Методические указания по самостоятельной (внеаудиторной) работе по дисциплине ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПЕРМСКОГО КРАЯ Государственное бюджетное  профессиональное образовательное                                    учреждение  «Соликамский автодорожно-промышленный колледж»

Методические указания по самостоятельной (внеаудиторной) работе по дисциплине

электротехника и эЛЕКТРОНИКА

для специальностей: 

23.02.03  Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

23.02.01  Организация перевозок и управление на транспорте

21.02.01 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

20. 02. 02 Защита в чрезвычайных ситуациях

Соликамск, 2019

Рассмотрено:

на заседании ПЦК  «Техника и

технологии наземного транспорта»

Протокол № ___  от ___. ___  20__ г.

Председатель:_______ Е.Л.Ефимова

Утверждено и рекомендовано

к использованию:

УМС ГБПОУ «Соликамский АПК»

Протокол  №____  от ___._____. 20__ г.

Составитель: Ефимова Е.Л., преподаватель ГБПОУ «САПК»

Ефимова Е.Л. Электротехника и электроника: Методические указания/ Е.Ефимова.- Соликамск: ГБПОУ «САПК», 2019.- 41 с.

Методические указания предназначены для студентов. Предлагаемое учебное пособие составлено на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования. Задача пособия – помочь студентам в правильном выполнении самостоятельной (внеаудиторной) работы.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1.      Введение……………………………………………………………………………. 2.      требования к результатам освоения дисциплины……………… 3.      общие положения о внеаудиторной самостоятельной работе студентов………………………………………………………………. 4.      указания по выполнению вср…………………………………………….. 5.      методические рекомендации для выполнения вср……………… 6.      перечень тем внеаудиторной самостоятельной работы……… 7.      примерные задания на самостоятельную работу……………….. 8.      СПИСОК литературЫ ……………………………………………………………

4 5 6 8 9 15 17 41

Введение

Формирование умений самостоятельной работы студентов – важная задача всех преподавателей, в том числе и для преподавателя математики.

На каждом занятии преподавателю наряду с планированием учебного материала необходимо продумывать и вопрос о том, какие навыки самостоятельной работы получит на занятии студент.

Если обучающийся  научится самостоятельно изучать новый материал, пользуясь учебником или какими-то специально подобранными заданиями, то будет успешно решена задача сознательного овладения знаниями. Знания, которые усвоил студент сам, значительно прочнее тех, которые он получил после объяснения преподавателя. И в дальнейшем студент сможет самостоятельно ликвидировать пробелы в знаниях, расширять знания, творчески применять их в решении практических задач.

Цель данных методических указаний – ознакомить  с общими положениями о самостоятельной работе студентов по электротехнике, с методикой организации самостоятельной работы студентов при изучении нового материала и в процессе закрепления на уроке при решении задач, при выполнении внеаудиторной работы.

Требования к результатам освоения дисциплины

Основной целью дисциплины ОП.03 электротехника и эЛЕКТРОНИКА является повышение исходного уровня знаний , достигнутого на предыдущей ступени образования, и овладения студентами необходимым и достаточным уровнем коммуникативной компетенции для решения социально - коммуникативных задач в различных областях бытовой, культурной, профессиональной деятельности, а так же для дальнейшего самообразования.

           В результате освоения дисциплины обучающийся будет уметь:    

- пользоваться измерительными приборами;

- производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;

- производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;

           В результате освоения дисциплины обучающийся будет знать:

-методы расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных и электронных цепей;

-компоненты автомобильных электронных устройств;

-методы электрических измерений;

-устройство и принцип действия электрических машин.

Кроме этого, в процессе освоения данной дисциплины ведется работа по формированию следующих общих компетенций (ОК):

23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта ОК 1- ОК10, ПК 1.1-1.3, ПК 2.3.

23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно – транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования ОК 1- ОК10, ПК 1.1, ПК 1.2, ПК 2.1, ПК 2.2, ПК 2.3, ПК 2.4, ПК 3.2, ПК 3.3, ПК 3.4  

08.02.05 Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов – ОК1- ОК 10, ПК 1.1, 1.3, 1.4, ПК 2.1, ПК 3.1, ПК 4.1

23.02.01 Организация перевозок и управления на транспорте ОК 1- ОК 10, ПК 1.1, ПК 1.2, ПК 2.2, ПК 2.3.

Код	Наименование результата обучения
ОК 1.	Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к  ней устойчивый интерес.
ОК 2.	Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы  выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК.3	Решать проблемы, оценивать риски и принимать решения в нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК.4	Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК.5	Использовать информационно-коммуникационные технологи в профессиональной деятельности.
ОК.6	Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК.7	Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных) за результат выполненных заданий
ОК.8	Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития,  заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
ОК.9	Ориентироваться в условиях частой смены технологий  в профессиональной деятельности.
ОК. 10	Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).
ПК 1.1.	Организовывать и проводить работы по техническому обслуживанию и ремонту автотранспорта.
ПК 1.2.	Осуществлять технический контроль при хранении, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте автотранспорта.
ПК 1.3.	Разрабатывать технологические процессы ремонта узлов и деталей.
ПК 2.3	Организовывать безопасное ведение работ при техническом обслуживании и ремонте автотранспорта.
ПК 2.4	Вести учетно-отчетную документацию по техническому обслуживанию подъемно – транспортных, строительных дорожных машин и оборудования.
ПК 3.2	Осуществлять контроль за соблюдением технологической дисциплины при выполнении работ.
ПК 3.3.	Составлять и оформлять техническую и отчетную документацию о работе ремонтно-механического отделения структурного подразделения.
ПК 3.4.	Участвовать в подготовке документации для лицензирования производственной деятельности структурного подразделения.
ПК 2.1	Организовывать работы в организациях по производству дорожно-строительных материалов.
ПК 3.1	Выполнять работы по организации технологических процессов строительства автомобильных дорог и аэродромов.
ПК 4.1	Выполнять работы по организации зимнего содержания автомобильных дорог и аэродромов.
ПК 1.1	Выполнять операции по осуществлению перевозочного процесса с применением современных информационных технологий управления перевозками.
ПК 1.2	Организовывать работу персонала по обеспечению безопасности перевозок и выбору оптимальных решений при работах в условиях нестандартных и аварийных ситуаций.
ПК 2.2	Обеспечивать безопасность движения и решать профессиональные задачи посредством применения нормативно-правовых документов.
ПК 2.3	Организовывать работу персонала по технологическому обслуживанию перевозочного процесса.
ПК 1.3.	Осуществлять оперативное планирование мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
ПК 1.4.	Организовывать и выполнять действия по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

