epd737

2.3. Сопротивления и фазовые соотношения между токами и напряжениями

№517. Правильный ответ 1. Т.к. ток и напряжение совпадают по фазе только на активном элементе ψu = ψi = 15º.

№518. Правильный ответ 1. Т.к. ёмкостный элемент ток опережает напряжения по фазе на π/2, ψi = ψu + 90º.

№519. Правильный ответ 4. Т.к. Длина вектора напряжения пропорциональна величине сопротивления соответствующего

элемента, т.е. UR < UL < UC.

№520. Правильный ответ 2. Т.к. полное комплексное сопротивление определяется как комплексная сумма активного и реактивного сопротивления Z R jX , X = 0, то Z R.

№521. Правильный ответ 2. Т.к. полное реактивное сопротивление

Х равно XL – XС, последние зависят от частоты XL = ωL, XС = 1/(ωС),

где ω = 2πf. Тогда при f = 300 Гц L = XL/2πf = 0,0318 Гн, С = 1/2πf XС = 17,68·10-6 Ф, при f = 100 Гц XL = 2πf L = 20 Ом, XС = 1/(2πfС) = 90 Ом.

Х = XL – XС = 20 – 90 = – 70 Ом.

№ 522. Правильный ответ 2. Т.к. угол сдвига фаз φ между напряжением и током определяется из треугольника сопротивлений в

общем виде как arctg XL XC , а XL = 0

R

№523. Правильный ответ 3. Т.к. полное комплексное сопротивление определяется как комплексная сумма активного и реактивного сопротивления Z R jX R j(XL XC ) 8 j(7 13) 8 j6

№524. Правильный ответ 3. Т.к. показательная форма полного

комплексного

сопротивления

имеет общий

вид

Z Zej ,

50Ом, arctg

XL XC

Z

R2 (XL

XC )2

36,86 .

R

1

№ 525.

Правильный ответ 1. Т.к. Z XL Zab jXL

,

Yab

Yab

где

-

комплексная

проводимость

участка

Y

G j(B

B

)

1

j

1

0,1 j0,1

XC

ab

1

L

C

R

1

0,1 j0,1

5 j5.

Zab

Y

0,1 j0,1

0,1 j0,1

ab

Z XL Zab j5 5 j5 5Ом.

где

ab.

№ 526. Правильный ответ 1. Т.к. ток и напряжение совпадают по фазе только на резистивном элементе φ = ψu – ψi = 0º.

№527. Правильный ответ 2. Т.к. только на ёмкостном элементе ток опережает напряжения по фазе на π/2, ψi = ψu +90º.

№528. Правильный ответ 2. Т.к. только при смешанном индуктивном характере нагрузки имеется положительный угол сдвига по фазе между напряжением и током φRL = ψuRL – ψiRL > 0.

№529. Правильный ответ 2. Т.к. векторная диаграмма №3 соответствует ёмкостному элементу, в котором ток опережает напряжения по фазе на π/2.

№ 530. Правильный ответ 3. Т.к. по закону Ома Umax = Imax·R, = = 2·50 = 100 В, ток и напряжение совпадают по фазе только на резистивном элементе ψu = ψi = + π/2.

№ 531. Правильный ответ 1. Т.к. общий ток определяется векторной суммой токов в ветвях I IL IC , а поскольку токи IL·и IC противоположны по фазе, то скалярное значение общего тока будет равно просто их разности.

№ 532. Правильный ответ 1. Т.к. по закону Ома для цепи переменного тока U = I·Z, откуда Z = 200 Ом. Z R2 XL2 , откуда

XL Z2 R2 = 160 Ом.

№ 533. Правильный ответ 4. Т.к. по закону Ома для цепи переменного тока в комплексной показательной форме

I	U		220ej 2	4,4ej 3 В.
	Z		50ej 6

2.4. Активная, реактивная и полная мощности. Коэффициент мощности

№ 534. Правильный ответ 3.Т.к. cos P P .

UI S

№ 535. Правильный ответ 3. Т.к. cos - коэффициент активной мощности.

№536. Правильный ответ 3.

№537. Правильный ответ 1. Т.к. sin - коэффициент реактивной

мощности.

№538. Правильный ответ 1.

