тема «Расчет разветвленной цепи однофазного переменного тока с активными, индуктивными и емкостными сопротивлениями. Резонанс токов. Построение векторных диаграмм».

Литература к теме:

1. Данилов И.А. Общая электротехника Учебное пособие для бакалавров. М.: Юрайт, 2016.

2. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники. М.: Изд. дом «Форум, Инфра-М», 2014.

3. Немцов М.В., Немцова М.Л. Электротехника и электроника. Учебное пособие для СПО технических специальностей. 7-ое изд. М.: ИЦ «Академия», 2014.

Цель задания № 2  контрольной работы № 2:

· проверить умение рассчитывать параметры цепей однофазного переменного тока;

· проверить умение строить векторные диаграммы для разветвленной цепи однофазного переменного тока, содержащей активные, индуктивные и емкостные сопротивления;

· проверить умение определять угол нагрузки и характер нагрузки.

Выполнив задание, студент будет уметь:

· читать и изображать электрические схемы;

· рассчитывать параметры разветвленной цепи, содержащей активное, индуктивное и емкостное сопротивления;

· строить векторные диаграммы токов для разветвленной цепи, содержащей активное, индуктивное и емкостное сопротивления,

· определять тип нагрузки.

Указания к выполнению задания № 2  контрольной работы № 2.

Переписать задание с карточки. Все построения выполняются с использованием карандаша и линейки.

2. Рассчитать полное сопротивление, напряжение, ток для каждой ветви цепи.

3. Рассчитать составляющие тока каждой ветви.

4. Рассчитать полный ток цепи, активную, реактивную и полную мощности цепи.

5. Построить векторную диаграмму токов для разветвленной электрической цепи.

6. Указать угол нагрузки и характер нагрузки цепи.

7. Выполнить проверку полного тока графически.

8. Написать ответ.

 

Образец выполнения задания № 2  контрольной работы № 2.

 

 

Решение.

 

1. Расчет реактивных сопротивлений в каждой ветви.

Х_С1 = 1/(2 π f С) = 1000000/(2*3.14*100*520 = 3.06 (Ом)

Х_L2 = 2 π f L = 2*3.14*100*0.018 = 11.3 (Ом)

2. Расчет полного сопротивления каждой ветви.

Z₁ = √ ((R₁ + R₃)² + Х_С1² ) = √((2 + 2)² + 3.06²) = √(16 + 9) = √25 = 5 (Ом)

Z₂ = √ (R₂² + Х _L2² )⁼ √(8² + 11.3²) = √(64 + 127.7) = √191.7 = 13.84 (Ом)

3. Расчет cosφ  и sinφ каждой ветви.

сosφ₁ = (R₁ + R₃)/ Z₁ = 4/5 = 0.8           сosφ₂ = R₂/ Z₂ = 8/13.85 = 0.578

sinφ₁ =  – Х_С1)/ Z₁ = -3.06/5 = -0.6        sinφ₂ =  Х _L2/ Z₂ = 11.3/13.84 = 0.816

Проверка

сosφ₁² + sinφ₁² = 1                                 сosφ₂² + sinφ₂² = 1

0.8² + 0.6² = 0.64 + 0.36 = 1                  0.578² + 0.816² = 0.3336 + 0.6416 = 1.002

1 = 1 верно                                            1.002 ≈ 1 верно

4. Расчет напряжения цепи.

U = U₁ = U₂ = I₂ * Z₂ = 44 * 13.84 = 609 (В)

5. Расчет тока в первой ветви.

I₁ = U₁/ Z₁ = 609/5 = 121.8 (А)

 

6. Расчет активных составляющих тока в каждой ветви.

I_а1 = I₁ * сosφ₁ = 121.8 * 0.8 = 97.4 (А)          I_а2 = I₂ * сosφ₂ = 44 * 0.578 = 25.4 (А)

7. Расчет реактивных составляющих тока в каждой ветви.

I_С1 = I₁ * sinφ₁ = 121.8 * 0.6 = 73.1 (А)      I_L2 = I₂ * sinφ₂ = 44 * 0.816 = 35.9 (А)

8. Расчет составляющих полного тока цепи.

I_а = I _а1 + I _а2 = 97.4 + 25.4 = 122.8 (А)

I_L = I_L2 = 35.9 (А)

I_С = I_С1 = 73.1 (А)

9. Расчет полного тока цепи.

I = √ (I_а² + (I_L  - I_С )² ) = √(122.8² + (35.9 – 73.1)²)  = √(15079.8 + 1383.8) = 128.3 (А)

10. Расчет cosφ  и sinφ цепи.

сosφ = I_а / I  = 122.8/128.3 = 0.957               

sinφ = (I_L  - I_С)/ I = (35.9 – 73.1)/128.3 = -0.29

Проверка

сosφ₁² + sinφ₁² = 1                                     

0.957² + 0.29² = 0.9159 + 0.00841 = 1                      

1 = 1 верно                                                

11. Расчет полного сопротивления цепи.

Z = U /I = 609/128.3 = 4.8 (Ом)

12. Расчет полной мощности цепи.

S = U* I = 609*128.3 = 78134.7 (ВА)

13. Расчет активной мощности цепи.

Р = S* сosφ = 78134.7 *0.957 = 74775 (Вт)

14. Расчет реактивной мощности цепи.

Q = S* sinφ = 78134.7 *0.29 = 25269 (ВА)

15. Построение векторной диаграммы токов.

I _а1 = 97.4 А

I_С1 = 73.1 А

I _а2 = 25.4 А

I_L2 = 35.9 (А)

М(I) = 25 А/см

I _а1 = 3.9 см

I _С1 = 2.9 см

I _а2 = 1 см

I_{L 2} = 1.4 см

U = 609 В

М(U) = 100 В/см

U = 6.1 см

Векторная диаграмма токов для разветвленной цепи однофазного тока

Характер нагрузки емкостной, так как φ < 0.

Проверка.

I = 5.1 см

I = М(I) * I = 5.1 * 25 = 127.5 (А)

127.5 А ≈ 128.3 А (из п. 9) –– верно.

Ответ: Z = 4.8 (Ом); сosφ = 0.957; I = 128.3 А; U = 609 В; S = 78134.7 ВА;                        

       Р = 74775 Вт; Q = 25269 ВА.