Общие положения о внеаудиторной самостоятельной работе студентов

Самостоятельная работа по электротехнике – это педагогически управляемый процесс самостоятельной деятельности студентов, обеспечивающий реализацию целей и задач по овладению необходимым объемом знаний, умений и навыков, опыта творческой работы и развитию профессиональных интеллектуально-волевых, нравственных качеств будущего специалиста.

Основные виды внеаудиторной самостоятельной работы (ВСР) студентов при изучении дисциплины «Электротехника»:

-     работа с учебником;  

-     решение задач;

-     работа со справочной литературой;

-     подготовка сообщений по темам;

-     изготовление наглядных пособий и моделей;

-     составление кроссвордов;

-     использование  Интернета.

Самостоятельная работа студентов проводится с целью:

-     систематизации и закрепления полученных знаний и практических умений и навыков студентов;

-     углубления и расширения теоретических и практических знаний;

-     формирования умений использовать специальную, справочную литературу, Интернет;

-     развития познавательных способностей и активности студентов, творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;

-     формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;

-     развития исследовательских знаний.

Критериями оценки результатов внеаудиторной самостоятельной работы студента являются:

-     уровень освоения студентом учебного материала;

-     умение студента использовать теоретические знания при решении задач;

-     обоснованность и четкость изложения ответа;

-     оформление материала в соответствии с требованиями ФГОС.

Задачами, реализуемыми в ходе проведения внеаудиторной самостоятельной работы обучающихся, в образовательной среде колледжа являются:

-     систематизация, закрепление, углубление и расширение полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

-     развитие познавательных способностей и активности студентов: творческой  инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;

-     формирование самостоятельности мышления: способности к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;

-     овладение практическими навыками применения информационно-коммуникационных технологий в профессиональной деятельности;

-     развитие исследовательских умений.

Объем времени, отведенный на внеаудиторную самостоятельную работу, находит свое отражение:

-     в рабочих программах учебных дисциплин и профессиональных модулей с ориентировочным  распределением по разделам и темам.

Контроль результатов самостоятельной работы  обучающихся может осуществляться в пределах времени, отведенного на обязательные учебные занятия и самостоятельную работу по дисциплине математика  и может проходить в письменной, устной или смешанной форме с предоставлением изделия или продукта творческой деятельности.

Критериями оценки результатов внеаудиторной самостоятельной работы обучающегося являются:

-     уровень освоения учебного материала;

-     умение использовать теоретические знания и умения при выполнении  практических задач;

-     уровень сформированности общих и профессиональных компетенций.

Указания к выполнению ВСР

1.      ВСР нужно выполнять в тетради в клетку.

2.      Решения задач следует излагать подробно и аккуратно, объясняя и мотивируя все действия по ходу решения и делая необходимые чертежи.

3.      Оформление решения задачи следует завершать словом «Ответ».

4.      После получения проверенной преподавателем работы студент должен в этой же тетради исправить все отмеченные ошибки и недочеты. Вносить исправления в сам текст работы после ее проверки запрещается.

5.      Оценивание индивидуальных образовательных достижений по результатам выполнения ВСР  производится в соответствии с универсальной шкалой (таблица).

Процент результативности (правильных ответов)	Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений
	балл (отметка)	вербальный аналог
90 – 100	5	отлично
70 – 89	4	хорошо
51 – 69	3	удовлетворительно
менее 51	2	неудовлетворительно

Методические рекомендации по выполнению ВСР

Методические рекомендации  по выполнению практических задач

Для того чтобы практические занятия приносили максимальную пользу, необходимо помнить, что упражнение и решение ситуативных задач проводятся по вычитанному на лекциях материалу и связаны, как правило, с детальным разбором отдельных вопросов лекционного курса. Следует подчеркнуть, что только после усвоения лекционного материала с определенной точки зрения (а именно с той, с которой он излагается на лекциях) он будет закрепляться на практических занятиях как в результате обсуждения и анализа лекционного материала, так и с помощью решения ситуативных задач. При этих условиях студент не только хорошо усвоит материал, но и научится применять его на практике, а также получит дополнительный стимул (и это очень важно) для активной проработки лекции.

При самостоятельном решении поставленных задач нужно обосновывать каждый этап действий, исходя из теоретических положений курса. Если обучающийся  видит несколько путей решения проблемы (задачи), то нужно сравнить их и выбрать самый рациональный. Полезно до начала решения поставленных задач составить краткий план решения проблемы (задачи). Решение проблемных задач или примеров следует излагать подробно, нужно сопровождать комментариями, схемами, чертежами и рисунками, инструкциями по выполнению.

Следует помнить, что решение каждой учебной задачи должно доводиться до окончательного логического ответа, которого требует условие, и по возможности с выводом. Полученный результат следует проверить способами, вытекающими из существа данной задачи. 

