Электротехника и электроника: УМК для сварщиков

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой
Сварочного производства
______________ А.В.Гридасов
«__01____»__сентября_2011_г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Специальность — 150202.65 «Оборудование и технология сварочного производства»
специализация «Производство сварных конструкций»
Форма подготовки очная/заочная
Инженерная школа ДВФУ
Кафедра сварочного производства
курс ___2,3//3____ семестр 4,5
лекции _36,36/16__ час.
Лабораторные работы___18,18/8 час.
самостоятельная работа ___108/192______ (час.)
зачет _5 семестр
экзамен __4/6
семестр
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями
государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования
(утвержден от 16.03.2001 г. №515 тех/дс).
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры
“Электроэнергетики и электротехники”
«__01__» _сентября_2011 г.
Заведующий кафедрой
д.т.н. Силин Н.В.
Составитель : к.т.н.., доц. Жуков В.А.
1
СОДЕРЖАНИЕ
Аннотация учебно-методического комплекса дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины
2
Аннотация учебно – методического комплекса дисциплины
«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и ЭЛЕКТРОНИКА»
В настоящее время
многие технологические процессы не только
полностью механизированы, но и автоматизированы. Широкое применение
автоматизации контроля, регулирования и управления технологическими
процессами ,осуществляются на базе использования электрической энергии.
В связи с этим непрерывно совершенствуется и усложняется конструкции
электрооборудования различного назначения , устройства электроники и
автоматики. Появляющееся совершенно новое оборудование и конструкции
электротехнических устройств
естественно требует в процессе их
эксплуатации более высокой квалификации специалистов. В этих условиях
значение электротехнической подготовки специалиста трудно переоценить.
В условиях производства каждый специалист
должен уметь грамотно
применять современные средства механизации и автоматизации, в которых
все в большей степени используются электротехнические и электронные
устройства и установки, а также участвовать совместно со специалистами в
проектировании
и
установок
систем.
и
разработке
автоматизированных
Электротехническая
промышленных
подготовка
инженеров
обеспечивается дисциплиной «Электротехника и электроника».
Учебно – методический комплекс дисциплины «Электротехника и
электроника” для студентов
2,3 курса
Оборудование и технология сварочного
по специальности
150202
производства в соответствии с
требованиями ГОС2 ВПО по данному направлению и положение об учебно
– методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего
профессионального образования (утверждено приказом и.о. ректора ДВФУ
от 17.04.2012 № 12 – 13 – 87).
Дисциплина «Электротехника и электроника”
3
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет
Учебным
планом
предусмотрены
лекционные
216 часов.
занятия
(72
часа),
лабораторных работ (36 часов), самостоятельная работа студента (108 часов).
Дисциплина реализуется на 2,3 курсе в 4 и 5 семестрах.
Содержание
электроника”
учебного
материала
«Электротехника
и
охватывает требования предъявляемые к дисциплине
согласно государственного образовательного стандарта.
Электротехника: Законы электромагнитного поля. Электромагнитная
индукция. Электрические и магнитные цепи Линейные электрические цепи
однофазного
переменного
тока.
Трехфазные
электрические
цепи
.
Электрические цепи с нелинейными элементами, анализ и расчет магнитных
цепей.
Электромагнитные
Электропривод
и
расчет
устройства
приводных
и
электрические
электродвигателей.
машины.
Синхронные
машины и генераторы переменного тока. Аппаратура управления и защиты.
Электрические
измерения
и
приборы.
Методы
анализа
переходных
процессов в линейных и нелинейных электрических цепях. Передача и
распределение электрической энергии. Установившиеся и переходные
режимы в линиях электропередачи. Поверхностный эффект и сопротивление
проводников переменному току.
Электроника: Электронные приборы и устройства. Технологические
основы
и элементы
полупроводниковой электроники. Электронные
выпрямители. Типовые транзисторные каскады и узлы (усилители).
Логические
и
запоминающие
Комбинационные(сумматоры,
цифровые
распределители,
элементы.
дешифраторы)).
Запоминающие устройства. Программируемые логические интегральные
схемы. Арифметические и логические устройства
обработки цифровых
данных. Микропроцессоры и микроконтроллеры. Интерфейсные устройства.
Аналого – цифровые (АЦП) и цифро – аналоговые (ЦАП) преобразователи.
Силовые электронные устройства и источники вторичного электропитания.
4
Дисциплина
«Электротехника и электроника”
логически и
содержательно связана с такими курсами как автоматизация сварочных
процессов; физика плазмы ; оборудование сварочных производств.
Теоретической
базой
дисциплины
«Электротехника
и
электроника” являются :
Физика – закон сохранения энергии, понятие о работе, мощности,
колебаниях
и волнах, масса, момент инерции, электродвижущая сила,
диэлектрики,
проводники,
полупроводники,
энергия
выделяемая
в
электрической цепи, энергия накапливаемая в электрическом и магнитном
полях
«Электротехника и электроника”
является дисциплиной для
теоретической и практической подготовки инженер – сварщиков в области
электротехники,
электроники,
электроснабжения,
для
того
электроизмерительной
чтобы
специалист
техники
мог
и
правильно
эксплуатировать электротехнические устройства, а также участвовать
совместно с инженерами – электриками в проектировании и составлении
технических заданий на разработку автоматизированных и автоматических
устройств применяемых в сварочных технологиях.
Автор-составитель учебно-методического комплекса
к.т.н., доцент кафедры «Электроэнергетики и электротехники»
В.А. Жуков
Зав. кафедрой Электроэнергетики и электротехники
Д.т.н. Силин Н.В.
5
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой
Сварочного производства
______________ А.В.Гридасов
«__01____»__сентября_2011_г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Специальность — 150202.65 «Оборудование и технология сварочного производства»
специализация «Производство сварных конструкций»
Форма подготовки очная/заочная
Инженерная школа ДВФУ
Кафедра сварочного производства
курс ___2,3//3____ семестр 4,5
лекции _36,36/16__ час.
Лабораторные работы___18,18/8 час.
самостоятельная работа ___108/192______ (час.)
зачет _5 семестр
экзамен __4/6
семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования (утвержден от
16.03.2001 г. №515 тех/дс).
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры
“Электроэнергетики и электротехники”
«__01__» _сентября_2011 г.
Заведующий кафедрой
д.т.н. Силин Н.В.
Составитель : к.т.н.., доц. Жуков В.А.
6
Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «___» ___________20 г. №_________
Заведующий кафедрой _____________
_________________
(подпись)
(и.о.фамилия)
Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «___» ___________20 г. №_________
Заведующий кафедрой _____________
_________________
(подпись)
(и.о.фамилия)
7
1.Цели и задачи дисциплины
Цель. Основная
цель дисциплины
определена
как научно-
познавательная, предусматривающие усвоение и осмысление фактического
материала и является обеспечение базы общепрофессиональной подготовки
специалиста,
теоретической
электротехники
и
и
электроники,
практической
подготовки
развитие
инженерного
в
области
мышления,
приобретение знаний, необходимых для изучения специальных дисциплин,
связанных с проектированием и эксплуатацией электротехнического
и
электронного оборудования.
Задача. Формирование у студентов минимально необходимых знаний
основных законов теории цепей, методов анализа электрических, магнитных
цепей и электронных устройств;
-знать принцип действия
электротехнических
динамические
различных по функциональному значению
устройств. Умение оценивать их
свойства , используемых
в различных
статические
и
технологических
процессах
– ознакомление с физическими явлениями в полупроводниковых
структурах и их использованием для создания электронных устройств и
приборов;
–
выработка
практических
навыков
для
экспериментального
исследования основных процессов, имеющих место в электрических цепях и
электронных устройствах;
-
расчет
основных
эксплуатационных
характеристик
электротехнического и электронного оборудования, необходимых как при
изучении дальнейших специальных дисциплин, так и в практической
деятельности.
В результате изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:
- о роли и месте дисциплины в развитии современной техники;
8
- о перспективах и направлениях ее развития;
-об основных понятиях, определениях и фундаментальных законах,
методах анализа электрических, магнитных и электронных цепей;
- о принципах действия, эксплуатационных особенностях и выборе
электротехнических устройств и электронных устройств;
-
о
принципах
действия
и
возможностях
применения
электроизмерительных приборов и способах измерений электрических
величин;
После
завершения
изучения
подготовлен к решению следующих
дисциплины
студент
должен
задач для осуществления своей
профессиональной деятельности:
- методически правильно осуществлять измерения в различных
режимах
электропотребления
и
эксплуатацию
электропотребляющего
оборудования различного назначения;
- обладать навыками работы с приборами с различными по принципу
действия и назначения, осуществляющие инструментальное обследование
объектов , имеющих место в технологическом процессе;
- по результатам инструментальных измерений уметь диагностировать
и прогнозировать техническое состояние электротехнических устройств.
Начальные требования к освоению дисциплины
Содержание
элекетроника”
прогнозирования
дисциплины:
Дисциплина
предусматривает
изучение
технического
состояния
“Электротехника
вопросов
по
оценки
и
и
результатам
инструментального обследования, методов сервисного обслуживания для
безаварийной
эксплуатации
электрооборудования
и
базируется
на
общеинженерных и естественно – научных дисциплинах учебного плана
(высшая математика, физика, химия, информатика, теоретическая механика,
инженерная графика, теоретические основы теплотехники.
Особое значение имеют знания, полученные студентами при
изучении основ электротехники и электроники:
9
- знать методы оценки свойств технических объектов и самостоятельно
осуществлять технический контроль инженерных систем объектов;
- знать принципы действия, конструкцию, свойства и области
применения и потенциальные возможности электрических и электронных
устройств измерительных приборов используемых в эксплуатации ;
Требования к результатам освоения дисциплины
“Электротехника и Электроника “
В процессе изучения дисциплины у студентов должны быть
сформированы:
- знания электротехнических законов, методов анализа электрических и
электронных устройств;
- знания принципов действия, конструкций, свойств, областей
применения и
потенциальных возможностей основных электротехнических и
электронных
устройств;
- знания электротехнической терминологии и символики;
- умение экспериментально определять параметры и характеристики
типовых
электротехнических и электронных элементов и устройств;
- умение производить измерение основных электрических величин, а
также
некоторых неэлектрических величин - частоты вращения вала двигателя,
скольжения, перемещения , температуры и т.д./;
- практические навыки включения электротехнических приборов и
машин, управления ими и контроля за их работой
10
В результате практического изучения дисциплины студент должен
уметь:
а) на основе измерений и других данных проводить анализ характера
использования и количества потребляемой энергии, в т.ч.:
- определить существующие источники энергии;
- оценить в прошлом и в настоящий период характер использования и
количество потребляемой энергии;
б)
на
основе
потребляемой
анализа
энергии
характера
использования
определить области
и
количества
значимого использования
энергии, а именно:
- определить установки, оборудование, системы, процессы и персонал,
работающий для или от имени организации, существенным образом
влияющие на характер использования и количество потребляемой энергии;
- определить текущие эксплуатационные характеристики установок,
оборудования, систем и процессов с выявленным значимым использованием
энергии;
- оценить в перспективе характер использования и количество
потребляемой энергии;
в) идентифицировать и ранжировать возможности для улучшения
уровня
энергоэффективности
эксплуатации
электрооборудования
для
обеспечения энергосбережения.
иметь представление:

о связи дисциплины “Электротехника и электроника” с другими
дисциплинами;

о роли дисциплины в практической деятельности специалиста;

о рациональном использовании энергоресурсов;

о приборах для проведения электротехнических измерений
различного оборудования.
11
знать:

терминологию, основные понятия и определения применяемых в
электротехнике и электронике;

показатели
энергоэффективности
эксплуатируемого
электрооборудования;

методы расчета потерь электрической энергии;

мероприятия по энергосбережению;

методы нормирования удельных расходов энергоресурсов;

методы определения экономической эффективности мероприятий
по энергосбережению.
иметь опыт:

работы со справочной литературой и нормативно–техническими
материалами;

составления технической документации – инструкции по
обслуживанию электрооборудования;

метод изложения изучения дисциплины.
Для достижения, поставленных при изучении дисциплины, используется
набор методических средств:

лекции;

лабораторные занятия с защитой выполненных исследований;

индивидуальные и групповые консультации по теоретическим и
практически вопросам курса;
проверка приобретенных знаний, навыков и умений осуществляется
посредством опроса студентов, при защите текущих тестовых испытаний и
сдачи зачета
12
Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Распределение по
семестрам
Всего
часов
4
5
Общая трудоемкость дисциплины
216
108
108
Лекции
72
36
36
Лабораторные занятия
36
18
18
Всего самостоятельная работа
108
54
54
экзамен
зачет
Вид итогового контроля
Содержание дисциплины
Распределение учебного материала по видам занятий
№
Наименование раздела дисциплины
п/п
Распределение по видам (час)
Общее Л.З
кол-во
часов
Лаб.раб. СРС
Раздел I Электрические цепи
1
Цепи постоянного тока
Введение. Основные законы электротехники.
12
8
4
12
6
6
32
6
Законы Ома и Кирхгофа.
Электрические цепи и их элементы. Источник
напряжения и источник тока. Соединение
сопротивлений. Законы Кирхгофа. Энергия и
мощность электрических цепей. Тепловое действие
электрического тока. Закон Ленца – Джоуля.
Сложные цепи и методы их расчета. Метод
законов Кирхгофа. Метод контурных токов. Метод
узловых напряжений.
Магнитные цепи и методы их расчета. Расчет
неразветвленных магнитных цепей. Расчет
разветвленных магнитных цепей.
2
Однофазные цепи переменного тока
Электрические цепи однофазного переменного
тока. Действующие и средние значения силы
13
12
14
переменного тока и напряжения. Векторные и
временные диаграммы. Параметры и законы цепей
переменного тока.
Неразветвленные цепи переменного тока: Цепь R,
L и С. Цепи с параллельным соединением
элементов R, L,C.
Мощности цепей переменного тока. Мгновенная
мощность цепей. Активная и реактивная мощности
цепей
3
Трехфазные синусоидальные цепи
Трехфазные электрические цепи. Соединение
фаз трехфазных цепей: соединение по схеме
звезда. Анормальные режимы в соединении
звезда.
22
6
4
12
10
6
2
2
8
4
96
36
Трехфазные электрические цепи. Соединение
фаз трехфазных цепей: соединение по схеме
треугольник. Анормальные режимы в
соединении треугольником
Мощности трехфазных цепей. Получение
вращающегося магнитного поля трехфазного
тока.
4
5
Измерения электрических и неэлектрических
величин. Методы измерений: прямые и
косвенные. Аналоговые электроизмерительные
приборы прямого преобразования: устройство,
принцип действия, области применения.
Измерение электрических величин: токов,
напряжений, сопротивлений, мощности и
энергии. Преобразователи неэлектрических
величин: генераторные и параметрические.
неэлектрических величин.
Переходные процессы в электрических цепях.
Законы коммутации и начальные условия.
Переходные процессы в линейной цепи с
индуктивностью.Переходные процессы в
линейной цепи с емкостью. Энергетические
процессы в цепи с R и С. Апериодический и
колебательный разряд конденсатора.
Итого по разделу
6
Раздел II Электротехнические устройства
14
4
18
42
Трансформаторы
Устройство, принцип действия и применение
трансформаторов.Режим холостого хода.
Анализ электромагнитных процессов в
трансформаторе, схема замещения.
3
2
Рабочий режим . Потери энергии в
трансформаторе. Внешние характеристики.
Паспортные данные трансформатора и
определение номинального тока, тока
короткого замыкания в первичной обмотке и
изменения напряжения на вторичной обмотке.
14
4
Устройство, принцип действия и области
6
применения трехфазных трансформаторов.
Устройство, принцип действия и области
применения автотрансформаторов.
Измерительные трансформаторы напряжения и
тока. Схемы включения. Управляемые
дроссели (магнитные усилители)
2
4
1
1
4
6
Мощность и К.П.Д. трансформатора. Применение
трансформаторов в сварочной технике.
Электродвигатели
Асинхронные двигатели Устройство и
принцип действия трехфазного асинхронного
двигателя. Вращающееся магнитное поле
статора. Магнитное поле машины. ЭДС
обмоток статора и ротора. Скольжение.
Частота вращения ротора.
3
2
Электромагнитный момент. Механические и
рабочие характеристики. Энергетические
диаграммы. Управление асинхронным
двигателем .Пуск , регулирование скорости
вращения, реверсирование, торможение
10
2
Принцип работы и применения однофазных и
двухфазных асинхронных машин.
Асинхронные исполнительные двигатели и
тахогенераторы. Понятие о линейных
двигателях.
10
4
6
7
2
5
Синхронные машины. Синхронные
генераторы. Синхронные двигатели.
Управление синхронными двигателями.
15
4
4
Информационные электрические машины
переменного тока. Сельсины. Конструкция
принцип действия, режимы работы.
Информационные электрические машины
переменного тока. Вращающиеся
трансформаторы. Конструкция, принцип
действия, режимы работы.
Электрические машины постоянного тока.
Конструкция, принцип работы машин
постоянного тока. Электродвижущая сила
машины постоянного тока. Электромагнитный
момент машины постоянного тока. Мощности,
потери и К.П.Д. машин постоянного тока
Генераторы постоянного тока. Способы
возбуждения. Характеристики генераторов
постоянного тока. Тахогенератор постоянного
тока.
Электродвигатели постоянного тока
Управление электродвигателем постоянного
тока. Механическая характеристика.
Универсальные коллекторные двигатели.
Итого по разделу
8
2
6
12
2
4
6
10
2
4
4
83
24
16
43
16
6
2
8
Раздел III Электроника
7
Принцип действия, параметры, характеристики
полупроводниковых приборов.
Типы
,применение полупроводниковых диодов в
