заданияч на контрольную работу

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Методические указания и задания на контрольную работу для студентов специальности 190701 «Организация перевозок и управление на ж.-д. транспорте» по дисциплине «Общая электротехника и электроника»

Иркутск

2008

УДК 621.3 ББK 31.2 О13

Составитель: Г.Г. Кудряшова, ст. преподаватель кафедры теоретических основ электротехники

Рецензент: канд. техн. наук, доц. кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ А.С. Смирнов

Предназначены для студентов специальности 190701 «Организация перевозок и управления на ж.-д. транспорте».

Приведены краткие теоретические сведения по следующим темам: «Электрические цепи постоянного тока», «Электрические цепи однофазного синусоидального тока», «Трехфазные электрические цепи», даны примеры расчета.

Ил. 23. Табл. 6. Библиогр.: 9 назв.

© Иркутский государственный университет путей сообщения, 2008

Общие методические указания

Основным видом учебной работы студента-заочника в процессе изучения дисциплины является самостоятельная работа с учебной литературой. Эта работа начинается с изучения теории. После изучения теории по данной теме следует проанализировать решения задач, приведенных в учебниках и задачниках, и несколько задач решить самостоятельно. Решение задач помогает лучшему пониманию изучаемых вопросов и закреплению в памяти основных положений и соотношений. Затем следует приступить к выполнению контрольной работы.

Выполнение контрольной работы является важным этапом в самостоятельной работе студента-заочника над дисциплиной и должно свидетельствовать о том, что соответствующие разделы дисциплины проработаны и достаточно глубоко осмыслены.

Задачи контрольных работ имеют 100 вариантов, отличающихся друг от друга схемами и числовыми значениями заданных величин. Вариант, подлежащий решению, определяется по двум последним цифрам шифра студента: по предпоследней цифре выбирается номер схемы, а по последней – номер варианта числовых значений величин. Например, шифру 88-МТ-137 соответствует схема 3 и 7-й вариант числовых значений. Порядок выбора варианта задач № 4 указан в примечаниях к условиям задач.

Требования, предъявляемые к оформлению контрольных работ

1.Каждая работа выполняется в отдельной тетради (или на листах бумаги, сшитых в тетрадь), на обложке которой должны быть указаны фамилия, имя и отчество студента, его шифр и домашний адрес, номер контрольной работы.

2.Писать следует на одной стороне листа, оставляя широкие поля.

3.Условие задачи должно быть сформулировано достаточно полно и

четко.

4.Основные положения решения должны иметь объяснения. Решение должно иллюстрироваться схемами, чертежами, векторными диаграммами и т.д. На электрических схемах должны быть показаны положительные направления токов.

5.Графическая часть работы должна быть выполнена аккуратно с помощью чертежного инструмента со строгим соблюдением ГОСТа на условные графические обозначения. Графики и диаграммы выполняются с

обязательным соблюдением масштаба на миллиметровой бумаге. Масштаб выбирать так, чтобы на 1 см приходилось 1·10n, 2·10n, или 5·10n единиц измерения физической величины, где n – целое число. Градуировку осей

3

выполнять, начиная с нуля, равномерно. Числовые значения координат точек, по которым строятся кривые, не приводить.

6.Должен выдерживаться следующий порядок записей при вычислениях: сначала формула, затем подстановка числовых значений величин, входящих в формулу без каких-либо преобразований, затем – результат с указанием единиц измерения.

7.В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые положительные направления токов и наименования узлов. При решении одной и той же задачи различными методами одной и той же величине следует присваивать одно то же обозначение.

8.Контрольная работа должна содержать перечень литературы, использованной при работе над заданием, дату и подпись студента.

9.Контрольные работы должны представляться на рецензирование в порядке их номеров. Разрешается одновременное представление на рецензию нескольких контрольных работ.

10.Незачтенная контрольная работа должна быть исправлена в соответствии с замечаниями и представлена на повторную рецензию. Все исправления должны быть выполнены в той же тетради после рецензии. Вносить исправления в отрецензированный преподавателем текст не разрешается.

4

Задача 1 Расчет разветвленной линейной электрической цепи

постоянного тока с одним источником электрической энергии

Для электрической цепи, изображенной на рис. 1.1, определить токи, а также мощность, развиваемую источником энергии. Значения сопротивлений резисторов и напряжения на зажимах цепи приведены в таблице 1.1

Т а б л и ц а 1.1

Вариант	U, B			Сопротивления, Ом
		r1	r2	r3	r4		r5	r6
1	90	15	13	14	16		8	10
2	100	10	12	18	8		6	14
3	150	16	17	6	7		18	7
4	140	15	12	11	10		6	16
5	60	13	9	8	7		15	14
6	110	8	7	8	12		14	13
7	120	10	7	6	14		9	15
8	70	7	13	10	10		11	15
9	80	11	9	8	14		13	12
10	130	7	16	9	13		14	11

Р и с. 1.1

5

Ри с. 1.1. Продолжение

1.1.Методические указания и примеры расчета

1.1.1. Расчет цепей с одним источником энергии

При наличии в цепи одного источника питания внешнюю по отношению к источнику часть электрической цепи можно рассматривать как смешанное соединение резистивных элементов.