№539. Правильный ответ 4. Т.к. величина полной мощности вычисляется из треугольника мощностей электрической цепи.

№540. Правильный ответ 1. Т.к. комплексное значение полной мощности определяется комплексной суммой активной и реактивной составляющих мощности.

№ 541. Правильный ответ 2. Т.к. величина полной мощности индуктивной катушки равна S = Р /cos = 5656,85 ВА, а реактивная мощность индуктивной катушки равна Q = Ssin = 4000 Вар.

№ 542. Правильный ответ 1. Т.к. arctg XL XC , т.е. ~ 1 , а

R R

функция косинус обратнопропорциональна углу, т.е. cos ~ R.

№ 543. Активную мощность Р цепи, имеющей входное комплексное сопротивление Z R jX , можно определить по формуле…

1) P I2R

2) P I2Z

3) P IR2

4) P I2X

№ 544.

Правильный ответ

1. Т.к. комплексное

значение полной

мощности

определяется

комплексным

произведением

S =

= UI 200 j400 ВА.

P

№ 545.

Правильный ответ 2.Т.к. cos

.

№ 546.

Правильный ответ

S

закону

Ома

для

цепи

1. Т.к. по

переменного тока U = I·Z, откуда Z = 50 Ом. Z

R2 XL

2

, откуда

R

Z2 XL2

= 40 Ом.

№ 547.

Правильный ответ

1. Т.к. по

закону

Ома

для

цепи

переменного тока U = I·Z, откуда I

U

U

4,4 А.

Z

R2 (XL XC )2

№548. Правильный ответ 4. Т.к. реактивная мощность индуктивного элемента катушки равна Q = I2·XL = 4·40 = 160 ВАр.

№549. Правильный ответ 1. Т.к. ваттметр измеряет только активную мощность равную P = I2·R = 4·25 = 100 Вт.

№550. Правильный ответ 1. Т.к. активная мощность равна P = I2·R =

= 4·30 = 120 Вт, а коэффициент мощности равен cos P 120 0,6.

№ 551. Правильный ответ

3. Т.к. по закону

S

200

цепи

Ома

для

переменного тока

I

U

U

10

А, а

активная

Z

R2 (XL XC )2

мощность равна P = I2·R = = 100·8 = 800 Вт.

№ 552. Правильный

ответ

2. Т.к. по закону

Ома

для

цепи

переменного тока I

U

U

2 А, ваттметр измеряет только

Z

R2 XL2

активную мощность равную P = I2·R = 4·40 = 160 Вт.

№ 553. Правильный ответ 4. Т.к. общий ток I определяется векторной суммой токов в ветвях I IR IL, а поскольку токи IR·и IL имеют разность фаз π/2 (см. рис.), то скалярное значение общего тока будет вычисляться из треугольника токов как I IR2 IL2 = 0,5 А.

IR

+1

IIL

2.5.Частотные свойства электрической цепи. Резонанс

№554. Правильный ответ 2. Т.к. режим резонанса напряжений возможен только в цепи с последовательным соединением активного, индуктивного и ёмкостного элемента.

№555. Правильный ответ 4. Т.к. ток в такой цепи максимален на резонансной частотеω0 и не может быть больше напряжения.

№ 556.

Правильный

ответ 2. Т.к. режим резонанса напряжений

0

1

, отсюда L = XL/ ω0

= 0,05 Гн, C

1

= 50·10-6 Ф.

L 02

LC

ответ

4. Т.к.

равна

№ 557. Правильный

резонансная частота

0

1

1

1000 рад/с.

LC

10 10 3

100 10 6

1

№ 558.

Правильный ответ 4.Т.к. 0

.

LC

№ 559.

Правильный ответ 1. Т.к. arctg

XL XC

, а при резонансе

напряжений XL = XС.

R

№ 560.

Правильный ответ 3. Т.к. при резонансе напряжений XL = XС

и

по

закону

Ома

для

цепи

переменного

тока

I

U

U

U

2 А.

Z

R2 (XL XC )2

R

№ 561. Правильный ответ 2. Т.к. при резонансе напряжений XL = XС

и Z R2 (XL XC )2 R2 (0)2 10 Ом.

№562. Правильный ответ 2. Т.к. при резонансе напряжений XL = XС и соответственно напряжения на реактивных элементах UL = UС.