электрических устройствах в сварочных
технологиях.
Схемы выпрямления в однофазных и
трехфазных цепях. Схема, работа, параметры.
Применение схем выпрямления в сварочной
технике.
Регулируемые выпрямители. Управляемы
диоды (тиристоры, симисторы). Методы
управления тиристорами. Применение
тиристоров в сварочных технологиях
16
11
4
7
10
2
8
Итого по разделу
37
12
2
23
ВСЕГО
216
72
36
108
Усилительные каскады. Схема, работа.
Предварительные каскады, усилитель мощности.
Влияние обратной связи на свойства усилителя.
Применение усилителей в устройствах сварочных
технологиях .Операционые усилители. Принцип
действие, схема включения. Применение
усилителей в электротехнических устройствах для
сварочных технологиях
Логические элементы цифровой техники.
Логические элементы И, НЕ, ИЛИ. Триггеры,
счетчики, регистры. Применение логических
элементов в устройствах для сварочных
технологиях
Индикация цифровой информации. Схемы
построения аналогоцифровых и цифроаналоговых
преобразователей. Большие интегральные
микросхемы (БИС).Применение цифровых
микросхем в устройствах сварочной техники
Содержание лабораторных занятий
№
п/п
Номер раздела
Наименование лабораторной работы (практического занятия)
1
Раздел I
Л.Р. №1 Определение параметров линейных элементов.
Электрические цепи
Испытание последовательного соединения R,L ,C
Л,Р. №2 Испытание параллельного соединения R,L ,C
Резонанс токов
Л.Р. №3 Смешанное соединение элементов R,L ,C
Графо аналитический расчет смешанного
соединения
Л.Р. №4 Испытание трехфазной электрической цепи.
Включение потребителей по схеме “звезда”
Включение потребителей по схеме “треугольник”
Анормальные режимы работы трехфазной цепи
Л.Р.5 Методы и средства измерения сопротивления
Раздел II
Л.Р.№6 Испытание однофазного трансформатора.
Электротехнические Л.Р. №7 Испытание 3-х фазного двигателя с короткозамкнутым
17
устройства
ротором
Л.Р. №8 Испытание генератора постоянного тока
Л.Р. №9 Испытание двигателя постоянного тока
3
Раздел III
электроника
Л.Р. №10 Испытание однофазной и трехфазной мостовой
схем выпрямления. Влияние характера нагрузки на
параметры схемы выпрямления
18
Содержание теоретической части дисциплины
Тематика лекций на 3 семестр
Лекция 1. Введение. Цель и предмет изучения электротехники. Роль
электротехники и электроники в создании современных электротехнических
устройств .Основные законы электротехники. Законы Ома и Кирхгофа.
Лекция 2. Электрические цепи и их элементы. Источник напряжения,
источник тока. Соединение сопротивлений. Энергия и мощность
электрических цепей. Тепловое действие электрического тока.
Лекция 3. Сложные цепи и методы их расчета. Метод законов Кирхгофа.
Метод контурных токов. Метод узловых напряжений.
Лекция 4. Магнитные цепи и методы их расчета. Расчет
неразветвленных магнитных цепей. Расчет разветвленных магнитных цепей.
Электромагнитные силы.
Лекция 5. Электрические цепи однофазного переменного тока.
Действующие и средние значения силы переменного тока и напряжения.
Векторные и временные диаграммы. Параметры и законы цепей переменного
тока.
Лекция 6. Неразветвленные цепи переменного тока: Цепь R, L и С.
Цепи с параллельным соединением элементов R, L,C.
Лекция 7. Мощности цепей переменного тока. Мгновенная мощность
цепей. Активная и реактивная мощности цепей.
Лекция 8. Символический метод расчета электрических цепей.
Символическое изображение электрических величин и параметров цепей
синусоидального тока. Символическая форма записи законов цепей. Расчет
цепей переменного тока символическим методом
19
Лекция 9. Резонансные явления в цепях переменного тока. Резонанс
напряжений. Резонанс токов. Энергетические процессы при явлениях
резонанса.
Лекция 10.Трехфазные электрические цепи. Соединение фаз трехфазных
цепей: соединение по схеме звезда. Анормальные режимы в соединении
звезда.
Лекция 11.Трехфазные электрические цепи. Соединение фаз трехфазных
цепей: соединение по схеме треугольник. Анормальные режимы в
соединении треугольником
Лекция 12.Мощности трехфазных цепей. Получение вращающегося
магнитного поля трехфазного тока.
Лекция 13.Переходные процессы в электрических цепях. Законы
коммутации и начальные условия. Переходные процессы в линейной цепи с
индуктивностью.
Лекция 14.Переходные процессы в линейной цепи с емкостью.
Энергетические процессы в цепи с R и С. Апериодический и колебательный
разряд конденсатора.
Лекция 15.Нелинейные электрические цепи переменного тока. Причины
возникновения периодических несинусоидальных Э.Д.С., токов и
напряжений. Анализ линейных электрических цепей при несинусоидальных
Э.Д.С. и источниках.
Электрические измерения и приборы
Лекция 16.Электроизмерительные приборы. Основы
электроизмерительных приборов и характеристика их общих деталей.
Приборы магнитоэлектрической системы. Приборы электромагнитной
системы
20
Лекция 17.Электроизмерительные приборы.. Приборы
электродинамической системы. Приборы с преобразователями.
Логометрические приборы.
Лекция 18.Методы электрических измерений. Измерение токов,
напряжений, сопротивлений. Измерение мощности однофазного и
трехфазного токов.
Тематика лекций на 4 семестр
Полупроводниковые приборы, схемы выпрямления
Лекция 19.Принцип действия, параметры, характеристики
полупроводниковых приборов.
Типы полупроводниковых диодов и их
применение в электротехнических устройствах для сварочных технологиях.
Лекция 20.Схемы выпрямления в однофазных и трехфазных цепях.
Схема, работа, параметры. Применение схем выпрямления в сварочной
технике.
Лекция 21.Регулируемые выпрямители. Управляемы диоды (тиристоры,
симисторы). Методы управления тиристорами. Применение тиристоров в
сварочных технологиях
Электронные устройства
Лекция 22.Транзисторы. Принцип действия биполярного и полевого
транзисторов. Характеристики. Схемы включения.
Лекция 23.Усилительные каскады. Схема, работа. Предварительные
каскады, усилитель мощности. Влияние обратной связи на свойства
усилителя. Применение усилителей в устройствах сварочных технологиях
Лекция 24.Операционые усилители. Принцип действие, схема
включения. Применение усилителей в электротехнических устройствах для
сварочных технологиях.
21
Лекция 25.Логические элементы цифровой техники. Логические
элементы И, НЕ, ИЛИ. Триггеры, счетчики, регистры. Применение
логических элементов в электротехнических устройствах для сварочных
