Методические указания по дисциплины «Основы электротехники»

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

 «ГУКОВСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»

Методические указания

по изучению дисциплины

 «Основы электротехники»

специальности  08.02.01  «Строительство

 и эксплуатация зданий и сооружений»

для студентов заочной формы обучения

.

Гуково

СОГЛАСОВАНО                                                                                                                        УТВЕРЖДАЮ на заседании ЦК стр.дисц.……………………                                                                           Зам. директора по УР …………………………………………                                                                          …..……………………. Протокол №…….от ………….2019г.                                                                        …..………………2019г Председатель ПЦК Архипова Л.И.

 

      Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине  «Основы электротехники»» по специальности   08.02.01«Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».

 Методические указания предназначены для студентов заочной формы обучения

Составитель:  Кибакова С.Т

Содержание

Общие рекомендации                                                                              3

Тематический план                                                                                  4

Перечень литературы                                                                              4

Перечень тем   и вопросов для самостоятельного изучения               5

Вопросы к зачету                                                                                5

Типовые практические задания по темам                                             8

Общие рекомендации

Методические указания предназначены для оказания помощи студентам заочной формы обучение при изучении дисциплины  «Основы электротехники» Учебная дисциплина направлена на получение необходимых умений и навыков профессиональной деятельности техника строителя, что удовлетворяет требованиям работодателя.

В результате изучения дисциплины студента должен знать:

Основы электротехники, основы расчёта электроснабжения зданий, электроснабжение, элекротехнологии и электрооборудование строительных площадок;

Уметь: подключать, заземлять электрооборудование и электроинструмент согласно существующим схемам.

  Для заочного обучения программа учебной дисциплины рассчитана на 14 часов занятий, из них 10 часов на выполнение практических и лабораторных работ, которые выполняются в аудитории под руководством преподавателя. Основную часть учебного материала студент изучает самостоятельно. На самостоятельную работу студента программа предусматривает 43 часа. Распределение времени на усвоение учебного материала дано в тематическом плане.

Консультации по дисциплине проводятся согласно календарному графику.

В межсессионный период студентам заочно отделения рекомендуется составить краткие письменные ответы на вопросы по темам курса, что значительно облегчит сдачу дифференцированного зачета.

В перечне вопросов дается ссылка на основной учебник (1) и дополнительный (2), (3).

Завершающая форма контроля –ДЗ. Допуском к зачету является наличие комплекта отчета о выполнении лабораторно-практических работ по дисциплине.

                                                Тематический план

Таблица №1

№ п/п	Наименование разделов и тем	Учебная нагрузка студента, час		Количество аудиторных работ часов при заочной форме обучения
		Макс.	Самост.	Теория	практ. Занятий
1	2	3	4	5	6
1	Раздел I Электротехника	42	32	2	8
2	Тема: 1.1 Основы электротехники	20	12	2	6
3	Тема: 1.2 Электрические машины	22	20	-	2
4	Раздел 2 Основы электроники	15	11	2	2
5	Тема: 2.1 Полупроводниковые приборы	15	11	2	2
	Всего	57	43	4	10

Перечень литературы

1. Бондарь И.М. Электротехника и электроника: Учебное пособие. Москва: ИКЦ “Март”; Ростов н/д: Издательский центр “Март”; 2005. – 336с.

(Серия «Среднее профессиональное Образование».)

2. Бутырин П.А. Электротехника: учебник для начального профессионального образования / П.А. Бутырин, О.В. Толчеев; Ф.Н. Шакирзянов; под. Ред. П.А. Бутырина. —6-е издательство, Стер –М; Издательский центр «Академия», 2008.- 272 с.

3. Электротехника и электроника; учебное пособие для вузов / В.В Кононенко В.Ф. Планидин,  П.М. Чеголин; под ред. В.В Кононенко. – Изд. 5-е – Ростов н/д: Феникс, 2008. – 778 с - (Высшее образование).

