Общая электротехника Однофазный переменный ток Трехфазные цепи Машины постоянного и переменного тока Трансформаторы и выпрямители Электроника Теория электросвязи Анализ электрических цепей Мощность трехфазной цепи

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике


8. ВОПРОСЫ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

8.1. Цепи постоянного тока

1. Изобразите схему электрической цепи, состоящей из источника питания, потребителя и соединительных проводов между ними. Обозначьте элементы схемы и напишите формулу закона Ома для всей цепи.

2. Напишите формулу для закона Ома для участка цепи.

3. В каких единицах измеряются ЭДС, напряжение и ток?

4. Какое соотношение между ЭДС и напряжением на зажимах источника питания?

5. Выведите формулу эквивалентного сопротивления участка цепи, состоящего из n последовательно соединенных сопротивлений.

6. Выведите формулу эквивалентного сопротивления участка цепи, состоящего из n параллельно соединенных сопротивлений.

7. Два сопротивления R1 и R2 соединены параллельно. Напишите формулу эквивалентного сопротивления.

8. Напишите формулу эквивалентного сопротивления участка цепи, состоящего из трех сопротивлений R1, R2 и R3, соединенных параллельно.

9. Изобразите схему, состоящую из источника питания с сопротивлением r0 и двух приемников энергии с сопротивлениями R1 и R2, соединенных параллельно. Напишите формулу эквивалентного сопротивления всей цепи.

10. Изобразите схему с несколькими источниками питания и несколькими резисторами. Напишите формулу баланса мощностей для данной цепи.

11. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа. Для примера изобразите электрические схемы и поясните на них сущность законов.

12. Объясните метод контурных токов.

13. Почему при расчете цепи, содержащей n узлов, можно по первому закону Кирхгофа составить только n–1 независимых уравнений?

14. В цепи несколько источников питания. Некоторые из них работают в режиме генератора, а остальные в режиме нагрузки. По какому признаку определяется режим работы тех и других источников питания?

15. Пользуясь законами Кирхгофа или методом контурных токов, определить токи в ветвях цепи, если Е1=24 В; Е2=96 В; Е3=48 В; R2=16 Ом; R3=8 Ом; R4=16 Ом; R5=8 Ом. Внутреннее сопротивление источников питания равно нулю. Найти мощность источников и приемников.

 

Ответ. I1=0; I2=I3=I4=I5=3 А. Мощности источников и приемников равны по 432 Вт.

8.2. Однофазные цепи переменного тока

1. Сформулируйте определение понятия действующего и амплитудного значения синусоидального переменного тока.

2. Изобразите временную диаграмму переменного синусоидального тока. Укажите мгновенные и амплитудные значения тока. Запишите формулы для определения мгновенных значений тока, напряжения и ЭДС.

3. Напишите выражение, связывающее действующее и амплитудное значения синусоидального переменного тока.

4. Дайте характеристики основным видам сопротивлений, применяемых в цепях синусоидального переменного тока, покажите их графическое изображение на электрических схемах.

5. Почему включение конденсатора в цепь постоянного тока равносильно разрыву цепи, а включение конденсатора в цепь переменного тока к разрыву цепи не приводит (через емкостный элемент протекает ток)?

6. Напишите выражение мгновенных значений напряжения и тока для цепи переменного тока с активным сопротивлением, изобразите временную и векторную диаграммы напряжения и тока.

7. Напишите выражение мгновенных значений напряжения и тока для цепи переменного тока с идеальным индуктивным элементом, изобразите временную и векторную диаграммы напряжения и тока.

 8. Напишите выражение мгновенных значений напряжения и тока для цепи переменного тока с емкостным элементом, изобразите временную и векторную диаграммы напряжения и тока.

9. Изобразите электрическую схему и постройте временную и векторную диаграммы для реальной индуктивной катушки. Напишите выражение полного сопротивления для реальной индуктивной катушки.

10. Изобразите треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей и для каждого треугольника напишите уравнения для сторон этих треугольников.

11. В какой цепи и при каком условии возникает резонанс напряжений? Изобразите электрическую схему и векторную диаграмму.

12. В какой цепи и при каком условии возникает резонанс токов? Изобразите электрическую схему и векторную диаграмму.

13. Что такое активная, реактивная и полная мощности и в каких единицах они измеряются?

14. В сеть с напряжением U=220 В, частотой 50 Гц включены последовательно катушка с активным сопротивлением R=10 Ом и индуктивным сопротивлением ХL=30 Ом, а также конденсатор с емкостью 290 мкФ.

 


Ответ. I≈10,2 А; Uк≈322 В; Uс=112 В; Р=1040 Вт; QL=3120 ВАр; Qс=1144 ВАр; Q=1976 ВАр.

15. Найти токи в ветвях и в неразветвленном участке приведенной схемы при условии, что U=127 В; f=50 Гц; R1=10 Ом; R2=8 Ом; Х L2=6 Ом.

Определить напряжение на участках ad и bd, а также полную проводимость и полное сопротивление всей цепи.