Методические рекомендации по подготовке сообщения

Сообщение – это сокращенная запись информации, в которой должны быть отражены основные положения текста, сопровождающиеся аргументами, 1–2 самыми яркими и в то же время краткими примерами.

Сообщение составляется по нескольким источникам, связанным между собой одной темой. Вначале изучается тот источник, в котором данная тема изложена наиболее полно и на современном уровне научных и практических достижений. Записанное сообщение  дополняется материалом других источников.

Этапы подготовки сообщения:

1. Прочитайте текст.

2. Составьте его развернутый план.

3. Подумайте, какие части можно сократить так, чтобы содержание было понято правильно и, главное, не исчезло.

4. Объедините близкие по смыслу части.

5. В каждой части выделите главное и второстепенное, которое может быть сокращено при конспектировании.

6. При записи старайтесь сложные предложения заменить простыми.

Тематическое и смысловое единство сообщения  выражается в том, что все его компоненты связаны с темой первоисточника.

Сообщение должно содержать информацию на 3-5 мин. и сопровождаться презентацией, схемами, рисунками, таблицами и т.д.

Методические рекомендации к написанию реферата

Реферат необходимо сдать в печатном виде на листе формата А4, выполненном шрифтом Times New Roman 14 пунктов.

Требования, предъявляемые к реферату:

Реферат (доклад) должен быть оформлен  в MS  Word,  шрифт текста  Times New Roman, 14 пт., интервал 1,5

1.      Титульный лист (см. приложение 1)

2.      Содержание (см. приложение 2)

3.      Введение

4.      Основная часть реферата

5.      Заключение

6.      Список используемой литературы (см. приложение 3)

 Если возникнут затруднения в процессе работы, обратитесь к преподавателю.

Критерии оценки:

1.      Вы правильно выполнили задание. Работа выполнена аккуратно – 5(отлично).

2.      Вы не смогли выполнить 2-3 элемента. Работа выполнена аккуратно- 4(хорошо).

3.      Работа выполнена неаккуратно, технологически неправильно – 3(удовлетворительно).

Приложение 1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПЕРМСКОГО КРАЯ

Государственное бюджетное  профессиональное образовательное                                    учреждение

«Соликамский автомобильно-дорожный колледж»

РЕФЕРАТ

по дисциплине: « Электротехника»

на тему: «Указать тему реферата»

ВЫПОЛНИЛ: Студент (ка) группы (указать  группу) Фамилия, имя (в Род.п.) РУКОВОДИТЕЛЬ:

Соликамск 20___

Приложение  2

Содержание

Введение ……………………………………………………………………..…...стр.

1.      Глава 1………………………………………………………...……………….стр.

2.      Глава 2 ………………………………………………………………………...стр.

Заключение ………………………………………………………………………стр.

Список используемой литературы ………………………………...……………стр.

Приложение 3

Список используемой литературы

1.      Федорченко А. А. Электротехника с основами электроники : учеб. для учащ. проф. училищ, лицеев и студ. колледжей / А. А. Федорченко, Ю. Г. Синдеев. - 2-е изд. - М. : Дашков и К°, 2010.

2.      Профессиональные печатные издания

3.      Интернет-ресурс

4.      Дополнительные источники:….

Методические рекомендации по подготовке презентации.

Презентация – способ представления информации. Мультимедийная презентация создается для поддержки доклада и должна быть, прежде всего, информативной. Информация должна быть представлена в наиболее наглядной и убедительной форме. Для этого используют графику, видео и звуковую информацию. Основные идеи отражаются в текстовых фрагментах. Они обычно небольшие.

Вот несколько простых правил, которым необходимо следовать:

1)Презентация не должна повторять выступающего и должна содержать минимум текстовой информации. Ни в коем случае не читайте с экрана презентации. Если в презентации вы решили разместить полные тексты своих выводов или полное определение какого-либо понятия – не зачитывайте то, что явно и очевидно всем.

2) размер презентации не должен превышать 5Мб.

3) Количество слайдов не должно быть более 15.

4) Рекомендуемый размер шрифта ≥ 24 пт, максимальное количество текстовой информации на одном слайде – 15 строк текста, максимальное количество графической информации на одном слайде – 2 рисунка (фотографии, схемы и т.д.).

