Файл: Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения для специальности.doc

, индуктивностью, емкостью при различных соотношениях величин реактивных сопротивлений. Треугольники напряжений, сопротивлений, мощностей.

Расчет разветвленной сети с двумя параллельно соединенными катушками индуктивности методом проводимостей и методом векторных диаграмм. Расчет разветвленной сети с параллельным соединением катушки и конденсатора методом проводимостей и методом векторных диаграмм.

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях. Коэффициент мощности. Методы увеличения коэффициента мощности и его влияние на технико-экономические показатели электроустановок.
Литература: [1, с. 160-198], [2, с. 102-133].

Вопросы для самопроверки

1. 
   Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму цепи с активным сопротивлением. Какой вид имеет закон Ома для такой цепи?
   
2. 
   То же, для цепи с индуктивностью.
   
3. 
   То же, для цепи с емкостью.
   
4. 
   То же, для неразветвленной цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью.
   
5. 
   Начертите треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей для неразветвленной цепи с R, L и C.
   
6. 
   В цепь переменного тока включили резистор R=11 Ом. Ток и напряжение в цепи изменяются по законам:
   

Определите показания амперметра, вольтметра и ваттметра, включенных в эту цепь. Ответ: 20 А, 220 В, 4400 Вт.

7. 
   Конденсатор емкостью 10 мкФ включили сначала в цепь с частотой 50 Гц, а затем частоту тока увеличили до 400 Гц. Чему равно его сопротивление в первом и втором случаях. Ответ: =318,5 Ом, =39,8 Ом.
   
8. 
   Для неразветвленной цепи переменного тока содержащей активное r=4 Ом, индуктивное х_L=8 Ом и емкостное х_С=5 Ом сопротивления, а также общее напряжение цепи U=100 В, определить полное сопротивление z цепи, общий ток I, коэффициент мощности cosφ, активную Р и реактивную Q мощности. Ответ: z=5 Ом, I=20 А, cosφ=0,8, Р=1600 Вт, Q=1200 вар.
   
9. 
   В чем заключается принципиальное отличие реактивной мощности от активной?
   
10. 
    Первое предприятие имеет коэффициент мощности 0,9, а второе 0,6. Какое предприятие лучше использует потребляемую полную мощность?
    
11. 
    Каковы вредные последствия низкого значения коэффициента мощности?
    
12. 
    Почему установка конденсаторов на подстанции приводит к увеличению коэффициента мощности?
    
13. 
    Предприятие потребляет активную Р₁=2500 кВт и реактивную Q₁=2000 квар мощности. Энергосистема разрешила предприятию потреблять реактивную мощность Q₂=500 квар. Какую мощность конденсаторной батареи должно установить у себя предприятие, чтобы выполнить предписание энергосистемы? Чему равны полные мощности до и после установки батареи? Ответ: квар; S₁=3200 кВ·А; S₂=2550 кВ·А.
    

---

Тема 4.3 Резонанс в электрических цепях
Собственные колебания в контуре. Колебательный контур. Резонанс напряжений: условия и признаки резонанса напряжений, резонансная частота, резонансные кривые.

Резонанс токов: условия и признаки резонанса токов, частотные характеристики.
Литература: [1, с. 182-186; 194-198], [2, с. 370-383].

---

Вопросы для самопроверки

1. 
   В чем заключается явление резонанса напряжений? Его последствия?
   
2. 
   Начертите графики изменения тока, напряжений и мощностей, а также векторную диаграмму цепи при резонансе напряжений.
   
3. 
   При каких условиях в цепи наступает резонанс напряжений? Может ли напряжение на катушке и конденсаторе превышать напряжение сети? За счет какого явления?
   
4. 
   При каких условиях в цепи наступает резонанс токов? Каковы последствия резонансов токов? По какому прибору можно установить наступление резонанса токов?
   

Тема 4.4 Трехфазные электрические цепи
Трехфазная симметричная система ЭДС. Соединение обмоток генератора звездой и треугольником.

Симметричная нагрузка в трехфазной цепи при соединении обмоток генератора и фаз приемника звездой. Фазные, линейные напряжения и токи, соотношения между ними. Векторная диаграмма.