Ответ. I1=12,7 А; I2=12,7 А; I≈24 А; Y=0,19 См; Z=5,27 Ом; Uad=76 В; Ubd=102 В.

   


8.3. Трехфазные цепи переменного тока

1. Дайте определение трехфазной системы синусоидального тока, назовите ее преимущества перед однофазной.

2. Напишите выражение для мгновенных значений ЭДС, получаемых на выходе трехфазного генератора переменного тока (для фазы А начальную фазу ЭДС принять равной нулю).

3. В трехфазную линию включены три приемника по схеме «звезда» с нейтральным проводом. Изобразите схему с измерительными приборами для измерения линейных и фазных токов и напряжений.

4. В трехфазную линию включены три приемника по схеме «треугольник». Изобразите схему с измерительными приборами для измерения линейных и фазных токов и напряжений.

5. Дайте определение линейных и фазных напряжений и токов.

6. Назовите условия симметричной нагрузки в трехфазных цепях.

7. Напишите соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями для схемы «звезда» в случае симметричной нагрузки.

8. Напишите соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями для схемы «треугольник» в случае симметричной нагрузки.

9. Объясните назначение нейтрального провода в схеме соединения «звезда».

10. Изобразите векторную диаграмму напряжений и покажите на ней векторы токов для трехфазной цепи при соединении нагрузки по схеме «звезда», если в фазу А включена активная нагрузка с сопротивлением R, в фазу В – индуктивная нагрузка с сопротивлением XL, а в фазу С – емкостная нагрузка с сопротивлением XС.

11. Изобразите топографическую векторную диаграмму напряжений и покажите на ней векторы токов для трехфазной нагрузки, соединенной по схеме «треугольник», если в фазу А включено активное сопротивление RА, в фазы В и С – соответственно индуктивные сопротивления XВ и XС.

12. В схеме «звезда» при симметричной нагрузке без нейтрального провода произошел обрыв одного из линейных проводов. Определить токи в двух других линейных проводах, если до обрыва ток линейного провода был равен 8 А.

13. Напишите выражения для активной, реактивной и полной мощностей трехфазной системы в случае симметричной и несимметричной нагрузки.

14. Изобразите схему компенсации реактивной мощности для повышения коэффициента мощности трехфазной системы и объясните процесс компенсации с использованием векторной диаграммы.

15. Определите вид нагрузки и сопротивление фаз симметричного приемника электрической энергии, соединенного по схеме «звезда», если линейное напряжение Uл=380 В; ток в линии Iл=4,4 А; показания ваттметров W1 и W2 составляют соответственно Р1=1665 Вт; Р2=707 Вт.

 


Ответ. R=41 Ом; ХL=28,7 Ом; φ=35º; активно-индуктивная нагрузка.

8.4. Асинхронные двигатели

1. Назовите основные достоинства и недостатки трехфазного асинхронного двигателя.

2. Объясните устройство трехфазного асинхронного двигателя.

3. Как происходит возбуждение вращающегося магнитного поля трехфазного асинхронного двигателя?

4. Объясните принцип действия трехфазного асинхронного двигателя.

5. Напишите формулы для ЭДС статора и ротора асинхронного двигателя.

6. Что называется скольжением ротора трехфазного асинхронного двигателя? Чему равно скольжение в момент пуска двигателя, в режиме холостого хода и в номинальном режиме работы?

7. Напишите уравнения для ЭДС, наводимой в роторе, и для тока ротора при неподвижном и вращающемся роторе.

8. Как изменить направление вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя?

9. Напишите формулу для определения вращающего момента трехфазного асинхронного двигателя в зависимости от тока ротора и магнитного потока.

10. Напишите уравнение механической характеристики трехфазного асинхронного двигателя. Изобразите естественную механическую характеристику.

11. Почему при увеличении скольжения от нуля до критического значения вращающий момент увеличивается, а при дальнейшем увеличении скольжения от критического значения до 1 – уменьшается?

12. Какой участок графика n=f(М) соответствует устойчивой работе двигателя, а какой – неустойчивой?

13. Как влияет величина сопротивления цепи ротора на пусковые свойства двигателя?

14. Перечислите способы регулирования частоты вращения ротора асинхронного двигателя.

15. Как осуществляется изменение числа пар полюсов обмотки статора асинхронного двигателя?

16. Изобразите искусственные механические характеристики трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором при регулировании частоты вращения введением добавочных сопротивлений в цепь ротора.

17. Какие генераторные и тормозные режимы работы асинхронного двигателя существуют? Когда и как они проявляются?

18. Какие потери мощности существуют при работе трехфазного асинхронного двигателя под нагрузкой?

19. От чего зависит величина коэффициента мощности трехфазного асинхронного двигателя?

20. Какие основные недостатки присущи однофазному асинхронному двигателю?

8.5. Машины постоянного тока

1. Перечислите основные достоинства и недостатки машин постоянного тока.

2. В чем сущность обратимости машин постоянного тока?

3. Изобразите схематически устройство машины постоянного тока.

4. Объясните принцип работы машины постоянного тока в режиме генератора и в режиме двигателя.

5. Объясните сущность явления реакции якоря.

