Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра теоретических основ электротехники 

 

 

 

 

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ 2

Методические указания и задания к расчетно-графическим работам

для студентов специальности 5В073100- Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды

  

 
 
 
 
Алматы 2011
СОСТАВИТЕЛИ: А.С. Баймаганов, С.Ю. Креслина. Основы электротехники и электроники 2. Методические указания и задания к расчетно-графическим работам для студентов специальности 5В073100- Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды. – Алматы: АУЭС, 2011.-  15с.

 Методические указания и задания к расчетно-графическим работам содержат требования к выполнению и оформлению РГР, задания, схемы и параметры электрических цепей. Методические указания и задания к РГР соответствуют типовой программе по Основам электротехники и электроники 1.

Ил.5 , табл.8 , библиогр.- 9 назв.

 

Рецензент: д-р. техн. наук, Н.Г.Приходько 

 

Печатается по плану издания НАО «Алматинского университета энергетики и связи» на 2011 г.

 

Ó НАО «Алматинского университет энергетики и связи», 2011г.

Содержание

 

1 Методические указания к выполнению заданий                                          4

2 РГР №1. Расчет трехфазных цепей                                                                6

3 РГР №2. Расчет характеристик трехфазного синхронного двигателя      7

4 РГР №3. Исследование работы триггеров                                                     8    

5 Методические указания                                                                                   9

Список литературы                                                                                            12

  

1 Методические указания к выполнению заданий

            

Одним из основных видов занятий по курсу “Электротехника” является выполнение расчетно-графических заданий.

Номер варианта, который должен быть выполнен студентом, определяется последними двумя цифрами зачетной книжки и первой буквой фамилии студента.

К представленным на рецензию РГР заданиям предъявляются следующие требования:

- Основные положения решения должны быть достаточно подробно пояснены.

- Рисунки, графики, схемы, в том числе и заданные условием задачи, не следует размещать среди текста. Они должны быть выполнены на отдельном листе бумаги, аккуратно и в удобно читаемом масштабе.

- Вычисления должны быть сделаны с точностью, которая может быть получена при использовании калькулятора.

- Задания должны быть датированы и подписаны студентом.

- Незачтенное задание должно быть выполнено заново и отдано на повторную рецензию вместе с первоначальной работой и замечаниями рецензента. Исправления ошибок в отрецензированном тексте не допускаются. Если неправильно выполнена не вся работа, а только ее часть, то после переработки исправленный текст нужно написать в тетради после первоначального текста, указав, что это исправление ошибок.

РГР зачитываются, если решения не содержат ошибок принципиального характера  и если выполнены перечисленные требования.

Работа над контрольным заданием помогает студентам проверить степень усвоения ими курса, вырабатывает у них навык четко и кратко излагать свои мысли. Для успешного достижения этой цели необходимо руководствоваться следующими правилами:

- Начиная решение задачи, указать, какие физические законы или расчетные методы предполагается использовать при решении, привести математическую запись этих законов и методов.

- Тщательно продумать, какие буквенные символы предполагается использовать в решении. Пояснить значение каждого буквенного символа словами или же соответствующими обозначениями на схеме.

- В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые направления токов и наименования узлов, сопротивлений и т. д. Не следует изменять обозначения, заданные условием. При решении одной и той же задачи различными методами одну и ту же величину надлежит обозначать одним и тем же буквенным символом.

- Расчет каждой искомой величины следует выполнять сначала в общем виде, а затем в полученную формулу подставить числовые значения и привести окончательный результат с указанием единиц измерения. При решении системы уравнений целесообразно воспользоваться известными методами упрощения расчета определителей (например, вынесение за знак определителя общего множителя и другими, а ещё проще методом подстановки).

- Промежуточные и конечные результаты расчетов должны быть ясно выделены из общего текста.

- Решение задач не следует перегружать приведением всех алгебраических преобразований и арифметических расчетов.

- Для элементов электрических схем следует пользоваться обозначениями, применяемыми в учебниках по электротехнике.

- Каждому этапу решения задачи нужно давать пояснения.

- При построении кривых выбирать такой масштаб, чтобы на 1 см оси координат приходилось или  единиц измерения физической величины, где n-целое число. Градуировку осей выполнять, начиная с нуля, равномерно через один или через два сантиметра. Числовые значения координат точек, по которым строятся кривые, не приводить. Весь график в целом и отдельные кривые на нем должны иметь названия.