. Перечень тем и вопросов для самостоятельного изучения

Таблица №2

Тема

Часы

Раздел I        Электротехника: Тема 1.1 Основы электротехники 1.Электрическое поле. Характеристика  электрического поля. Конденсаторы. Энергия электрического поля.   2.Электрические цепи постоянного тока. 3.Методы преобразования схем. 4.Характеристика магнитного поля. 5.Электрические цепи переменного тока. 6.3-х фазная система переменного тока.                  Тема 1.2  Электрические машины 1.Трансформаторы 2.Электрические машины переменного тока. 3.Электрические машины постоянного тока. 4.Виды электроприводов Раздел 2 Основы электроники Тема 2.1Электронные приборы Тема 2.2 Полупроводниковые приборы

42 4 4 4 6 4 6 6 4 4 15 5 5 5

                                                      Вопросы к зачету

                                           Раздел 1

      Тема1.1  Электрическое магнитное поле

Дайте характеристику магнитному полю, магнитной проницаемости среды

                                                                                                                                     Стр.27-28(2)

  Тема1.2 Электрические цепи постоянного тока

1.Что такое электрическая цепь?

2. Что называют элементом электрической цепи?

                                                                                                                                      Стр.4(1)

3. Какие электрические цепи называют линейными, какие нелинейными?

                                                                                                                                     Стр.6(1)

4.Какую электрическую цепь называют разветвленной, а какую неразветвленной?

                                                                                                                                      Стр.6(1)

5.Что такое узел цепи?                                                                                                     Стр.7(1)

6.Что такое ветвь цепи?                                                                                                   Стр.7(1)

  Тема 1.3 Однофазная электрическая цепь.

1.Охарактерезуйте переменный ток приведите его параметры.                                 Стр.36-38(1)

2.Что называется активным и емкостным сопротивлением?                                      Стр.41-44

3.Формула мощности переменного тока.  

  Тема 1.4  Трехфазные электрические цепи

1.Назавите преимущества трехфазной системы переменного тока по сравнению с однофазной?            

                                                                                                                                          Стр.64(1)

2.Охарактерезуйте  соединение «звездой» и «треугольником»                                 Стр.64-66(1)

3.Какова мощность трехфазной цепи при соединении «звездой»и «треугольником»   

                                                                                                                                          Стр.79-80(1)

4.  Какие электроизмерительные приборы вы знаете, их классификация?  Классы точности условные  обозначения  на шкалах приборов.                                                            Стр.207-212(1)

         Раздел 1. Электрические машины.                            

  Тема 2.1 Трансформаторы

1.Каково назначение трансформаторов, область применения?                                 Стр.81(1)

2.Устройство однофазного трансформатора и принцип его действия.                     Стр.81-83(1)

3.Каковы особенности конструкции трехфазных трансформаторов?                       Стр.89-90(1)

  Тема2.2 Электрические машины переменного тока.

1.Каково назначение и применение машин переменного тока?                                 Стр.131(1) 

2.вращающееся магнитное поле.                                                                                    Стр.127(1)

3. Устройство трехфазного асинхронного двигателя.                                                 Стр.127-130(1)

4.Однофазные  АД, схема включения в сеть.                                                               Стр.141-142(1)

  Тема2.3 Электрические машины постоянного тока.

1.Объясните устройство и принцип действия машин постоянного тока.                 Стр.98-101(1)

2.Как классифицируются машины  постоянного  тока по способу возбуждения? Стр.103-105(1)

Основы электропривода

  1.Что такое электропривод?                                                                                          Стр.155(1)

2.Мощность двигателя при длительном и повторно- кратковременном режиме.  Стр.156-164(1)

 Аппаратура  управления  и защиты

1.Назначение классификация электрических  аппаратов.                                           Стр.197(2)

2.Дайте краткую характеристику  автоматическим включателем, предохранителям, выключателем.   Стр.200-206(2)

 Раздел 2 Основы электроники.

  Тема 6.1 Физические основы электроники, электронные приборы.

1.Объясните устройство и принцип действия диода?                                          С.227-230 (1)

2.Какова роль сетки в триоде?