технологий
Лекция 26.Индикация цифровой информации. Схемы построения
аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователей. Большие
интегральные микросхемы (БИС).Применение цифровых микросхем в
устройствах сварочной техники
Электротехнические устройства
Лекция 27.Трансформатор. Конструкция, принцип работы
трансформатора. Холостой ход трансформатора.
Лекция 28.Трансформатор. Нагрузочный режим трансформатора.
Определение параметров трансформатора. Мощность и К.П.Д.
трансформатора. Применение трансформаторов в сварочной технике.
Магнитные усилители.
Лекция 29.Асинхронные электродвигатели. Устройство и принцип
действия трехфазных асинхронных двигателей. Явления в асинхронном
электродвигателе в процессе работы.
Лекция 30.Асинхронные электродвигатели. Вращающий момент
трехфазных асинхронных электродвигателей. Управление трехфазными
двигателями. Рабочие характеристики трехфазных асинхронных двигателей.
Лекция 31.Одно и двухфазные двигатели. Конструкция, принцип
действия электродвигателей. Управление двигателями. Применение
двигателей в системах автоматического управления в сварочном
производстве
Лекция 32.Электрические машины постоянного тока. Конструкция,
принцип работы машин постоянного тока. Электродвижущая сила машины
22
постоянного тока. Электромагнитный момент машины постоянного тока.
Мощности, потери и К.П.Д. машин постоянного тока
Генераторы постоянного тока. Способы возбуждения.
Характеристики генераторов постоянного тока. Тахогенератор постоянного
тока.
Лекция 33. Электродвигатели постоянного тока Управление
электродвигателем постоянного тока. Механическая характеристика.
Универсальные коллекторные двигатели. Применение двигателей в
электротехнических устройствах сварочных устройствах.
Лекция 34. Синхронные машины. Синхронные генераторы. Синхронные
двигатели. Управление синхронными двигателями. Информационные
электрические машины переменного тока. Сельсины. Конструкция принцип
действия, режимы работы. Вращающиеся трансформаторы. Конструкция,
принцип действия, режимы работы.
Лекция 35 Основы электропривода. Нагревание и охлаждение
электродвигателей . Режимы работы электродвигателей . Выбор мощности.
Релейно – контакторная схема управления электродвигателями.
Лекция 36. Передача и распределение электрической энергии. Расчет
проводов по до пустимому нагреву. Коммутационная и защитная аппаратура.
Защитное заземление. Классы изоляции электрических проводов. Понятие об
электроэнергосбережении
Содержание лабораторных занятий
раздел
Наименование лабораторной работы (практического
занятия)
Колич
часов
Раздел I
Л.Р. №1 Определение параметров линейных элементов.
4 часа
Однофазные цепи
переменного тока
Испытание последовательного соединения R,L ,C
Л,Р. №2 Испытание параллельного соединения R,L ,C
Резонанс токов
23
4 часа
Л.Р. №3 Смешанное соединение элементов R,L ,C
4 часа
Графо аналитический расчет смешанного соединения
Раздел I
Л.Р. №4 Испытание трехфазной электрической цепи.
Трехфазные
синусоидальные цепи
Включение потребителей по схеме “звезда”
4 часа
Анормальные режимы работы трехфазной цепи
Л.Р.5 Определение параметров и исследование режимов
работы трехфазной цепи при соединении потребителей
в трегольник
2 часа
Л.Р. № 6 Испытание однофазного маломощного
трансформатора
4 часа
Л.Р. № 7. Испытание маломощного 3-х фазного
асинхронного двигателя.
4 часа
Двигатель постоянного
тока
Л.Р. № 8. Испытание двигателя постоянного тока
4 часа
Генератор постоянного
тока
Л.Р. № 9 . Испытание генератора постоянного тока
4 часа
Раздел III
Л.Р. 10. Испытание однофазной и трехфазной мостовой
схем выпрямления. Влияние характера нагрузки на
параметры схемы выпрямления
2 часа
Раздел II
Трансформатор
Раздел II
Асинхронный двигатель
Электроника
24
Тесты на остаточные знания по ТОЭ
Задание 1.Электрический ток протекает……….
а) от точки с меньшим потенциалом к точке с большим потенциалом
в) в любом направлении, независимо от величины потенциалов
с) от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом
d) между равно потенциальными точками
Задание 2.Идеальный источник напряжения – это источник электрической энергии,………
а) ток которого не зависит от напряжения на его выводах
в) напряжение на выводах которого не зависит от тока в нём
с) характеризующийся электродвижущей силой и внутренним электрическим сопротивлением
d) характеризующийся током в нём и внутренней электрической
проводимостью
Задание 3..Идеальный источник тока – это источник электрической
энергии,………
а) напряжение которого не зависит от тока на его выводах
в) ток на выводах которого не зависит от напряжения в нём
с) характеризующийся электродвижущей силой и внутренним электрическим сопротивлением
d) характеризующийся током в нём и внутренней электрической
25
проводимостью
Задание 4.Режим насыщения нелинейной катушки индуктивности
означает, что………
а) при увеличении тока через катушку поток растёт по линейному
закону
в) при увеличении тока через катушку поток растёт по нелинейному
закону
с) при увеличении тока через катушку поток остаётся неизменным
d) при увеличении тока через катушку поток уменьшается по
нелинейному закону
Задание 5.Метод эквивалентного генератора не приемлем к ветви... а)
содержащей нелинейные элементы
в) содержащей источники тока
с) содержащей источники ЭДС
d) индуктивно связанной с другими ветвями
Вариант 7
В каждом задании необходимо найти единственно правильный ответ
Задание1 Если на входе пассивного 2-х полюсника u(t)=10sin(t+10о)
а i(t)=0.1sin(t+10о),то входное сопротивление 2-х полюсника
носит……………характер
а) индуктивный
в) ёмкостной с) активный
d) активно-ёмкостной
Задание 2.Если IR =0,6 А, а IL =0,8 А. то общий ток I равен………
26
а) 0,2 А
в)0,5 А
с)0,8 А
d)1,.0 А
Задание 3.Если ток в цепи равен а i(t)=1,41sin(t+10о) А, то комплекс
действующего значения тока равен………а) 0,5е-j10А
0,8еj10А
в) 0,4е-j10А
с)
d) 1,0еj10А
Задание 4.Если в последовательном колебательном контуре сR, Lи C
ёмкость увеличить в 2 раза, то резонансная частота………….
а) увеличится в 2 раза в) уменьшится в 2 раза с) увеличится в 1,41 раз
d) уменьшится в 1,41 раз
Задание 5.Если в параллельном колебательном контуре с R, Lи C
сопротивление R увеличить в 2 раза, то резонансная частота………
а) увеличится в 2 раза в) уменьшится в 2 раза с) увеличится в 1,41 раз
d) не изменится
27
Вариант 8
В каждом задании необходимо найти единственно правильный ответ