Перечень тем внеаудиторной самостоятельной работы

Название разделов, тем внеаудиторной самостоятельной работы	Вид деятельности	Формы контроля
Раздел 1. Электротехника Тема 1.1. Электрическое поле Тема 1.2. Электрические цепи постоянного тока Работа с учебной и справочной литературой Работа с конспектом лекций Решение вариативных задач и упражнений. Сообщение на тему: «Расчет параметров электрических цепей постоянного тока и с применением законов Кирхгофа» Тема 1.3 Электромагнетизм Тема 1.4 Электрические цепи однофазового переменного тока Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Решение вариативных задач и упражнений. Сообщения и рефераты на темы: «Расчет параметров однофазной цепи переменного тока». «Расчет электрических цепей переменного тока» «Разделение веществ по магнитным свойствам», «Электромагниты и их применение» Тема 1.5 Электрические цепи трехфазного переменного тока Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Решение вариативных задач и упражнений. Сообщения на темы: «Соединение по схеме «Звезда»», «Соединение по схеме «Треугольник»», «Четырёхпроводная  трехфазная система. Роль нулевого провода» ,«Расчет цепей трехфазных цепей переменного тока». Тема 1.6 Электрические измерения и электро-измерительные приборы Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Сообщения и рефератов  на темы: «Общие элементы электроизмерительных приборов», «Виды электроизмерительных приборов», «Виды измерений»  Работа с техническими источниками: используя учебную и справочную литературу, информацию Интернет ознакомиться с видами и разновидностями измерений в дорожно-строительной технике в дорожном строительстве. Подготовить презентацию Тема 1.7 Трансформаторы Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Сообщения и рефераты  на темы: «Устройство трансформаторов», «Виды трансформаторов», «режимы работы трансформатора», «Расчет основных параметров трансформатора». Тема 1.8 Электрические машины переменного тока Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Сообщения и рефератов  на темы: «Асинхронные двигатели, их устройство и применение»,  «Синхронные двигатели, их устройство и применение»,  «Использование трехфазных  асинхронных электродвигателей для привода машин и механизмов на камнедробильных, асфальтобетонных, и цементно - бетонных заводах и других предприятиях отрасли». Тема 1.9 Электрические машины постоянного тока Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Сообщения и рефератов  на темы: «Назначение, классификация и область применения машин постоянного тока», «Генераторы постоянного тока: классификация, схемы включения обмотки возбуждения, характеристики, эксплуатационные свойства», Электродвигатели постоянного тока: классификация, схемы включения обмотки возбуждения, механические и рабочие характеристики»,  «Расчет параметров машин постоянного тока». Тема 1.10 Основы электропривода Тема 1.11 Передача и распределение электрической энергии Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Сообщения и рефератов  на темы: «Современные схемы электроснабжения промышленных предприятий от энергетической системы», «Назначение и устройство трансформаторных подстанций и распределительных пунктов», «Электрические сети промышленных предприятий»,  «Защитное заземление, его назначение и устройство», « Начертание однолинейной схемы распределения электроэнергии от ТЭЦ до РП-0,4 кВ» «Классификация электроприводов, режимы работы», «Пускорегулирующая и защитная аппаратура». Раздел 2. Электроника Тема 2.1. Полупроводниковые приборы Тема 2.2. Электронные выпрямители и стабилизаторы Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Сообщения на темы: «Сглаживающие фильтры, их назначения, виды», «Стабилизаторы напряжения и тока их назначение, принцип действия», «Изучение схемы и принцип действия простейшего стабилизатора напряжения» «Фотодиоды», «Фототранзисторы»,  «Автомобильные датчики область применения». Тема 2.3. Электронные усилители Работа с учебной и справочной литературой. Работа с конспектом лекций. Сообщения на темы: «Оосновы работы системы зажигания на бензиновых двигателях»,  «Функции, устройства и работа транзисторного коммутатора и датчиков», «Характеристики и  принцип действия датчиков электронных систем зажигания», «Основы цифрового регулирования опережения зажигания»  Работа с техническими источниками: используя учебную и справочную литературу, информацию Интернет ознакомиться с контактно-транзисторная системой зажигания (представить схему, описать принцип работы, основные конструктивные элементы). Подготовить презентацию».	Выполнение заданий, подготовка сообщений Выполнение заданий, подготовка сообщений и рефератов Подготовка рефератов и  сообщений, выполнение заданий. Подготовка сообщений, рефератов и презентаций Решение заданий. Подготовка рефератов и  сообщений. Подготовка рефератов и  сообщений. Подготовка рефератов и  сообщений. Подготовка сообщений. Подготовка рефератов и  сообщений. Подготовка сообщений и презентаций, выполнение заданий.	Проверка выполненных заданий, выступление с сообщением на занятии Проверка выполненных заданий. Выступление с сообщением  и рефератом на занятии. Проверка выполненных заданий, выступление с сообщением и рефератом на занятии. Выступление с сообщением, рефератом или презентацией на занятии. Проверка выполненных заданий. Выступление с сообщением и рефератом на занятии. Выступление с сообщением и рефератом на занятии. . Проверка выполненных заданий, выступление с сообщением и рефератом на занятии. Выступление с сообщением на занятии. Выступление с сообщением и рефератом на занятии. Проверка выполненных заданий. Выступление с сообщением и презентациямина занятии.
Итого:	-	-

Примерные задания на самостоятельную работу

Тема 1.1. Электрическое поле и тема 1.2. Электрические  цепи постоянного тока

Методические рекомендации

Примеры решения задач:  

 №1. Найти ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух круглых пластин диаметром 20 см, разделённых парафиновой прослойкой  толщиной 1мм.

Дано: d_кр.=20см=2*10^-2м,

           d=1 мм=1*10^-3м,

           ε=2,1,

           ε₀=8,85*10^-12 Ф/м.

Найти: C

Решение:  S_кр.=πd²  =3,14*10^-4 м²     

                 C=( ε * ε₀ *S):d = (8,85*10^-12*2.1*3.14*10^-4):(1*10^-3)=2,33*10^-6  Ф

Ответ: 2,33*10^-6  Ф

№2. К сети напряжением 0,12 кВ параллельно подключены две электрические лампы сопротивлением 0,2 кОм и 0,3 кОм. Чему равно напряжение на каждом лампе, их общее сопротивление, общая сила тока, а также сила тока в каждой лампе?

Дано: параллельное соединение,

           U=0,12кВ=120В,

           R₁=0,2кОм=200 Ом,

           R₂=0,3кОм=300 Ом.

Найти:U_1, U₂, I, I_1, I₂

Решение: U₁ =U₂=U=120 В, тк параллельное соединение,

               R====120,5 Ом;

              По закону Ома для участка цепи:

               I==≈1 А;             I₁===0,6 А;                    I₂===0.4 А.

Ответ: 120В;120В; 1А;0,6А;0,4А.

№3. Два последовательно соединенных проводника сопротивлением 6 и 8 Ом включены в сеть напряжением 0,08 кВ. Определите общую силу тока в цепи, сила тока в каждом проводнике, а также напряжение на каждом из них.