Симметричная нагрузка в трехфазной цепи при соединении обмоток генератора и фаз приемника звездой. Фазные, линейные напряжения и токи, соотношения между ними. Векторная диаграмма. Мощности трехфазных цепей.

Несимметричная нагрузка в трехфазной цепи при соединении фаз приемника звездой. Четырехпроводная трехфазная система. Напряжение смещения нейтрали, роль нулевого провода. Топографическая диаграмма.

Расчет трехфазных цепей при соединении нагрузки звездой. Расчет режимов холостого хода и короткого замыкания.

Несимметричная нагрузка в трехфазной цепи при соединении обмоток генератора и фаз приемника треугольником. Расчет трехфазных цепей при соединении треугольником. Применение метода взаимного преобразования звезды и треугольника сопротивлений в расчете трехфазных цепей.

Пульсирующее магнитное поле. Вращающееся магнитное поле трехфазной обмотки. Практическое применение вращающегося магнитного поля на примере действия электрических машин переменного тока. Вращающееся магнитное поле двухфазной системы. Частота вращения магнитного поля.
Литература: [1, с. 215-241], [2, с. 180-193].
Вопросы для самопроверки

1. 
   Почему в настоящее время трехфазные цепи получили повсеместное распространение?
   
2. 
   Поясните методику получения трехфазной симметричной системы ЭДС.
   
3. 
   Чем отличается несвязанная и связанная трехфазные системы? Начертите их схемы.
   
4. 
   Какие стандартные напряжения в трехфазных цепях вам известны?
   
5. 
   Каждая фаза обмотки двигателя рассчитана на 220 В. Как следует соединить обмотки при линейном напряжении сети 220 и 380 В?
   
6. 
   В каком случае применяется четырехпроводная система? Какова роль нулевого провода?
   
7. 
   К трехфазной цепи с линейным напряжением 380 В присоединили симметричную нагрузку, активное сопротивление которой в каждой фазе 4 Ом, а индуктивное 3 Ом. Определить фазные токи и напряжение при соединении нагрузки звездой и треугольником. Ответ: при соединении звездой ; ; при соединении треугольником ; .
   
8. 
   Начертите четырехпроводную систему при соединении обмоток генератора звездой и покажите фазные и линейные напряжения. Каково соотношение между этими величинами?
   
9. 
   Начертите схему соединения обмоток генератора треугольником и покажите фазные ЭДС и линейные напряжения.
   
10. 
    В трехфазную четырехпроводную сеть включена несимметричная нагрузка: в фазу А включили активное сопротивление r_А=10 Ом; в фазу В – индуктивное сопротивление x_В=8 Ом и активное сопротивление r_В=6 Ом; в фазу С – емкостное сопротивление x_С=5 Ом. Линейное напряжение сети U_ном=380 В. Определить линейные токи, начертить в масштабе векторную диаграмму цепи, из которой графически найти ток в нулевом проводе I₀. Ответ: I_A=38 A; I_B=38 A; I_C=76 A; I₀=78 A.
    
11. 
    Начертите векторную диаграмму напряжений и токов при соединении в треугольник симметричной трехфазной активно-индуктивной нагрузки.
    
12. 
    Чему равна геометрическая сумма линейных токов в симметричной трехфазной цепи при соединении потребителей звездой или треугольником? Ответ поясните с помощью векторной диаграммы.
    
13. 
    Какие аварийные режимы в трехфазных цепях вам известны?
    
14. 
    Как определить активную, реактивную и полную мощности в трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузках?
    
15. 
    Объясните процесс получения вращающегося магнитного поля.
    
16. 
    Какова частота вращения магнитного поля асинхронного двигателя, подключенного к сети переменного напряжения частотой 50 Гц, при числе пар полюсов 2? Ответ: 1500 об/мин.
    
17. 
    Какое число пар полюсов должен иметь асинхронный двигатель, питающийся от сети переменного напряжения частотой 50 Гц, при частоте вращения магнитного поля статора 600 об/мин? Ответ: 5 пар полюсов.
    

---

Тема 4.5 Электрические цепи с несинусоидальными токами и напряжениями
Причины возникновения несинусоидальных ЭДС, токов и напряжений в электрических цепях. Аналитическое выражение несинусоидальной величины в форме тригонометрического ряда. Признаки симметрии несинусоидальных кривых и влияние их на вид тригонометрического ряда. Действующая величина несинусоидального тока. Коэффициенты, характеризующие степень несинусоидальности.