Задание1 В электрической цепи не синусоидального тока включена
индуктивная катушка с индуктивностью L= 0,1 Гн. Если ток в цепи
равен i(t)=5 sin(100t+60о)+ 1 sin(200t+30о), то мгновенное значение напряжения u(t)будет равно…………..
а) 50 sin(100t+60о)+ 10 sin(200t+30о)В
в) 50 sin(100t+150о)+ 20 sin(200t+120о)В
с) 50 sin(100t+60о)+ 50 sin(200t+30о)В
d) 50 sin(100t+150о)+ 10 sin(200t+120о)В
Задание2 Если на входе пассивного 2-х полюсника u(t)=100sin(t)
а i(t)=0.1sin(t+90о),то входное сопротивление 2-х полюсника
носит……………характер
а) индуктивный
в) ёмкостной
с) активный
d)активно-ёмкостной
Задание 3.Если напряжение в цепи равно u(t)=141sin(t+10о) В, то
комплекс действующего значения напряжения равен………
а) 50е-j10 В
в) 40е-j10 В
с) 80еj10В
d) 100еj10В
Задание 4.Если в последовательном колебательном контуре сR, Lи C
сопротивление R увеличить в 2 раза, то резонансная частота………
а) увеличится в 2 раза в) уменьшится в 2 раза с) увеличится в 1,41 раз
d) не изменится
28
Задание 5.Связь магнитного потока с индукцией магнитного поля
записывается в виде………………..
а) Ф =  Вdl
в) Ф = Bds
d) В =  Фds
с) В = Фdl
Вариант 9
В каждом задании необходимо найти единственно правильный ответ
Задание1 Протекающий через катушку индуктивности L = 1 Гн ток
изменяется по закону i(t)=141sin(314t - 45о)А. Определить комплекс действующего значения напряжения на катушке.
а) U = 31400е-j45 В
в) U = 3140е-j45 В
c) U = 31400е+j45 В
d) U =
3140е+j45 В
Задание2 Если на входе пассивного 2-х полюсника u(t)=200sin(t)
а i(t)=2sin(t-90о),то входное сопротивление 2-х полюсника
носит……………характер
а) индуктивный
в) ёмкостной
с) активный
d)активно-ёмкостной
Задание 3.Если ток в цепи равно i(t)=1,41sin(t+10о) А, то комплекс
действующего значения тока равен………………..
а) 0,5е-j10 А
в) 0,4е-j10 А
с) 0,8еj10А
d) 1,0еj10А
Задание 4.Если в последовательном колебательном контуре с R,LиC
ёмкость С увеличить в 2 раза, то резонансная частота………………
а) увеличится в 2 раза
в) уменьшится в 2 раза с) уменьшится в 1,41
раз d) не изменится
Задание 5.К источнику с напряжением u(t)=141sin(t-20о)подключе
29
на активно-индуктивная нагрузка, ток в которой равен
i(t)=7,05sin(t-80о)А. Определить мощности Р,Q и S нагрузки.
а) Р =250 Вт, Q = 433 Вар, S= 500ВА
в) Р =200 Вт, Q = 400 Вар, S= 600ВА
с) Р =300 Вт, Q = 500 Вар, S= 800ВА
d) Р =350 Вт, Q = 800 Вар, S= 1150ВА
Вариант 10
В каждом задании необходимо найти единственно правильный ответ
Задание1 Может ли внешняя характеристика источника проходить через
начало координат?
а) может в) может в режиме холостого хода
c) может в режиме
короткого замыкания
d) не может
Задание2 Определить индуктивность L и энергию магнитного поля
WL катушки, если при токе в ней I=20А потокосцепление  = 2 Вб
а) L = 1 Гн; 10Дж в) L = 0,1 Гн; 20 Дж с) L = 2 Гн ; 30 Дж d) L = 3
Гн; 40Дж
Задание 3.Если напряжение в цепи равно u(t)=141sin(t+10о) А, то
комплекс действующего значения напряжения равен………
а) 1415е-j10 В
в) 200е-j10 В
с) 100еj10 В
d) 150еj10 В
Задание 4.Если в последовательной ветви R=10Ом , а L=0,03Гн, то при
частоте f=50 Гц комплексное сопротивление ветви составит……
30
а) Z=14,2е-j10Ом
в)Z=13,7е-j10Ом
с)Z=13,7еj43,3Ом
d)Z=14,1еj43,3Ом
Задание 5.Протекающий через катушку индуктивности L=1 Гн ток
изменяется по закону i(t)=141sin(314t-45о) А. Комплекс дйствующего
значения напряжения будет………………
а) U = 31400е-j90 В
в) U =30400е-j45 В
с) U =31400еj45 В
d) U
=30400еj90 В
Ключи правильных ответов
Вариант 1
1с
2с
3а
4е
5в
Вариант 2
1в
2е
3с
4 в
5с
Вариант 3
1а
2а
3е
4е
5в
Вариант 4
1в
2d
3d
4е
5d
Вариант 5
1с
2а
3с
4с
5c
Вариант 6
1с
2в
3в
4 в
5а
Вариант 7
1с
2d
3d
4d
5в
Вариант 8
1в
2в
3d
4d
5а
Вариант 9
1а
2в
3d
4с
5а
Вариант 10
1d
2в
3с
4d
5с
Тематика контрольных работ:
1.
Анализ однофазных и 3х фазных цепей синусоидального тока
(20 вариантов)
2.
Устройство, принцип работы и применение трансформаторов и
асинхронных двигателей (20 вариантов)
31
3. Однофазная и трехфазная схема выпрямления. Схема, работа ,
параметры ,
свойства, применение
Инверторы.
Схема,
работа,
свойства,
применение
(20
вариантов)
Варианты контрольных работ
Однофазные
цепи
Вариант 1 .К резистору сопротивлением R = 1,5 Ком приложено
напряжение u = 120 sin(ωt-π/6)Β. Записать выражение для мгновенного
значения тока, определить его амплитудное и действующее значение,
мощность. Построить векторную диаграмму для момента времени t=0
Вариант 2 .По резистору сопротивлением R=20 Ом проходит ток
i(t) =0,75 sin ωt А. Определить мощность, амплитудное и действующее
значения падения напряжения на резисторе, записать выражение
мгновенного значения этого напряжения и построить векторную диаграмму
токов и напряжений для t =0.
Вариант 3 .Действующее значение тока и напряжения на
резисторе I= 125 мА и U = 250 В Частота изменения сигнала f = 400Гц,
начальная фаза тока ψ = - 30 0. Записать выражение для мгновенных
значений тока, напряжения и мощности, построить кривые изменения этих
величин во времени. Определить сопротивление резистора и выделившуюся
на нем мощность.
Вариант 4 . Два параллельно соединенных резистора
сопротивлениями R1 = 100 Ом и R2 = 20 Ом подключены к источнику
переменного тока. Ток в неразветвленной части цепи
32
i (t)= 3,4 sin(ωt-45) А. Определить действующее значение всех токов и
входного напряжения, полную потребляемую мощность. Записать выражение
для мгновенных значений токов в параллельных ветвях.
Вариант 5. Через катушку индуктивности сопротивлением ХL= 1,2
Ом проходит переменный ток с частотой f = 800 Гц и амплитудным
значением Im = 450 мА. Определить индуктивность катушки, действующее
значение напряжения на ней, а также полную потребляемую мощность.
Записать выражение для мгновенного значения напряжения на катушке.
Вариант 6 Действующее значение переменного напряжения и тока
с частотой f = 25 Гц в катушке инду.ктивности U =36 В и I = 1,25 А
соответственно. Определить индуктивность катушки, записать выражение
для мгновенных значений напряжения и тока, построить векторную
диаграмму.
Вариант 7 . По катушке, индуктивность которой L = 0,02 Гн,
проходит ток, изменяющийся по закону i(t) = 0,03 sin1520 t А. Определить
действующее значения напряжения, приложенного к катушке, наведенной
ЭДС, полную потребляемую мощность. Построить векторную диаграмму и
записать закон изменения u(t) и е(t) во времени.