Дано: последовательное соединение,

           R₁=6 Ом,

           R₂=8 Ом,

           U=0.08кВ=80В.

Найти: I, I_1, I_2, U_1, U₂

Решение: R= R₁+ R₂=6+8=14 Ом, тк последовательное соединение,

             I₁= I₂ =I==5,7А,  тк последовательное соединение,

            По закону Ома для участка цепи:  U₁=I* R₁=5.7*6=34,2 В,      U₂=I* R₂= 5,7*8=45,6 В.

Ответ: 5,7 А; 5,7А; 5,7А; 34,2В; 45,6В        

№4. ЭДС источника тока равна 5В. К источнику присоединили лампу, сопротивление которой 12 Ом. Найдите напряжение на лампе, если внутреннее сопротивление источника равно 0,5 Ом.

Дано: ε=5В,

           R=12 Ом,

           r=0,5 Ом.

Найти: U

Решение:  По закону Ома для полной  цепи:   I=    = =0,4 А.

                 По закону Ома для участка цепи: U=I*R=0.4*12=4,8 А.

Ответ: 4,8А.

Используя методические рекомендации выполнить задания:

№1-5. Определить общее сопротивление электрической цепи, напряжение и мощность каждого проводника на рис.1. (Внутренним сопротивлением источника пренебречь)

Номер задачи	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	Напряжение источника напряжения, В
1	10	25	15	14	16
2	5	10	15	12	14
3	10	15	20	11	15
4	5	15	10	11	12
5	15	20	17	10	15

№6-10. Найти сопротивление между зажимами a и b для схемы, изображенной на рисунке:

Номер задачи	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом
11	10	15	20
12	5	10	15
13	1	2	4
14	2	1	5
15	10	5	1

№11. Цепь состоит из источника тока с ЭДС 9 В и внутренним сопротивлением 3 Ом и проводников сопротивлением 9 Ом и 6 Ом (соединение последовательное). Найдите напряжение первого проводника.

Вопросы для самопроверки:

1.      Дайте определение электрической цепи и ее схемы замещения.

2.      Какими моделями пользуются при описании свойств идеальных и реальных источников электродвижущей силы (Э.Д.С.)?

3.      Какими моделями пользуются при описании свойств идеальных и реальных источников тока?

4.      Чем отличаются линейные и нелинейные элементы электрических цепей?

5.      Какие электрические цепи называются линейными электрическими цепями постоянного тока?

6.      Дайте определения ветви, узла и контура электрической цепи.

7.      Сформулируйте первое правило (закон) Кирхгофа. Какой принцип электромагнетизма утверждается в первом правиле Кирхгофа?

8.      Сформулируйте второе правило (закон) Кирхгофа. Какой принцип электромагнетизма утверждается во втором правиле Кирхгофа?

9.      Докажите, что при последовательном соединении элементов в электрической цепи эквивалентное сопротивление равно сумме их сопротивлений.

10.  Докажите, что при параллельном соединении элементов в электрической цепи эквивалентная проводимость равна сумме их проводимостей.

Тема 1.3 Электромагнетизм и тема 1.4 Электрические цепи однофазового

переменного тока

Методические рекомендации

Примеры решения задач: 

№1. Дана схема, и известны сопротивления резисторов и ЭДС источников. Требуется найти токи в ветвях, используя законы Кирхгофа.

 

Используя первый закон Кирхгофа, можно записать n-1 уравнений для цепи. В нашем случае количество узлов n=2, а значит нужно составить только одно уравнение.

Напомним, что по первому закону, сумма токов сходящихся в узле равна нулю. При этом, условно принято считать входящие токи в узел положительными, а выходящими отрицательными. Значит для нашей задачи

Затем используя второй закон (сумма падений напряжения в независимом контуре равна сумме ЭДС в нем) составим уравнения для первого и второго контуров цепи. Направления обхода выбраны произвольными, при этом если направление тока через резистор совпадает с направлением обхода, берем со знаком плюс, и наоборот если не совпадает, то со знаком минус. Аналогично с источниками ЭДС.

На примере первого контура – ток I1 и I3 совпадают с направлением обхода контура (против часовой стрелки), ЭДС E1 также совпадает, поэтому берем их со знаком плюс.

Уравнения для первого и второго контуров по второму закону будут:

Все эти три уравнения образуют систему

Подставив известные значения и решив данную линейную систему уравнений, найдем токи в ветвях (способ решения может быть любым).

Проверку правильности решения можно осуществить разными способами, но самым надежным является проверка балансом мощностей.

№2. Зная сопротивления резисторов и ЭДС трех источников найти ЭДС четвертого и токи в ветвях.

Как и в предыдущей задаче начнем решение с составления уравнений на основании первого закона Кирхгофа. Количество уравнений n-1= 2

Затем составляем уравнения по второму закону для трех контуров. Учитываем направления обхода, как и в предыдущей задаче.

На основании этих уравнений составляем систему с 5-ью неизвестными

Решив эту систему любым удобным способом, найдем неизвестные величины

Для этой задачи выполним проверку с помощью баланса мощностей, при этом сумма мощностей, отданная источниками, должна равняться сумме мощностей полученных приемниками.

Баланс мощностей сошелся, а значит токи и ЭДС найдены верно.

№ 3. В сеть переменного тока включены последовательно катушка индуктивностью 3 мГн и активным сопротивлением 20 Ом и конденсатор емкостью 30 мкФ. Напряжение Uc на конденсаторе 50 В. Определите напряжение на зажимах цепи, ток в цепи, напряжение на катушке, активную и реактивную мощность.

Решение задачи начнём с определения тока в цепи, но для этого нужно сначала определить реактивное сопротивление конденсатора.