6. Напишите формулу для электромагнитного вращающего момента двигателя.

7. Напишите уравнение электрического состояния цепи якоря машины постоянного тока в режиме генератора и в режиме двигателя.

8. Изобразите электрическую схему машины постоянного тока с параллельным возбуждением. Покажите направления токов в цепи якоря и в обмотке возбуждения в режиме двигателя.

9. Изобразите электрическую схему машины постоянного тока с последовательным возбуждением и покажите направления токов и ЭДС в режиме двигателя.

10. В чем особенность работы двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением в отличие от двигателя с параллельным возбуждением?

11. Напишите уравнения механических характеристик двигателей с параллельным и последовательным возбуждением и изобразите эти характеристики.

12. Перечислите способы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока и укажите достоинства и недостатки этих способов.

13. Какие генераторные и тормозные режимы двигателей постоянного тока существуют? Когда и как они проявляются?

14. Для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением изобразите в одной координатной системе естественную и две искусственных механических характеристики: а) при включении в цепь якоря добавочного сопротивления; б) при включении регулировочного реостата в цепь обмотки возбуждения.

15. Для двигателя с параллельным возбуждением изобразите схему, позволяющую осуществлять реверс двигателя.

8.6. Трансформаторы

1. Изобразите однофазный трансформатор и объясните принцип его работы.

2. Почему на сердечнике трансформатора обмотки высшего и низшего напряжений размещают на общем стержне?

3. Какую обмотку трансформатора называют первичной и какую вторичной?

4. Напишите выражение для действующих значений ЭДС, наводимых в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

5. Напишите уравнение намагничивающих сил в трансформаторе.

6. Какой режим работы трансформатора называется режимом холостого хода? Изобразите электрическую схему однофазного трансформатора в режиме холостого хода и объясните принцип его работы в этом режиме.

7. Что называется коэффициентом трансформации трансформатора?

8. В чем состоит явление рассеяния в трансформаторе?

9. Изобразите электрическую схему однофазного трансформатора в режиме работы с нагрузкой. Объясните принцип действия трансформатора в этом режиме.

10. Объясните принцип саморегулирования трансформатором потребляемой мощности.

11. Напишите уравнения электрического состояния первичной и вторичной обмоток трансформатора при работе в нагрузочном режиме и объясните смысл каждого члена этих уравнений.

12. Почему в режиме холостого хода потери мощности в трансформаторе очень малы?

13. Как осуществляется трансформирование в трехфазной цепи?

14. В чем аналогия между асинхронным двигателем и трансформатором?

8.7. Электроника

1. В чем сущность электронной электропроводности в полупроводниках n-типа?

2. В чем сущность дырочной электропроводности в полупроводниках р-типа?

3. Объясните образование p-n перехода и расскажите о его свойствах.

4. Объясните устройство и принцип работы полупроводникового диода.

5. Изобразите схему однополупериодного выпрямителя и объясните принцип его работы. Дайте определение коэффициента пульсаций. Чему равен этот коэффициент для однополупериодного выпрямителя?

6. Изобразите схему двухполупериодного (однофазного мостового) выпрямителя и объясните принцип его работы. В чем преимущество этой схемы перед однополупериодной?

7. Изобразите схему трехфазного мостового выпрямителя и объясните принцип его работы.

8. Объясните назначение сглаживающих фильтров и назовите их основные типы.

9. Изобразите схему включения и объясните принцип работы емкостного сглаживающего фильтра.

10. Изобразите схему включения и объясните принцип работы индуктивного сглаживающего фильтра.

11. Изобразите схему П-образного LC-фильтра и объясните принцип его работы.

12. В чем отличие неуправляемых выпрямителей от управляемых?

13. Изобразите схему и объясните принцип действия управляемого тиристора.

14. Какую функцию выполняет цепь управления тиристора?

15. Изобразите схему и объясните принцип действия однополупериодного выпрямителя на тиристоре с использованием временной диаграммы.

16. Объясните устройство и принцип работы биполярного транзистора.

17. Изобразите включение биполярных транзисторов типа n-p-n и p-n-p по схеме с общим эмиттером.

18. Объясните устройство и принцип действия полевого транзистора.

19. Изобразите включение полевых транзисторов с n и р каналами по схеме с общим истоком.

20. Изобразите принципиальную электрическую схему усилительного каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером и объясните принцип работы.

21. Для чего на семействе статических коллекторных (выходных) характеристик биполярного транзистора строится нагрузочная прямая?

22. На семействе статических коллекторных (выходных) характеристик биполярного транзистора постройте нагрузочную прямую и запишите уравнение нагрузочной характеристики.

Библиографический список

1. Данилов И.Л., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники.–М.: Высшая школа. – 2000. – 752 с.

2. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники.–М.: Высшая школа, 1999. – 496 с.

3. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника.–М.: Высшая школа, 2003. – 542 с.

4. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники.–М.: Высшая школа. – 2000. – 224 с.

5. Третьяк Г.М., Тихонов Ю.Б. Электрические цепи переменного тока: Учебное пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2004. – 84 с.


Преимущества цифровой обработки сигналов