Вариант 8. По двум катушкам , соединенных последовательно,
проходит ток i(t)= 3,5 sin 251 t А. Действующее значение напряжения на
входе этой цепи U= 140В. Определить индуктивность катушек, их
сопротивление и максимальное значение ЭДС, наведенной в каждой
катушке, если U = 0,75U.
Вариант 9 .По катушке с индуктивностью L =200мГн и
сопротивлением R = 85 Oм проходит переменный ток
i(t) = 1,7 sin 628 t А.
Определить амплитудное , действующее значения и записать выражение
мгновенного значения напряжения на катушке
33
Вариант 10 .К катушке, индуктивность которой L = 0,01 Гн и
сопротивление R = 15 Ом, приложено синусоидальное напряжение частотой f
= 300 Гц и действующим значением U = 82 В. Определить действующее
значение тока в цепи и записать закон его изменения во времени, если
начальная фаза напряжения ψ = 0.
Машины постоянного тока
Вариант 1
Определить напряжение на зажимах генератора параллельного
возбуждения при номинальном сопротивлении нагрузки R1 = 2 Ом, если
известно, что Е.Д.С. Е =118 В, Rя = 0,05 Ом, сопротивление обмотки
возбуждения Rв = 25 Ом.
Вариант 2
Определить напряжение на зажимах генератора параллельного
возбуждения, если известно, что сопротивление обмотки возбуждения Rв =
1,0 Ом, сопротивление регулировочного реостата R = 22 Ом, а ток
возбуждения Iв = 5
Вариант 3
Найти ЭДС генератора параллельного возбуждения и ток в обмотке
якоря, если напряжение на зажимах генератора U = 115 В, сопротивление
цепи якоря RЯ = 0,04 Ом, сопротивление обмотки возбуждения RВ=25,6 Ом,
сопротивление в цепи нагрузки R=1.53 Ом.
Вариант 4
Определить сопротивление в цепи нагрузки, если при ЭДС генератора Е
= 240 В и сопротивление цепи якоря RЯ = 0,4 Ом ток якоря IЯ = 6,25 А.
34
Вариант 5
Найти ток якоря и обмотки возбуждения генератора параллельного
возбуждения, если напряжение на зажимах генератора U = 230 В,
сопротивление цепи RВ = 28,75 Ом, а ток нагрузки Iном = 25 А.
Вариант 6
Напряжение генератора параллельного возбуждения U = 115 B,
номинальный ток Iном = 100 А. Определить ток в цепи якоря и мощность на
выходе, если сопротивление обмотки возбуждения RВ = 46 Ом.
Вариант 7
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением имеет
следующие номинальные данные: Uном = 115 В,
Ом,
Iном = 100 А,
RЯ = 0,05
RB = 35,9 Ом. Определить ЭДС генератора в номинальном режиме,
электрические потери в цепи якоря и обмотке возбуждения,
электромагнитную мощность и падение напряжения в цепи якоря.
Вариант 8
Определить сопротивление якоря, чтобы ЭДС генератора смешанного
возбуждения составляла Е = 240 В при токе в цепи якоря I = 90 A и
сопротивление нагрузки 2,0 Ом.
Вариант 9
Обмотка якоря двухполюсного генератора с параллельным
возбуждением имеет число проводников N = 252, магнитный поток Ф = 2,3 ·
10-2 Вб. Частота вращения якоря
n = 1450 об/мин. Число пар параллельных ветвей обмотки якоря α = 1.
Определить напряжение на зажимах генератора, если RЯ = 0,2 Ом, ток
нагрузки I = 30 А, а ток в обмотке возбуждения IB = 2,0 А.
35
Вариант 10
Определить напряжение на зажимах четырехполюсного генератора с
параллельным возбуждением, если сопротивление обмотки якоря RЯ = 1 Ом,
обмотки возбуждения
RB =100 Ом, отношение числа активных проводников к числу пар
параллельных ветвей составляет 510, магнитный поток Ф = 1,85 · 10-2 Вб,
частота вращения n = 1450 об/мин.
Вариант 11
Определить напряжение на нагрузке, имеющей сопротивление R = 150
Ом и подключенной к генератору с последовательным возбуждением,
который вращается с частотой n = 1450 об/мин и имеет магнитный поток Ф
= 0,02 Вб, сопротивление обмотки якоря 0,25 Ом, обмотки возбуждения R = 2
Ом и постоянную машины cЕ = 4,2.
Вариант 12
Найти полезную мощность генератора смешанного возбуждения с
нагрузочным током I = 60 А, если напряжение на его зажимах U = 230 В.
Вариант 13
Мощность генератора Р2 = 18 кВт, потери мощности в обмотке якоря РЯ
= 1,5 кВт. Чему равен ток якоря, если ЭДС Е = 243,7 В?
Вариант 14
Определить электромагнитную мощность, развиваемую якорем
генератора параллельного возбуждения, если Е = 240 В, IВ = 2 А, а Iном =108
А.
36
Вариант 15
ЭДС генератора параллельного возбуждения Е = 120 В, сопротивление
цепи якоря RЯ =0,2 Ом, сопротивление обмотки возбуждения RB = 36 Ом,
сопротивление внешней цепи R = 1 Ом. Определить ток на якоре,
напряжение на зажимах генератора, ток в цепи возбуждения, ток во внешней
цепи, мощность отдаваемую генератором
Вариант 16
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением имеет
номинальную мощность Рном = 50 кВт при напряжении U = 115 В,
сопротивление обмотки возбуждения RB = 11 Ом. Определить токи
возбуждения, нагрузки якоря, ЭДС генератора, потери в цепи якоря, потери в
цепи возбуждения.
Вариант 17
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением питает
лампы накаливания с общим сопротивлением R = 3 Ом, при этом напряжение
на зажимах генератора U = 114 В, сопротивление якоря RЯ = 0,1 Ом ток
обмотки возбуждения IВ = 2 А. Определить ток якоря, ЭДС обмоток якоря,
электромагнитную мощность на выходе генератора
Вариант 18
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением имеет
следующие номинальные данные: мощность Рном = 14,0 кВт, напряжение Uном
= 115 В, частоту вращения nном = 2850 об/мин, сопротивление цепи
возбуждения RВ = 57,5 Ом. Магнитные и механические потери составляют
5% от номинальной мощности генератора. Определить ток якоря, ЭДС, КПД
и номинальный вращающий момент.
Вариант 19
37
КПД η генератора последовательного возбуждения при напряжении U =
220 В и токе Iном = 20 А равен 94%. Определить сопротивление цепи якоря,
сопротивление цепи нагрузки, ЭДС наводимую в обмотке якоря, полезную
мощность генератора
Вариант 20
Ток генератора параллельного возбуждения I = 60.87 А при напряжении
U = 220 В. Вычислить ток в цепи возбуждение, сопротивление цепи
возбуждения, ток в цепи якоря, ЭДС наводимую в обмотке якоря,
сопротивление цепи якоря, если потери в цепи якоря составляют 4%, а
потери в цепи возбуждения – 5% от полезной мощности генератора.
Машины переменного тока
Вариант 1
Найти для трёхфазного асинхронного двигателя ЭДС Е1, Е2 и Е2S при
скольжении s = 6%, если известно, что амплитуда магнитного потока,
приходящегося на один полюс и одну фазу, составляет Ф = 0,53 · 10-2 Вб,
число витков обмоток статора и ротора соответственно w1 =320, w2 = 40,
частота тока f=50Гц.