Тема 6.2 Полупроводниковые приборы.                                                               Стр.236-238 (1)

1.Что такое полупроводники?

2. Что такое собственная и примесная проводимость

3.Кокава область применения п/п диодов и триодов.

Типовые практические задания по темам

Тема 1.1: Электрическое и магнитное поле

Задача

Определите энергию, запасенную в конденсаторе емкостью 10мкФ при напряжении на пластинах 100В.

 Дано:                      Сu

С=10мкФ                10*10­­^-6Ф              W=CU²/2=10*10^6*100²/2=0.05Дж

U=100B                                                    Ответ:  0.05Дж

Найти:

W-?

Задача

Три конденсатора емкостью 3.6 и 2мкФ соединим сначала параллельно, а затем последовательно. Во сколько раз изменилась их общая емкость?

Дано:                  Cu                

С₁ = 3мкФ           3*10^-6Ф            С_­­­­ =С₁+С₂+С₃ =11*10_­­­­^-6Ф

С₂ = 6мкФ           6*10^-6Ф          1/С=1/С₁+1/С₂+1/С₃=1*10^-6Ф

С₃ = 2мкФ           2*10^-6Ф            С­­ / С­­­ =11/1 =1

 C_­­­ / C-?                                                                                         Ответ: В 11 раз

Тема 1.2: Электрические цепи постоянного тока.

Тема в цепи батареи, ЭДС которой 30В равен 3А. Найдите сопротивление внешней части цепи и внутреннее сопротивление батареи, если напряжение на зажимах батареи 18В

Дано:                     

E=30B          J=E/R+r

I=3A            E=I(R+r)

U=18            E=IR+Jr

Найти:          r=E-IR/I=E-U/I=30-18/3=4(ом)

R-?                R=U/I=18/3=6(ом)

r-?                  Ответ; 6 Ом; 40 м

Задача

R1

                                                                                На рисунке дана схема смешанного соед соединеия 4^х

                                                                                Резисторов по 10 Ом каждый,

найти общее (эквивалентное)

                                                                                сопротивление этого участка цепи

R₁=R₂=R₃=R₄=100Ом

Найти:R_Э-?

1/R_1,2=1/R₁+1/R₂=1/10+ 1/10=2/10=1/5(Ом)

R_1,2=5(Ом)

R_1,2-3=R_1,2+R₃ =5+10=15(Ом)

1/R_Э=1/R₄+1/R_1,2-3=1/10+1/15=5/30=1/6 (Ом)

R_Э=6 (Ом)                                                                          Ответ: 6 Ом

Тема 1.3. Однофазная электрическая цепь

Задача

Напряжение в цепи переменного тока меняется со временем по закону U=308cos314t. Найдите амплитуду напряжения, период, частоту и циклическую частоту.

Дано:                              U_m=308B     ω=314 рад/с

U=308cos314t               ω=2Пυ

U_m-? ; T-? ω -?  υ -?      υ =ω/2П=314/2*3.14=100/2=50(Гц)

                                     T=1/υ=1/50=0.02(c)

                                                   Ответ:308B; 0.02с; 50 (Гц); 314рад/с

Задача

По графику, изображенному на рисунке, найдите: амплитудное значение силы тока, период переменного тока, частоту и циклическую частоту тока; напишите уравнение зависимости i(t)

 

i,А

0,5

             0,02            0,04

   0

       0,01              0,03                             t(c)

-0,5

По графику;  im=0.5A

                        T=0.04c

υ=1/T=1/0.04c=25 (Гц)

ω =2Пυ=2П*25=50П рад/с

i =im sinωt         i=0.5sin50Пt

Тема 1.4. Трёхфазные электрические цепи

Задача.

                      U_A            В 3­­^х фазную четырехпроводную сеть включены звездой лампы 

                                       накаливания мощностью Р=300Вт каждая. В фазу А включили 30                

                                       ламп, в фазу В-50 ламп и фазу С-20 ламп.

0

                                      Линейное напряжение сети U_ном=380В. Определить токи в фазах.