№563. Правильный ответ 1.

№564. Правильный ответ 4. Т.к. при равенстве реактивных

сопротивлений XL = XС наступает резонанс напряжений и все падение напряжения остается на активном элементе. Отсюда UR = U.

№565. Правильный ответ 1. Т.к. режим резонанса токов возможен только в цепи с параллельным соединением активного, индуктивного и ёмкостного элемента.

№566. Правильный ответ 1. Т.к. реактивные проводимости BL = BС,

а arctgBL BC 0.

G

№ 567. Правильный ответ 2. Т.к. при равенстве реактивных проводимости BL = BС (XL = XС) наступает резонанс токов и по закону Ома для разветвленного участка цепи переменного тока

				UG	U
	I YU U	G2 B	B 2			22 А, т.е. весь ток идет через
		L	C		R

активный элемент: IR = I.

№ 568. Правильный ответ 3. Т.к. при резонансе напряжений напряжения на реактивных элементах UL = UС = 40 В, а общее напряжение равно напряжению на активном элементе UR = U = 30 В. Поскольку напряжения UR·и UL имеют разность фаз π/2, то скалярное

значение напряжения UK UR2 UL2 = 50 В.

№ 569. Правильный ответ 2. Т.к. при резонансе напряжений напряжения на реактивных элементах UL = UС, но противоположны по фазе и компенсируют друг друга. Т.е. UL UC 0. См. вопрос № 74.

2.6. Трехфазные цепи. Основные понятия. Элементы трехфазных цепей

№570. Правильный ответ 4.

№571. Правильный ответ 2. Т.к. при симметричной нагрузке ток в нейтральном проводе отсутствует, и трехфазная цепь в симметричном режиме может эксплуатироваться без него.

№572. Правильный ответ 3. Т.к. напряжения между линейными проводами – линейные, а между началом и концом фазы – фазные.

№573. Правильный ответ 4. Т.к. нагрузка является равномерной несимметричной, т.е. величины сопротивлений фаз равны, а углы сдвига – нет, и согласно 1-му закону Кирхгофа ток в нейтральном

проводе IN IA IB IC 0 при IA IB IC .

№ 574. Правильный ответ 2. Т.к. сопротивления фаз B и С будут находиться по линейным напряжением UBC и по закону Ома

IB = IC = U/(ZB+ZC).

№575. Правильныйответ 3.

№576. Правильный ответ 4. Т.к. при нейтральном проводе между

величинами линейных и фазных напряжений выполняется UЛ 3 UФ. UВС 3 220 380 В.

№577. Правильныйответ 4.

№578. Правильный ответ 1. Т.к. комплексные сопротивления фаз приемника неодинаковы ZA ZB ZC .

№579. Правильный ответ 1. Т.к. при нейтральном проводе фазные напряжения равны, а раз Za Zb, то и IА IB 1 А.

№580. Правильный ответ 3. Т.к. в соединении треугольник при симметричной нагрузке между величинами линейных и фазных токов

выполняется IЛ 3 IФ 3 10 17,3. А.

№ 581. Правильный ответ 2. Т.к. в соединении треугольник при симметричной нагрузке между величинами линейных и фазных токов

выполняется IЛ				3 IФ. Отсюда IФ IЛ /					3 10 А. ИпозаконуОма
UФ = IФ·ZФ = 100 В.					ответ 4. Т.к.			при симметричной нагрузке
№ 582.		Правильный
IЛ	3		IФ, а линейное напряжение					является		фазным. UЛ	= UФ.
IФ= UЛ /ZФ = 22 А. IЛ							22 38 А.
						3
№ 583.		Правильныйответ 3.
№ 584.		Правильный ответ 4. Т.к.						мощность		при звезде	равна
P 3UФIФ cos ,				при		переключении			на треугольник		фазное

напряжение становится равным линейному UЛ = UФ, т.е. возрастает в 3, и тоже происходит и с током по закону Ома, т.к. IФ ~ UФ.

№585. Правильный ответ 4. Т.к. мощность в каждой фазе будет разная из-за разных фазных токов.

№586. Правильный ответ 3. Т.к. можно подключить приемник звездой с фазным напряжением 127 В или треугольником с фазным напряжением 220 В, при переключении на треугольник фазное напряжение становится равным линейному UЛ = UФ.