Расчет электрической цепи при несинусоидальном периодическом напряжении на ее входе. Высшие гармоники в трехфазных цепях при соединении звездой и треугольником.
Литература: [1, с. 242-256].
Вопросы для самопроверки

1. 
   Напишите выражение для периодической несинусоидальной функции напряжения в виде ряда Фурье.
   
2. 
   Объясните, каков порядок расчета линейной электрической цепи, к зажимам которой приложено периодическое несинусоидальное напряжение.
   
3. 
   Напишите общее выражение для мгновенного значения тока в линейной цепи, питаемой несинусоидальным периодическим напряжением.
   
4. 
   Сформулируйте определение понятия действующего значения несинусоидального периодического тока и напряжения.
   
5. 
   Приведите выражение для действующего значения несинусоидального периодического тока через действующие значения гармоник тока.
   
6. 
   Напишите выражение для активной мощности несинусоидального периодического тока через активные мощности гармоник.
   
7. 
   Определить действующее значение напряжения В. Ответ: 229 В.
   
8. 
   Первая гармоника тока в цепи задана уравнением А. Найти амплитуды синусной и косинусной составляющих этого тока. Ответ: 3,75 А; 9,27 А.
   
9. 
   Мгновенное значение напряжения на зажимах цепи В и тока в ней А. Определить действующие значения напряжения и тока, активную мощность цепи. Ответ: U=310 В, I=7,9 A, P=1202 Вт.
   
10. 
    Ток конденсатора изменяется по закону А. Определить действующее значение напряжения на конденсаторе, если емкостное сопротивление на основной частоте 15 Ом. Ответ: 107,6 В.
    

---

Тема 4.6 Нелинейные электрические цепи
Цепи с нелинейными активными элементами. Электрические цепи с нелинейными реактивными элементами (катушка с ферромагнитным сердечником). Схемы замещения. Векторные диаграммы.

Статическое и динамическое сопротивление нелинейных элементов.
Литература: [1, с. 262-273].
Вопросы для самопроверки

1. 
   Объясните почему катушка с ферромагнитным сердечником является нелинейным элементом.
   
2. 
   Напишите формулу действующего значения ЭДС самоиндукции.
   
3. 
   Какой зависимостью характеризуют свойства ферромагнитных материалов? В какой форме она задается?
   
4. 
   Начертите петлю гистерезиса ферромагнитных материалов и обозначьте на ней следующие характерные точки: остаточная магнитная индукция, коэрцитивная (задерживающая) сила.
   
5. 
   Начертите основную кривую намагничивания для какого-либо ферромагнитного материала (чугун, сталь, электротехническая сталь).
   
6. 
   Что называется потерями в стали. По какой формуле можно определить мощность потерь в стали при частоте тока в сети 50 Гц?
   
7. 
   Определить мощность потерь в стали, если масса стали G=2 кг; амплитуда магнитной индукции В_m=1,2 Тл; мощность потерь в стали Э12 на 1 кг ее массы при амплитуде магнитной индукции 1 Тл, частоте тока сети 50 Гц и толщине листа 0,5 мм Р=3,2 Вт/кг. Ответ: 9,2 Вт.
   
8. 
   Из каких двух составляющих состоит эквивалентный синусоидальный ток I катушки с ферромагнитным сердечником. Написать их формулы.
   
9. 
   По данным задачи 7 определить активную составляющую тока , если действующее значение напряжения катушки U=50 В. Ответ: 0,184 А.
   

РАЗДЕЛ 5 ПОНЯТИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Студент должен:

знать:

• 
  назначение, устройство и принцип действия электрических машин переменного и постоянного тока;
  
• 
  основные параметры и характеристики электрических машин;
  
• 
  схему включения трансформатора в электрическую цепь, электрическую схему замещения;
  
• 
  принцип обратимости электрических машин;
  
• 
  причину, по которой частота вращения ротора асинхронного двигателя меньше синхронной;
  
• 
  способы пуска в ход электрических машин и способы регулирования частоты вращения якоря
  

---