Вариант 2
Определить ЭДС, индуцируемые в фазе обмоток статора и ротора
асинхронного короткозамкнутого двигателя при неподвижном и
вращающемся роторе, если Фm = 0,011 Вб, s = 0,04, w1 = 96, w2 = 1,5, К01 =
0,92, К02 = 0,98, f = 50 Гц
Вариант 3
38
Основной магнитный поток трехфазного асинхронного двигателя Фm = 4
· 10-3 Вб. ЭДС, индуцируемая в обмотке статора, соединенного в
«треугольник», Е = 220В. Определить число витков в фазе обмотки статора,
если К01 = 0,95, а f = 50 Гц.
Вариант 4
Напряжение питания трёхфазного асинхронного двигателя U1 = 660В,
частота тока сети f= 50Гц, число пар полюсов р = 3. Пренебрегая падением
напряжения в обмотке статора,, определить ЭДС, индуцируемую в фазе
обмотки ротора, и частоту тока, если ротор вращается с частотой n = 950
об/мин. Коэффициент трансформации двигателя n = 15.
Вариант 5
Трёхфазный асинхронный двигатель с фазным ротором потребляет от
сети мощность Р1=19,4кВт при токе IЛ = 73,8 А и напряжении U = 220В.
Найти КПД и cos φ, если мощность на валу двигателя Р2 = 16,0кВт.
Вариант 6
Трёхфазный асинхронный двигатель потребляет от сети мощность Р1
=9,55 кВт при токе I1 = 36,36 А и напряжении U = 220В. Определить КПД и
cos φ, если полезная мощность на валу двигателя Р2 = 7,5 кВт.
Вариант 7
Трёхфазный асинхронный двигатель потребляет от сети мощность Р1 =
1,875 кВт при токе IФ =3,5А и напряжении U1 =220В. Чему равен
коэффициент мощности КПД и cos φ если полезная мощность на валу
двигателя Р2 = 1,5 кВт ?
Вариант 8
39
Трёхфазный асинхронный двигатель потребляет от сети мощность Р1 =
26,0 кВт при токе I1 =97,6 А и напряжении U = 220 В. Чему равен
коэффициент мощности и КПД, если полезная мощность на валу двигателя
Р2 = 22 кВт ?
Вариант 9
Трёхфазный шестиполюсный асинхронный двигатель потребляет от сети
мощность Р1 = 4,82 кВт; частота вращения ротора n = 960 об/мин, потери в
статоре равны 654 Вт, в роторе – 166 Вт. Определить скольжение, мощность
на валу и КПД
Вариант 10
Короткозамкнутый
трёхфазный
асинхронный
двигатель
имеет
следующие паспортные данные:
Рном =5,5 кВт , n = 1450 об/мин, U = 220/380 В, I = 19.26/11,1 А.
Определить число пар полюсов двигателя, скольжение и пусковой ток для
случаев соединения обмоток статора в «треугольник» и «звезду» при
включении в сеть с напряжением U=220 В, если кратность пускового тока
равна 5,0, а синхронная частота вращения двигателя n = 1500 об/мин.
Вариант 11
Крановый трёхфазный шестиполюсный асинхронный двигатель с
фазным ротором включен в сеть переменного тока с напряжением U = 380 В
в сеть переменного тока с напряжением U=380В и преодолевает момент
сопротивления М = 70,0 Н · м при скольжении s = 3%. Определить мощность
на валу двигателя и КПД, коэффициент мощности cos φ, частоту вращения
ротора, если известно, что мощность, подводимая к двигателю, Р1 =7,5 кВт
при линейном токе IЛ = 12,5 А.
40
Вариант 12
Трёхфазный восьмиполюсный асинхронный двигатель потребляет от
сети мощность Р1 =6,47 кВт при напряжении U = 220 В и токе IЛ = 23,55 А.
Определить частоту вращения ротора n2, мощность Р2 на валу двигателя,
коэффициент мощности cos φ и КПД, если вращающий момент двигателя М2
= 72,5 Н · м, скольжение s = 3%, частота тока f = 50 Гц.
Вариант 13
Трёхфазный шестиполюсной асинхронный двигатель потребляет от сети
мощность Р1 = 6,7 кВт при напряжении U = 380 В и токе I = 15,0 А.
Определить частоту вращения ротора n2, мощность Р2 на валу двигателя,
коэффициент мощности cos φ и КПД, если вращающий момент двигателя М2
= 49,2 Н · м, скольжение s = 3%, частота тока f = 50 Гц.
Вариант 14
Асинхронный трехфазный двигатель имеет номинальную мощность Р2 =
4 кВт, КПД 85,5%, cos φ = 0.89,частоту вращения магнитного поля n1 = 3000
об/мин, ротора n2 = 2880 об/мин. Двигатель включен в сеть переменного тока
с напряжением U = 220 В по схеме «треугольник». Определить
потребляемую мощность, линейный ток, сумму потерь, вращающий момент
на валу и скольжение.
Вариант 15
Асинхронный трехфазный двигатель марки АО2-82-6 включен в
сеть переменного тока с напряжением U = 380 В и потребляет из сети
мощность Р1 = 43716 Вт при коэффициенте мощности cos φ =0,91. Сумма
потерь Σ Р =3716 Вт, скольжение s = 2%. Определить мощность на валу ,
КПД, линейный ток, частоты вращения магнитного поля и ротора.
Вариант 16
41
Асинхронный трехфазный двигатель МАРКИ АОЛ2-32-6
подключен к сети переменного тока с напряжением U = 220 В по схеме
«треугольник» и потребляет ток I1 = 9,24 А при КПД 81% , cos φ =0,77,
частота вращения ротора n2 = 950 об/мин. Определить потребляемую
мощность, мощность на валу, сумму потерь, вращающий момент, и частоту
вращения магнитного поля.
Вариант 17
Асинхронный трехфазный двигатель марки АОЛ2-22-6 включен в
сеть переменного тока с напряжением U = 380 В по схеме «звезда».
Двигатель потребляет мощность Р1 = 1447 Вт при cos φ = 0,73, развивает
мощность на валу Р = 1100 Вт, при этом частота тока ротора f = 3,5 Гц.
Определить линейный ток, КПД, скольжение Частоту вращения магнитных
полей статора и ротора.
Вариант 18
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором включен в
сеть переменного тока с напряжением U = 380 В. Обмотки статора
соединены по схеме «звезда». Двигатель при КПД 87,5%, cos φ =0,033
развивает вращающий момент М = 131,7 Н · м. Синхронная частота
вращения магнитного поля n1 = 750 об/мин. Определить сумму потерь,
линейный ток и частоту тока ротора.
Вариант 19
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором включен в
сеть переменного тока с напряжением U = 380 В. Обмотки статора
соединены по схеме «звезда». При номинальном вращающем моменте М
=653 Н · м и cos φ = 0,82 ротор развивает частоту вращения n2 = 585 об/мин.
Сумма потерь двигателя составляет 4,2 кВт. Определить КПД, номинальный
линейный ток и частоту тока ротора.
42
Трансформатор
Вариант 1
Трансформатор подключили к сети переменного тока с напряжением U
= 220 В и частотой f = 50 Гц. Определить коэффициент трансформации, если
сердечник имеет активное сечение S = 7,6 см2, наибольшая магнитная
индукция Вm = 0,95 Тл, а число витков вторичной обмотки w = 40.
Вариант 2
Первичная обмотка трансформатора подключена к сети переменного
тока напряжением U =220 В. К трем вторичным обмоткам трансформатора
w1 , w2 , w3 подключены резисторы с сопротивлением R1 = R2 = R3 = 20 Ом, в
которых проходят токи I1 =0.25 A, I2 =0.315 A, I3 = 0.6 A. Определить