Как известно, реактивное сопротивление конденсатора зависит от частоты переменного тока (при её увеличении уменьшается, а при её уменьшении увеличивается), следовательно

Ток в цепи находим из соображения, что элементы в цепи соединены последовательно, а значит, ток на конденсаторе и катушке будет одним и тем же.

Следующим шагом мы определяем индуктивное сопротивление и напряжение катушки

Зная активное сопротивление обмотки катушки, можем определить падение напряжения на нем

Теперь, когда мы знаем напряжение на каждом из элементов, мы можем определить напряжение на зажимах цепи, которое будет равно

Активную мощность в данном случае можно определить как мощность, выделяемую на обмотке катушки

Для определения реактивной мощности необходимо для начала определить угол сдвига ϕ

Так как реактивная мощность имеет отрицательное значение, то цепь имеет емкостной характер.

№4. Задача: Последовательно с катушкой, активное сопротивление которой R1=10 Ом и индуктивность L=0,0318 Гн, включен приемник, обладающий активным сопротивлением R2=1 Ом и емкостью С=796 мкф (рис. I). К цепи приложено переменное напряжение, изменяющееся по закону u=169,8·sin(314·t).

Рис. 1.

Определить: полное сопротивление цепи, коэффициент мощности цепи, ток в цепи, активную, реактивную и полную мощности, а также построить в масштабе векторную диаграмму.

Как нужно изменить величину емкости, чтобы в цепи наступил резонанс напряжений? Индуктивность катушки остается постоянной.

Решение:

1. Сравнивая закон изменения напряжения о цепи с общим выражением u=UM·sin(ωt) , можно заключить, что амплитуда напряжения UM=169,8 B, а ω=2π·f=314 (1/сек).

Отсюда действующее значение напряжения

Частота тока

2. Индуктивное сопротивление катушки

XL= ωL=2π·f·L=2·3.14·50·0.0318=10 Ом.

3. Емкостное сопротивление конденсатора

4. Полное сопротивление цепи

5. Коэффициент мощности цепи

      

φ=28,35ْ

6. Сила тока в цепи

7. Активная мощность

P=I₂(R₁+R₂)=9.62(10+1)=1014 Bт.

или

P=U·I·cos φ = 120·9.6·0.88=1014 Вт.

8. Реактивная мощность

Q=I₂X_L- _I2XC=I₂(X_L-X_C)=9.62(10-4)=553 Вар.

или

Q=I·U·sin φ=120·9.6·0.49=553 Вар.

9. Полная мощность

S=I2z=9.62·12.5=1152 ВА

или

S=U·I=120·9.6=1152 BA

или

10. Построение векторной диаграммы начинаем с определения потерь напряжений на каждом сопротивлении:

U_R1=I·R1=9.6·10=96(В);

U_R2=I·R2=9.6·1=9.6(В);

U_L=I·XL=9.6·10=96(В);

U_C=I·XC=9.6·4=38.4(В);

Рис.2

Затем выбираем масштаб для напряжений (см. рис. 2). Построение диаграммы начинаем с вектора тока I, который откладываем по горизонтали вправо от точки О (рис. 2). Вдоль вектора тока откладываем в принятом масштабе напряжения UR1 и UR2 теряемые в активных сопротивлениях цепи. Эти напряжения совпадают по фазе с током. От конца вектора UR2 откладываем в сторону опережения вектора тока под углом 90° вектор потери напряжения UL в индуктивном сопротивлении. Из конца вектора UL откладываем вектор UC в сторону отставания от вектора тока на угол 90°. Геометрическая сумма четырех векторов равна полному напряжению, приложенному к цепи, т. е.

U=U_R1+U_R2+U_L+U_C.

11. Для получения резонанса напряжений необходимо, чтобы Х_C=Х_L=10 Ом, тогда , откуда     

При этом ток в цепи станет  , где .

Используя методические рекомендации выполнить задания:

№1. Источники ЭДС соединены в соответствии со схемой рис.1.1. Величины этих ЭДС равны  и . Сопротивление имеет величину R. Внутренние сопротивления источников равны между собой и равны r каждое. Какова сила тока в резисторе?

Рис. 1.1

№2. Найдите силы токов для схемы рис.1.1, которые текут через источники ЭДС.

№.3. Найдите силу тока каждого резистора ниже приведенной схемы. Если сопротивление первого резистора 4 Ом, второго 6 Ом, третьего 5 Ом, а также ЭДС первого источника тока 10 В  и ЭДС второго источника 12 В.

№4. Квадратная рамка вращается вокруг оси, расположенного посередине, с постоянной частотой 1500 об/мин в равномерном магнитном поле, имеющем индукцию 0,4 Тл. Периметр рамки 0,4 м, а число витков 4. Записать выражение для мгновенного значения где, определить период и частоту.

№5. К источники переменного тока с синусоидально изменяющимся напряжением U=84,6∙sin (157t+19º) В подключена катушка, индуктивное сопротивление которой 1,5 Ом и активное 3 Ом. Начертить схему цепи. Определить полное сопротивление и индуктивность катушки; действующее значение напряжения и тока в цепи; коэффициент мощности; частоту и период переменного тока; полную, активную и реактивную мощности катушки. Построить в масштабе m_u=12 В/см векторную диаграмму напряжений,  отложив горизонтально вектор тока.

Вопросы для самопроверки:

1.      Приведите пример расчета электрической цепи методом непосредственного применения правил Кирхгофа.

2.      Приведите пример расчета электрической цепи методом контурных токов.

3.      Приведите пример расчета электрической цепи методом узловых потенциалов.

4.      Приведите пример расчета электрической цепи методом эквивалентного генератора.