№587. Правильный ответ 3. Т.к. активная мощность трехфазной

цепи равна P 3UЛ IЛ cos 1,73 220 5 0,8 1524,2Вт.

Ответы и комментарии к ДЕ 3. Анализ и расчет магнитных цепей

3.1. Основные понятия теории электромагнитного поля и основные магнитные величины

№1. Правильный ответ 1. Цепь разветвленная - три ветви, неоднородная – наличие воздушного зазора.

№2. Правильный ответ 1. Т.к. магнитный поток во всех сечениях мгнитопровода одинаков, то магнитная цепь – симметричная.

№3. Правильный ответ 3. Разветвлений нет, зазоров нет.

№№ 4 - 8 Единицы измерения магнитных величин: магнитодвижущая сила, F – А; магнитное напряжение, UM - А; магнитный поток, Ф- Вб; напряженность магнитного поля, H – А/м; магнитная индукция B – Тл.

№9. Правильный ответ 4. Магнитодвижущая сила F = Iw.

№10. Правильный ответ 2. В = µаН, µа – абсолютная магнитная проницаемость.

№11. Правильный ответ 3. Закон Ома для магнитной цепи Ф=F/RM.

№12. Правильный ответ 1. Основные физические величины, характеризующие магнитное поле магнитная индукция В и напряженность магнитного поля Н.

№13. Правильный ответ 4. Закон электромагнитной индукции: ЭДС самоиндукции равна скорости изменения магнитного потока, взятой с обратным знаком.

№14. Правильный ответ 2. Магнитный поток – это поток вектора магнитной индукции В через произвольную поверхность S (поверхностный интеграл).

№15 Правильный ответ 4. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля по произвольно выбранному замкнутому контуру (интеграл по замкнутому контуру) равна алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром.

№16 Правильный ответ 3. Закон полного тока для магнитной цепи с одной обмоткой.

№17 Правильный ответ 2. Контур охватывает токи I1 и I2. Направление обхода контура и направление тока связаны правилом правого винта.

3.2.Свойства ферромагнитных материалов. Определения, классификация, законы магнитных цепей

№18. Правильный ответ 4. Относительная величина не имеет единицы измерения.

№19 .Правильный ответ 3. Физическая постоянная – магнитная постоянная.

№20. Правильный ответ 3. Материал в своем составе содержит железо.

№21. Правильный ответ 3. Для ферромагнитных материалов μr >> 1

№22. Правильный ответ 4. При напряженности 40 А/м магнитная индукция перестает изменяться.

№23. Правильный ответ 2. Остаточная индукция определяется при

Н=0.

№24. Правильный ответ 4.

№25. Правильный ответ 1. Определение магнитной цепи.

№26. Правильный ответ 4. Домены ориентированы параллельно силовым магнитным линиям в режиме насыщения.

№27. Правильный ответ 2. Коэрцитивная сила определяется по петле гистерезиса при В = 0.

№28. Правильный ответ 1. В этих точках В=0, Ф=ВS.

№29. Правильный ответ 2.

№30. Правильный ответ 4. Любая петля, расположенная внутри предельной статической петли гистерезиса – частная.

№31. Правильный ответ 2.

№32. Правильный ответ 3.

№33. Правильный ответ 2.

№34. Правильный ответ 1.

№35. Правильный ответ 3. Направление вектора магнитной индукции и тока в обмотках связаны правилом правого винта. Для

части обмотки с числом витков w1 вектор индукции направлен направо. Для части обмотки с числом витков w2 – налево, т.к. w1> w2 по закону полного тока Н1> Н2, следовательно В1> В2.

№36. Правильный ответ 2. В = Ф/S.

№37. Правильный ответ 2. Закон Ома для магнитной цепи.

№38. Правильный ответ 3. При В = 1,2 Тл второй материал находится в режиме насыщения.

3.3.Магнитные цепи с постоянными магнитными потоками

№39. Правильный ответ 2. Вебер амперная характеристика Ф(I).

№40. Правильный ответ 2. Обратная задача при расчете магнитных цепей – определить магнитный поток Ф при заданной МДС F.