  

2 РГР №1. Расчет трехфазных цепей

 

В симметричной трёхфазной цепи (см. рисунок 2.1) возникает аварийная ситуация в виде короткого замыкания или обрыва фазы (по варианту, таблица 2.1, 2.2).  Максимальные значения фазной э.д.с генератора   и параметры цепи приведены в таблицах 2.1-2.3. Основная частота фазных э.д.с. генератора  

- Рассчитать  в симметричном и аварийном режиме.

1) действующие и мгновенные значения токов в фазах   

2) действующие и мгновенные значения фазных и линейных напряжений на нагрузке.

- Построить векторно-топографические диаграммы токов и напряжений в симметричном и аварийном режиме.

- Сравнить активные и реактивные мощности потребления нагрузки в симметричном и аварийном режиме.

Примечание: Комплексные сопротивлениях в фазах  

Т а б л и ц а  2.1

Год поступления

Последняя цифра зачетной книжки

Нечетный

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

0

Четный

 

0

 

9

 

8

 

7

 

6

 

5

 

4

 

3

 

2

 

1

 

Аварийный

режим

Кз

 

хх

кз

хх

кз

хх

кз

хх

кз

хх

 

Т а б л и ц а 2.2

Год поступления

Предпоследняя цифра зачетной книжки

Нечетный

0

2

4

6

8

9

7

5

3

1

Четный

8

7

5

3

1

0

2

4

6

9

Аварийный

Режим(фаза)

А

В

С

А

В

С

А

В

С

А

 

30

45

60

40

25

100

70

80

45

65

 

Т а б л и ц а 2.3

Год

поступления

Первая буква фамилии

Нечетный

А,КХ

Б,Л,Ц

В,М,Ч

Г,НШ

Д,О,Щ

Е,ПР

Ж,С,З

Т,Э,И

У,Ю

Ф,Я

Четный

Б,ИЗ

Ж, Е

Д,Г,В

А, Ф

У,Т,С

Р,ПО

Н,М,Л

К,ЯЮ

Э,Щ,Ч

Ш,Ц,Х

 

380

120

220

360

270

110

127

200

100

260

 

-20

80

-75

50

-60

90

-95

85

-35

35

Рисунок 2.1 

 

3 РГР №2. Расчет  характеристик трехфазных синхронных двигателей

 

Трехфазный синхронный двигатель номинальной мощностью и числом полюсов  работает от сети с частотой  и напряжением  (обмотки статора соединены звездой). К.п.д. двигателя  коэффициент мощности при опережающем токе статора. Перегрузочная способность двигателя а пусковые параметры определены кратностью пускового тока и кратностью пускового момента  Значения этих величин приведены в табл. 3.1,3.2, 3.3. 
Определить: 
- скорость вращения ротора двигателя n0;
- потребляемые из сети двигателем активную мощность и ток   развиваемый двигателем при номинальной нагрузке вращающий момент 
- суммарные потери   
- пусковой момент  и пусковой ток  
- вращающий момент при котором двигатель выпадает из синхронизма.
- рассчитать и построить угловую характеристику синхронного двигателя. Указать область устойчивой работы.

 

         Т а б л и ц а  3.1

Год поступления

Последняя цифра зачетной книжки

Нечетный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Четный

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

 

6

3

4

5

2

1

7

8

9

10

 

600

575

325

650

160

60

800

750

875

925

 

90

91

92

90

89

88

91

92

93

94

         Т а б л и ц а  3.2

Год поступления

Предпоследняя цифра зачетной книжки

Нечетный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Четный

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

6

8

8

10

10

6

8

10

6

0.8

0.81

0.82

0.83

0.84

0.85

0.86

0.87

0.88

0.9

 

 

         Т а б л и ц а  3.3

Год поступления

Первая буква фамилии

Нечетный

АЛХ

БМЦ

ВНЧ

ГОЩ

ДПШ

ЕРЭ

ЖСЮ

ЗТЯ

ИУ

КФ

 

Четный

ЕРЭ

АЛХ

ЖСЮ

БМЦ

ЗТЯ

ВНЧ

ИУ

ГОЩ

КФ

 

ДПШ

 

4

4.2

4.4

4.5

4.7

5

5.2

5.3

5.4

5.5

 