5.      Приведите пример расчета электрической цепи методом эквивалентных преобразований.

6.      Как и для чего составляется уравнение баланса мощностей при расчете электрической цепи? Приведите пример его составления.

Тема 1.5 Электрические цепи трехфазного переменного тока

Методические рекомендации

Примеры решения задач: 

№1. Соединение «звезда»:

Обмотки трехфазного генератора соединены по схеме “звезда”, э.д.с. в них 220 В. Построить векторные диаграммы  и определить линейные напряжения для схемы соединения, в которой в одной точке сходятся: a) X Y Z б) X B Z в) X B C . Начала обмоток – A,B,C, концы обмоток – X,Y,Z. Принять нагрузку на генераторе равной нулю.

Решение:

а) Для данной схемы соединения векторная диаграмма будет выглядеть следующим образом

Линейные напряжения в данном случае будут равны и определяться как

б) Так как обмотка BY подключена началом в нейтральную точку, то вектор напряжения оказывается повернутым на 180 относительно нормального положения.

Линейные напряжения в данном примере будут разными по значению

в) В данном случае относительно нормального положения повернуты вектора двух обмоток – BY и CZ.

Как и в предыдущем примере, линейные напряжения не будут равны

№2.  Соединение «звезда»:

Освещение здания питается от четырехпроводной трехфазной сети с линейным напряжением UЛ = 380 В. Первый этаж питается от фазы "А" и потребляет мощность 1760 Вт, второй – от фазы "В" и потребляет мощность 2200 Вт, третий – от фазы "С", его мощность 2640 Вт. Составить электрическую схему цепи, рассчитать токи, потребляемые каждой фазой, и ток в нейтральном проводе, вычислить активную мощность всей нагрузки. Построить векторную диаграмму.

Решение:

Лампы освещения соединяются по схеме звезда с нейтральным проводом.

Расчет фазных напряжений и токов. При соединении звездой U_Л = U_Ф, отсюда U_Ф = U_Л /  = 380 /  = 220 В. Осветительная нагрузка имеет коэффициент мощности cos φ = 1, поэтому P_Ф = U_Ф · I_Ф и фазные токи будут равны:

I_А = P_А / U_Ф = 1760 / 220 = 8 А; I_B = P_B / U_Ф = 2200 / 220 = 10 А; I_C = P_C / U_Ф = 2640 / 220 = 12 А.

Построение векторной диаграммы и определение тока в нейтральном проводе.

Векторная диаграмма показана на рис. ниже. Ее построение начинаем с равностороннего треугольника линейных напряжений Ú_AB, Ú_BC, Ú_CA, и симметричной звезды фазных напряжений Úa, Ú_b, Ú_c. При таком построении напряжение между любыми точками схемы можно найти как вектор, соединяющий соответствующие точки диаграммы, поэтому диаграмму называют топографической.

Токи фаз Í_A, Í_B, Í_C связаны каждый со своим напряжением; в нашем случае по условию φ = 0, и токи совпадают по фазе с напряжениями. Ток в нейтральном проводе Í_N = Í_A + Í_B + Í_C. По построению (в масштабе) по величине Í_N = 2,5 А.

Вычисление активной мощности в цепи.

Активная мощность цепи равна сумме мощностей ее фаз:

P = P_A + P_B + P_C = 1760 + 2200 + 2640 = 6600 Вт.

Используя методические рекомендации выполнить задания:

№1. В трехфазную сеть с U_Л = 380 В включен соединенный треугольником трехфазный асинхронный двигатель мощностью P = 5 кВт, КПД двигателя равен ηН = 90%, коэффициент мощности cos φН = 0,8. Определить фазные и линейные токи двигателя, параметры его схемы замещения R_Ф, X_Ф, построить векторную диаграмму. Включить ваттметры для измерения активной мощности и найти их показания.

 

№2. К зажимам приемника, подсоединён трехфазный генератор, обмотки которого соединены по схеме “треугольник”. Определить фазные и линейные токи, показания вольтметра, зная, что линейное напряжение равно 220 В,  R=25 Ом, xL=xC=10 Ом.

№3. В трехфазную сеть с U_Л = 380 В включен соединенный треугольником трехфазный асинхронный двигатель мощностью P = 5 кВт, КПД двигателя равен η_Н = 90%, коэффициент мощности cos φН = 0,8. Определить фазные и линейные токи двигателя, параметры его схемы замещения R_Ф, X_Ф, построить векторную диаграмму. Включить ваттметры для измерения активной мощности и найти их показания.

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое симметричная трехфазная система напряжений? Чем отличаются друг от друга системы с прямым и обратным следованием (чередованием) фаз? Показать на векторных диаграммах.

2. Как обозначаются (маркируются) начала и концы фаз трехфазных источников и потребителей? Как осуществить их соединение звездой и треугольником?

3. Дать определение фазных и линейных напряжений. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями на зажимах генератора, соединенного по схеме звезда?

4. Дать определение фазных и линейных токов. Каково соотношение между этими токами при соединении приемника по схеме звезда?

5. Какая нагрузка называется симметричной?

6. Как вычислить фазные токи приемника, соединенного звездой, если известны линейные напряжения источника и сопротивления фаз приемника?

7. В каких случаях применяется четырехпроводная система электроснабжения? Каково значение нейтрального провода?