Смешанным называется такое соединение элементов, при котором на одних участках электрической цепи они соединены параллельно, а на других последовательно.

Последовательным называется соединение, при котором ток в каждом элементе один и тот же (рис. 1.2а).

6

а)

б)

Р и с. 1.2

Электрическая цепь с n последовательно соединенными элементами может быть заменена эквивалентной цепью с одним элементом, эквивалентное сопротивление которого равно сумме сопротивлений отдельных элементов (рис. 1.2б).

rэкв = r1 + r2 + r3 +... + rn .

(1.1)

Параллельным называется соединение, при котором все элементы находятся под одним и тем же напряжением (рис. 1.3а).

а)

б)

Р и с. 1.3

Эквивалентное сопротивление для n параллельно соединенных элементов:

1	=	1	+	1	+... +	1	.	(1.2)
r		r		r
						r
экв		1		2		n

В случае параллельного соединения двух элементов эквивалентное сопротивление определяется по формуле:

rэкв = rr1+rr2 . (1.3)

1 2

7

Расчет цепей со смешанным соединением элементов и одним источником питания проводится в следующем порядке:

1)путем упрощения схемы определяют эквивалентное сопротивление;

2)по закону Ома рассчитывают токи и напряжения в схеме.

1.1.2. Пример расчета
Для	электрической цепи,	представленной на рис. 1.4, задано
U =120B ,	r1 = 60 Ом, r2 =18 Ом,	r3 =30 Ом, r4 = 20 Ом. Определить токи

в ветвях и составить баланс мощности.

Р и с. 1.4

Решение.

1. Определяем эквивалентное сопротивление цепи. Эквивалентное сопротивление участка bc

rbc = rr33 +rr44 = 305020 =12 Ом.

После замены параллельно соединенных r3 и r4 эквивалентным rbc схема имеет вид, представленный на рис. 1.5а.

а)	б)	в)
	Р и с. 1.5
	8

Складывая последовательно соединенные сопротивления r2 и rbc , получаем сопротивление rac (рис. 1.5б):

rac = r2 + rbc =18 +12 =30 Ом.

Эквивалентное сопротивление цепи rэкв

r

=

r1 rac

= 60 30 = 20 Ом.

экв

r +r

90

1

ac

2. Определяем по закону Ома токи I (рис. 1.5 в), I1 и I2 (рис. 1.5б):

I =

U

=120

=6 А;

r

20

экв

I = U

=120 = 2 А;

1

r1

60

I2 =

U

=120 = 4 А.

rас

30

3. Рассчитываем напряжение на участке bc (рис. 1.5а):

Ubc = I2 rbc = 4 12 = 48 В.

4. Определяем токи I3 и I4

(рис. 1.4) по закону Ома:

I3 =

Ubc

=

48

=1,6 А;

30

r3

I4 =

Ubc

=

48

= 2,4 А.

r4

20

5.Составляем баланс мощности.

Рист = Рнагр ,

где Рист = UI – мощность источника;

n

Pнагр = ∑I2ri – мощность нагрузок.

i=1

Рист = UI =120 6 = 720 Вт;

Рнагр = I12r1 +I22r2 +I32r3 +I24r4 = 22 60 +42 18 +1,62 30 +2,42 20 =720 Вт

720 = 720 .

9

Задача 2 Расчет разветвленной цепи постоянного тока с несколькими

источниками электрической энергии

Для цепи, изображенной на рис. 2.1:

1.Составить уравнения для определения токов путем непосредственного применения законов Кирхгофа. Решать систему уравнений не следует.

2.Определить токи в ветвях методом контурных токов.

3.Определить режим работы активных элементов и составить баланс мощностей.

Значение ЭДС источников и сопротивлений резисторов приведены в таблице 2.1.

Та б л и ц а 2.1

	Величина					Вариант
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Е1, В	100	90	80	70	60	110	120	130	140	150
	Е2, В	160	170	180	190	200	150	140	110	120	130
	r1, Ом	5	1	2	1	6	3	2	8	4	7
	r2, Ом	7	6	5	4	3	2	3	4	5	6
	r3, Ом	13	24	21	25	19	22	17	14	16	9
	r4, Ом	25	20	16	18	22	17	15	19	21	23
	r5, Ом	23	12	19	24	17	14	22	18	15	21
	r6, Ом	14	18	16	22	24	13	24	17	23	19

Р и с. 2.1

10