коэффициент трансформации для трёх вторичных обмоток.
Вариант 3
Для определения потерь в стали дросселя его с начало включили в
цепь постоянного тока. Сопротивление обмотки оказалось равным 2,0 Ом.
Затем к дросселю подвели переменное напряжение. При этом вольтметр
показал 127 В, ваттметр – 75 Вт, амперметр - 2 А. Определить потери в стали
и меди дросселя.
Вариант 4
Однофазный трансформатор с номинальной мощностью Sном = 160
кВт · А включен в сеть переменного тока с частотой f = 50 Гц. Вычислить
ЭДС первичной и вторичной обмоток, если активное сечение стержня и ярма
S = 175 см2 , наибольшая магнитная индукция в стержне В = 1,5 Тл, число
витков первичной обмотки w1 = 1032, вторичной w2 = 40.
Вариант 5
43
Катушка со стальным сердечником включена в сеть переменного
тока с напряжением U = 220 В и потребляет мощность Р1 = 340 Вт при токе I1
= 8 А. Эта же катушка при том же напряжении, но при вынутом стальном
сердечнике потребляет мощность Р2 = 100 Вт при токе I2 = 10 А. Определить
потери в меди и стали.
Вариант 6
Однофазный трансформатор включен в сеть с напряжением U = 380
В, напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе U2 = 12 В.
Определить число витков обеих обмоток w1 и w2 , если активное сечение
стержня Sа=20 см2, наибольшая магнитная индукция в стержне В=1,2 Тл,
частота f =50 Гц.
Вариант 7
Трансформатор подключили к сети переменного тока с напряжением
U = 660 В. К вторичной обмотке подсоединена осветительная сеть с cos φ = 1,
рассчитанная на напряжение U =220 В. Чему равен ток вторичной обмотки,
если ток в первичной обмотке L1 = 2 А.
Вариант 8
Однофазный трансформатор подключили к сети переменного тока с
напряжением U = 380 В и частотой f =50 Гц. Вторичная обмотка имеет число
витков w2 = 40 и силу тока при нагрузке 10 А. Определить коэффициент
трансформации, если сердечник изготовлен из стали с сечением S = 7,2 см2 ,
магнитная индукция составляет В = 1 Тл.
Вариант 9
Потери при холостом ходе трансформатора составляют РХ = 500 Вт,
при коротком замыкании
44
РК =1400 Вт. Определить КПД трансформатора, если номинальная
мощность Рном = 25 кВт.
Вариант 10
Трансформатор имеет номинальную мощность Sном = 2,5 кВ · А и
подключен к сети переменного тока с напряжением U =220 В. Как
изменится ток в первичной обмотке трансформатора, если коэффициент
мощности вторичной обмотки возрос с 0,85 до 0,95, а мощность
потребляемая нагрузкой Р=2200 Вт ?
Вариант 11
Трансформатор подключили к сети переменного тока с
напряжением U = 220 В. Ток первичной обмотки I1 = 7,1 А. Определить cos
φ1 , если мощность во вторичной обмотке трансформатора Р = 1 кВт, а КПД
трансформатора η = 0,8.
Вариант 13
Сопротивление первичной обмотки трансформатора
постоянному току R1 = 2 Ом, потери холостого хода РХ = 75 Вт. Определить
активную мощность, если ток холостого хода IХ = 0,5 А. Оценить ошибку в
определении потери в стали, если вся мощность при холостом ходе
расходуется в стали магнитопровода.
Вариант 14
Определить ток во вторичной обмотке трансформатора, имеющего
коэффициент трансформации 25, ток холостого хода IХ = 1, если при
подключении активной нагрузки ток в первичной обмотке составил I1 = 10 А.
Вариант 15
45
Определить число витков в первичной и вторичной обмотках
трансформатора, подключенного к сети переменного тока с напряжением U
=220 В и частотой f =50 Гц, если в режиме холостого хода напряжение на
вторичной обмотке UХ = 12 В, а магнитный поток в сердечнике Фm = 2.5 · 104
Вб.
Вариант 16
В понижающем трансформаторе с коэффициентом трансформации
n = 15 ток вторичной обмотки I2 =210 А. Найти сечение проводов первичной
и вторичной обмоток, если плотность тока в них не должна превышать 3,5
А/мм2.
Вариант 17
Однофазный трансформатор с номинальной мощностью Sном = 30
кВ · А при холостом ходе имеет напряжение 380 В. Определить
номинальные токи обмоток, напряжение на зажимах вторичной обмотки,
если число витков первичной обмотки w1 = 346 а вторичной w2 = 200.
Потерями в трансформаторе пренебречь.
Вариант 18
Однофазный трансформатор с номинальной мощностью Sном = 5 кВ · А
подключили к сети переменного тока с напряжением U = 220 В при
холостом ходе
на вторичной обмотке имеет напряжение 15 В. Определить
номинальные токи обмоток, коэффициент трансформации и число витков в
первичной обмотке, если число витков во вторичной w2 = 24 (потерями в
трансформаторе пренебречь).
Вариант 19
В режиме короткого замыкания трансформатора ток в первичной
обмотке I1 = 0,9 А, активное сопротивление R = 20 Ом, индуктивность L =
46
0,03 Гн, коэффициент трансформации n =50. Найти напряжение на
первичной обмотку, ток вторичной обмотки и коэффициент мощности.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература
1.А.С. Касаткин, М.В.Немцов Электротехника.-М.:
Изд.ACADEMA,2009.-539 с.
2.И.А.Данилов, П.М.Иванов Общая Электротехника с основами
электроники.-М.:Высшая школа,2005.-752 с.
3.Электротехника и Электроника/под ред. В.В.Кононенко/-Ростов н/Д:
Феникс,2007.-778 с.
4.Контрольно-измерительные приборы и инструменты:
учебник[С.А.Зайцев и др.]; под ред.Г.Г.Ранева.-М.:Изд.центр
«Академия»,2009.-463 с.
5.В.И.Полещук Задачник по электротехнике и
электронике:учеб.пособие.-М.: Изд.центр «Академия»,2009.-224 с.
6.М.В.Гальперин Электронная техника: учебник .-2-е изд.-М.:ИД
«ФОРУМ»:ИНФРА-М,2010.-352 с.
Дополнительная литература
Учебники:
1.Электротехника в оборудовании сварочных производств:
учебное пособие /Авт.-сост.: В.А.Жуков, В.С.Яблокова.- Владивосток:
Изд-во ДВГТУ, 2009.-128 с.
2.Электроника в оборудовании горных машин:
учебное пособие /Авт.-сост.: В.А.Жуков, В.С.Яблокова.- Владивосток:
Изд-во ДВГТУ, 2010.- 94 с.
3.Электротехника и электроника:
учебное пособие (электронная версия) /Авт.-сост: В.А. Жуков –
Владивосток, 2012.-216 с.
47
Интернет-ресурсы:
1.
http://window.edu.ru/resource/382/77382 Заярный В.П., Шилин А.Н.,
Нефедьев А.И. Аналоговая электроника: Учебное пособие. - Волгоград: Издво ВолгГТУ, 2007. - 80 с.
2.
http://window.edu.ru/resource/426/24426 Тогатов В.В. Аналоговая
электроника. Полупроводники. Конспект лекций. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ),
2004. - 62 с.
3.
http://window.edu.ru/resource/528/69528 Светцов В.И. Вакуумная и
плазменная электроника: Учебное пособие / Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Иваново, 2003. - 172 с.
48