№41. Правильный ответ 1. Закон полного тока для магнитной цепи. Магнитный поток Ф для участков 1 и 2 одинаков, поэтому при изменении площади сечения магнитопровода изменяется магнитная индукция В и, следовательно, напряженность магнитного поля Н.

№42. Правильный ответ 2. См. № 41. В = Ф/S.

№43. Правильный ответ 3. Закон полного тока для неоднородной магнитной цепи с двумя воздушными зазорами.

№44. Правильный ответ 1. Второй закон Кирхгофа для магнитной цепи. Во внешнем контуре обмотки нет, поэтому правая часть равна 0, магнитные потоки на участках 1 и 2 направлены в противоположные стороны – отсюда знак минус в левой части.

№45. Правильный ответ 4. По кривой намагничивания для В = 1,5 Тл определяем Н = 400 А/м. Из закона полного тока Iw = Hl=100 А, следовательно I = 1 А.

№46. Правильный ответ 2. См. № 45.

№47. Правильный ответ 2. Ф = ВS. Из закона полного тока Н=F/l=1000 A. По кривой намагничивания В = 2 Тл.

№48. Правильный ответ 4. См. № 47.

№49. Правильный ответ 2. Закон полного тока.

3.4.Магнитные цепи с переменными магнитными потоками

№50. Правильный ответ 4. Без учета потерь магнитный поток изменяется по синусоидальному закону, т.е. периодически.

№51. Правильный ответ 1.

№ 52. Правильный ответ 3. Амплитуда магнитного потока Фm = Um/(ωw), Um – амплитуда питающего напряжения, ω – частота питающего напряжения, w – число витков.

№53. Правильный ответ 3. См. № 52. E = U.

№54. Правильный ответ 2. См. № 52. Вm = Ф/S.

№55. Правильный ответ 3. E Um .

2

№ 56. Правильный ответ 1. См. № 52. Вm = Ф/S.

№ 57. Правильный ответ 3. E Фm w 2 Фm fw 4,44Фm fw

2 2

№58. Правильный ответ 1. Магнитно-мягкие материалы имеют узкую петлю гистерезиса, площадь петли пропорциональна потерям.

№59. Правильный ответ 4.

№60. Правильный ответ 4.

№61. Правильный ответ 4. Петля г имеет наибольшую площадь.

№62. Правильный ответ 3.

№63. Правильный ответ 2. Показания ваттметра Р – суммарные потери мощности в стали (магнитные) и потери, связанные с

нагреванием обмотки PЭ = I2R, РСТ = Р – РЭ.

№ 64. Правильный ответ 4. Потери мощности в магнитопроводе пропорциональны частоте питающего напряжения.

Ответы и комментарии к ДЕ 4. Электромагнитные устройства, электрические машины, основы электропривода и электроснабжения

4.1.Трансформаторы

№588. Правильный ответ 2.

№589. Правильный ответ 3.

№590. Правильный ответ 4.

№591. Правильный ответ 4.

№592. Правильный ответ 3.

№593. Правильный ответ 1.

№594. Правильный ответ 3.

№595. Правильный ответ 4.

№596. Правильный ответ 4.

№597. Правильный ответ 3.

№598. Правильный ответ 4.

№599. Правильный ответ 3. Напряжение на вторичной обмотке на холостом ходу равно ЭДС вторичной обмотки, а под нагрузкой оно уменьшается. Относительно ЭДС первичной обмотки напряжение вторичной может быть больше в случае повышающего трансформатора.

№600. Правильный ответ 1. Испытательный режим короткого замыкания производится при пониженном напряжении на первичной обмотке на столько, чтобы ток во вторичной накоротко замкнутой обмотке был равен номинальному. При таком режиме основные потери мощности являются потерями в медных проводах вторичной обмотки, а потери на перемагничивание практически можно приять равными нулю.

№601. Правильный ответ 2. В режиме холостого хода ток в первичной обмотке мал, а во вторичной вообще равен нулю. Поэтому потери в стали можно принять равными нулю. Все потери происходят в магнитопроводе.

№602. Правильный ответ 3.

№603. Правильный ответ 2.

№604. Правильный ответ 2. Вторичная обмотка имеет количество витков в два раза меньше количества витков первичной обмотки. Соответственно напряжение на вторичной обмотке тоже в два раза меньше.