UC                                          UB

                                                                            

Решение:

Определяем фазные напряжения установки:

U_A=U_B=U_C=U_ном/√3=380/1.73=220В

Находим фазные токи:

I_A=P_фа/U_a=300*30/220=41(A)

I_B=P_фв/ U_B=300*50/220=68(A)

I_C=P_фc/U_B=300*20/220=27.3 (A)

Ответ:41 А, 68 А, 27.3 А

Тема 2.1: Трансформаторы                           

Задание

Что произойдет, если трансформатор, рассчитанный на напряжение первичной цепи 128В, включить в сеть постоянного напряжения 110В?

Ответ: сгорят предохранители или трансформатор

Задание

Почему наличие очень высокого напряжения во вторичной обмотке повышающего трансформатора не приводит к большим потерям энергии на выделении теплоты в самой обмотке.

Ответ: Сила тока во вторичной обмотке мала, поэтому при малом активном сопротивлении потери на выделении теплоты малы.

Задача

Понижающий трансформатор со 110 витками во 2 обмотки понижает напряжение под 22000 В до 110 В. Сколько витков в 1 обмотке.

Дано:         U₁/U₂=N₁/N₂                 N₁=U₁*N₂/U₂=22000*110/100=22000 В

N₂=110

U₁=22000 B Ответ: 22000 витков.

U₂= 110 B

 N₁=?

Тема: 2.2 Электрический машины переменного и постоянного тока

Задача:

В процессе работы растворосмесителя СБ-97, предназначенного для приготовления строительных растворов на объектах с небольшим объёмом работ, частично утрачены паспортные данные электродвигателя.

 

По оставшимся данным определить токи, потребляемые двигателем из сети при соединении обмотки      и Y

Решение.

Определяем токи, потребляемые двигателем из сети при:

I_H      =P_H/√3U    cos β *η =4,5*10³/√3*220*0,85*0,855=16,3А

I_HY= P_H/√3U_ycos β η =4,5*10³/√3*380*0,85*0,855=9,4А

Ответ: 16,3А/9,4 А       

Тема 3.1.    Основы электропривода

Задача.

Рассчитать мощность электродвигателя ленточного передвижного конвейера, имеющего следующие технические данные: производительность Q=100H/c, расстояние между осями

концевых барабанов L=18м, высота подъема груза H=3,5м

Дано:                   P=kQ/1000hм (cL+H)
L=18м                           к- коэффициент запаса
H=3,5м                к=1,1/1,25
Q=100 н/с            η_м -коэффициент полезного действия механизма

 

   P-?                    η_м = 0,7/0,85

С- опытный коэффициент, зависящий от производительности конвейера и его длины.

В нашем случае С= 0,35 (см. таблицу 6.3 стр. 167, Практикум по электротехнике,

В.В. Кононенко)

P=1,2*100/1000*0,8(0,35*18+3,5)=1,47кВт

Ответ: 1,47кВт

Задача.

Рассчитать мощность электродвигателя лебёдки для такелажных работ и подтаскивания груза весом Q=5000H при перемещении со скоростью U=0,2 м/c по горизонтальной плоскости со стальным основанием.        (КПД=0,8)

Дано:                   P= F* Ѵ /1000* η

Q=5000H             P=5000*0,2/1000*0,8=1,25кВт
Ѵ =0,2 м/с           

                            Ответ: 1,25 кВт.

       P-?

Тема 4.2 Электрооборудования строительных кранов и подъёмников.

Задача

Определить мощность, потребляемую электродвигателем подъёмного механизма крана при подъёме и спуске груза, если номинальная масса груза G _H=7,5 т.с, скорость груза
η = 0,7 м/c, к.п.д. лебёдки 0,96, масса кранового крюка G ₀= 0,32 т.с, высота 46 м рассчитать время подъёма груза.

Дано:                   P=( G _Н+ G ₀)* V /102 η _л= (7500+220)*0,7/102*0,96= 55,2кВт
G _H= 75 т.м           t=H/ V =46/0,7= 66c
G ₀= 0,32 т.с
η = 0,96               Ответ: 55,2кВт, 66с.
V = 0,7 м/с

    P-?
    t-?