1.5

1.6

1.5

1.6

1.5

1.6

1.5

1.6

1.5

1.6

 

1.4

1.5

1.7

1.8

2

2.2

2.4

2.5

1.5

2

  

4 РГР №3. Исследование работы триггеров

 

Для одного из синхронных RS-, JK- или D- триггеров с динамическим прямым входом синхронизации (С-вход) начертить его условное обозначение на электрической схеме, таблицу переходов триггера и построить совмещенные временные диаграммы входных и выходных сигналов, характеризующие работу триггера. Вариант типа триггера указан в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1

Год

поступления

Последняя цифра зачетной книжки

Четный

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Нечетный

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Тип триггера

RS

JK

D

RS

JK

D

RS

JK

D

RS

 

 

5 Методические указания.

 

5.1 Пример расчета симметричного режима в трехфазной электрической цепи

Схема симметричной трехфазной электрической цепи приведена на рисунке 5.1.

Известны: линейное напряжение и полное комплексное сопротивление фазы нагрузки   

Рассчитать фазные и линейные напряжения и токи, построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов.

Рисунок 5.1

 

При соединении в звезду справедливы следующие соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами

,

.

Следовательно, фазное напряжение .

Запишем комплексные действующие значения фазных напряжений

,  , .

Комплексные действующие значения линейных напряжений

,

,

.

Рассчитаем фазные и линейные токи нагрузки по закону Ома для участка цепи .

В симметричном режиме токи в фазах «B» и «C» будут отличаться от тока в фазе «A» только начальной фазой на – 120° и +120° соответственно

, .

Топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для симметричного режима трехфазной цепи представлены на рисунке 5.2.

 

Рисунок 5.2

 

5.2 Скорость вращения ротора двигателя n0, определяется по формуле

 

где  – частота питающего напряжения, Гц; – число пар полюсов обмотки статора синхронного двигателя.

Потребляемая синхронным двигателем из сети номинальная активная мощность:

 

Потребляемый синхронным двигателем из сети номинальный ток:

.

 

Развиваемый синхронным двигателем при номинальной нагрузке вращающий момент:

 

.

Суммарные потери синхронного двигателя при номинальном режиме работы:

 

Пусковой момент определяется через кратность пускового момента синхронного двигателя для асинхронного пуска:

 

где – кратность пускового момента синхронного двигателя.

Пусковой ток синхронного двигателя определяется через кратность пускового тока:

 

Максимальный вращающий момент синхронного двигателя (двигатель выпадает из синхронизма при превышении ):

 

 

 

5.3 Рассмотрим синхронный RS-триггер с динамическим инверсным входом синхронизации (C-входом). Его условное обозначение на электрической схеме представлено на рисунке 5.3.

 

 

                                                           

Рисунок 5.3

Переходы триггера указаны в таблице 5.1, где обозначено: – выходное состояние триггера до момента подачи соответствующей комбинации уровней входных сигналов    – состояние триггера после отрицательного перепада синхроимпульса (от 1 до 0) на -входе;  – активный уровень; – пассивный уровень входного сигнала.

Таблица 5.1

№

Режим

0

Хранение

1

1

Установка в 1

2

0

Сброс в 0

3

Не определено

Запрещенная комбинация на входах

 

Совмещенные временные диаграммы входных и выходных сигналов, характеризующие работу синхронного RS-триггера с динамическим инверсным входом синхронизации, представлены на рисунке 5.4

 

Рисунок 5.4  

 

Список литературы 

1. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн.3.

2. . Электрические измерения и основы электроники. /Под ред. проф. В. Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 432 с.

3. Сборник задач по электротехнике и основам электроники: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. вузов. Под ред. В. Г. Герасимова. – М.: ВШ, 1987.

4. Касаткин А.С. Электротехника – М., 1969,1973,1983

5. Электротехника./Под ред. Пантюшина. – М., 1976

6. Мұхити И.М. Электротехника – А., 2005.

7. Бессонов Л.А. ТОЭ. Электрические цепи. – М., 2002.

8. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. /Под ред. Б. И. Петленко. – М.: Академия, 2003. – 230 с.

9. Данилов И.А., Иванов П.И. Общая электротехника с основами электроники: Учеб. пособие – М.: ВШ, 2000. – 752 с.

Сводный план 2011 г., поз. 102