Тема 5.2    Электрические сети и освещение строительной площадки

Задача.

Необходимо рассчитать электроосветительную установку в учебной аудитории,

образовательного учреждения, площадь которой  S=96². Для освещения предусмотрены светильники на 2 люминесцентные лампы (по P_л=40 Вт каждая) светильники предполагается установить на высоте 2,2м.
Необходимо определить количество светильников, потребное для обеспечения нормированного освещения E_H=400лк.

Дано:                           Решение.
E_H=400лк              по табл. 13.1 стр. 326 В.В Кононенко, Практикум по
h=2,2м                  электронике находим величину удельной мощности при Е=100лк:
S=96м²                              Р_{уд 100}= 5,7 Вт/м²
P_л=40 Вт                Пересчитаем Р_уд при Ен=400лк

N-?                        Р_уд = Р_уд 100*Ен/100=5,7_*4=22,8(Вт)

                                         Определяем суммарную мощность эл. осветительной установки аудитории.                                      Р_уст=Руд*S=22,8*96=2188,8Вт      Pсв=2Pл=80 Вт
                                   N=  P_уст/Pсв=2188,8/80=27,3шт

Ответ = 27 штук.

Контрольное задание №1

по дисциплине "Основы электротехники"

Рассчитать электроосветительную установку в учебной аудитории образовательного учреждения, площадь которой S. Для освещения предусмотрены светильники на 2 люминесцентные лампы, светильники предполагают установить на высоте h = 2,2-3м. Необходимо определить количество светильников, потребное для обеспечения нормального освещения Eн для определенного вида помещения.

варианты	Размещение помещений			Тип ламп	Количество ламп в светильнике	Высота установки		Вид помещения
	А,м	В,м
1	3		10	Л.Б 40	2	2,5		Коридор
2	10		8	ЛД 80	4	2,8		Слесарное отделение
3	8		12	ЛДЦ 65	4	3,0		Проектный зал
4	9		15	ЛДЦ 80	4	3,0		Учебная аудитория
5	6		7	ЛБ 65	2	2,9		Механическое отделение
6	11		8	ЛХБ 80	2	3,0		Сварочное отделение
7	4		8	ЛТБ 80	4	3,0		Учебная аудитория
8	8		3	ЛД 40	2	2,6		Проход в здании
9	6		15	ЛХБ 65	2	3,0		Сварочное отделение
10	16	5		ЛДЦ 80	2		3,0	Проектный зал

Для решения этого задания необходимо использовать значения удельных мощностей  для одной из групп светильников с люминесцентными лампами при Ен = 100 лк и значения нормированной освещённости.

Контрольное задание №2

Рассчитать мощность приводного  электродвигателя винтового конвейера для одного из вариантов, если Q — производительность,  H — высота подъёма груза, L — длина шнека

( горизонтальная).

Kc — коэффициент сопротивления транспортируемого материала принимаемый для шнеков, обрабатывающих материалы, равным: неабразивные (зерно и цемент и т.д.) — 3,2; сильно абразивные и липкие (зола, известь, сера, формовочная земля и т.д.) — 4,0;

h_{n —} КПД передача (клиноременная -0,8 -0,98), зубчатая -0,96 -0,99, плоскоременная -0,94 -0,98, непосредственное соединение -1.

Варианты	Q,H/c	L,м	H/м	транспортируемый груз	вид передачи
1	900	4	3	песок	непосредственное соединения
2	600	3	2	гравий	плоскоременная
3	300	6	4	цемент	зубчатая
4	100	7	5	известь	клиноременная
5	500	4	3	зола	непосредственное соединения
6	400	5	2	зерно	зубчатая
7	700	6	4	цемент	клиноременная
8	1000	3	3	песок	плоскоременная
9	900	4	4	гравий	зубчатая
10	200	5	5	земля	Непосредственное соединение