Тема 1.7 Трансформаторы

Методические рекомендации

Примеры решения задач: 

Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме холостого хода

 Для определения параметров схемы замещения трансформатора необходимо рассчитать:

 а) номинальный ток первичной обмотки трансформатора:

 б) фазный ток первичной обмотки трансформатора:

 при соединении по схеме "звезда"

 в) фазное напряжение первичной обмотки:

 при соединении по схеме "звезда"

 г) фазный ток холостого хода трансформатора:

 где  - ток холостого хода, %;

 д) мощность потерь холостого хода на фазу

 где m – число фаз первичной обмотки трансформатора. в нашем случае 3 шт;

 е) полное сопротивление ветви намагничивания схемы замещения трансформатора при холостом ходе

 ж) активное сопротивление ветви намагничивания

 з) реактивное сопротивление цепи намагничивания

 и) фазный коэффициент трансформации трансформатора

; где U_2ф=U_2н

 к) линейный коэффициент трансформации трансформатора

Используя методические рекомендации выполнить задания:

Дан трёхфазный двухобмоточный трансформатор

Необходимо выполнить следующие расчёты.

1.      Определить параметры Т-образной схемы замещения трансформатора.

2.      Начертить в масштабе полные векторные диаграммы трансформатора для трёх видов нагрузки (активной, активно-индуктивной и активно-ёмкостной).

3.      Рассчитать и построить зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки η=f(кнг) при значениях коэффициента нагрузки кнг, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 от номинального вторичного тока I2Н. Определить максимальное значение кпд.

4.      Определить изменение вторичного напряжения Δ U аналитическим и графическим методом.

5.      Построить внешние характеристики трансформатора для значений тока, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 от величины номинального вторичного тока I2Н.

Вопросы для самопроверки:

1.      Конструкция, принцип действия и назначение всех частей.

2.      Холостой ход трансформатора.

3.      Факторы, влияющие на потери в стали.

4.      Факторы, влияющие на потери в меди.

5.      Методика проведения опыта КЗ и его схема.

6.      Внешняя характеристика трансформатора (объяснить ее поведение). Почему ток влияет на U₂  .

7.      Процентное изменение напряжения.

8.      КПД трансформатора.

9.      Когда КПД достигает максимума?

10.  Как определяется напряжение короткого замыкания трансформатора?

11.  Почему КПД определяется расчетным путем, а не по отношению измеренных P₂ и P_1.

Тема 1.8 Электрические машины переменного тока

Методические рекомендации

Примеры решения задач: 

Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в табл. 4. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке sH0M, момент на валу М_ном, начальный пусковой Мп и максимальный М_max моменты, номинальный и пусковой токи I_H0M и I_п в питающей сети при соединении обмоток статора звездой и треугольником.

Решение:

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором марки А02-82-6 имеет следующие паспортные данные: напряжение U=220 /380 В, номинальная мощность Р₂ = 40 кВт, частота вращения п2=980 об/мин, КПД η=91,5%, коэффициент мощности cos φ=0,91, кратность пускового тока КI = 5, кратность пускового момента K_M = l,l, перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить число пар полюсов, номинальное скольжение, номинальные максимальный и пусковой вращающие моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в «треугольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагруженного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети с напряжением U=220 В?

Для определения числа пар полюсов можно воспользоваться маркировкой двигателя, частотой вращения магнитного поля или ротора.

Если известна маркировка, то последнее число в марке двигателя означает количество полюсов. В данном двигателе шесть полюсов; следовательно, три пары. При известной частоте вращения магнитного поля число пар полюсов определяем по формуле

p = 60 f / n₁.

По этой же формуле определяем число пар полюсов, если задана частота вращения ротора, но в этом случае получаемый результат округляем до ближайшего целого числа. Например, для заданных условий р = 60//п₂ = 3000/980 = 3,06; отбросив сотые доли, получаем число пар полюсов двигателя—3.

Частота вращения магнитного поля

n1 =60 f / p=3000/3 = 1000 об/мин.

Номинальное значение скольжения

Критическое скольжение

s кр= sНОМ [λ+√λ2 -1]

Мощность, потребляемая двигателем,

p₁ = P2/η = 40000/0,915 = 43715 Вт.

Номинальный вращающий момент двигателя

М_НОМ = 9,55 Р₂ / n₂ = 9,55-40000/980 = 389,8 Н-м.

Максимальный момент

Мmax = λ*.М _ном = 1,8 • 389,8 = 701,6 Н • м.

Пусковой момент

М_П = К_ММ_НОМ = 1,1 • 389,8 = 428,7 Н • м.

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными являются токи в обмотках статора, линейными—токи в подводящих проводах) нужно учесть следующее: если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением, 220/380 В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220 В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети линейное напряжение U=220 В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U=380 В.

Определяем фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении U=220 В и соединении обмотки статора по схеме «треугольник».

Фазный ток в обмотке статора

Токи: линейный

I_л= 1,73 -72,8 =125,9 А;

Пусковой ток

 I_п = KI * IЛ = 5*125,9 = 629,5 А.

Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме «звезда» и подключены к сети с линейным напряжением U=38О В.

Значение фазного тока найдем из формулы мощностей для линейных значений токов и напряжений

При соединении обмоток в «звезду» линейный ток

пусковой ток

1_П = К_I * I_Л = 5 -73 = 365 А.

Из сопоставления фазных, линейных и пусковых токов при различных соединениях обмоток можно заметить, что фазные токи оказались практически одинаковыми, а линейные и пусковые — различными.

Для определения возможности пуска в ход двигателя, находящегося под номинальной нагрузкой и пониженным напряжением, необходимо определить пусковой вращающий момент при пониженном напряжении.

В соответствии с формулой M=CU² вращающий момент двигателя пропорционален квадрату подводимого напряжения. При понижении напряжения на 10% вращающий момент

M'=C Uном = C{0,9U_HOM)² = 0,81 х М_аоы=0,81x 389,8 = 315,74 Н • м. Соответственно пусковой момент

М'_п =К_М* М'= 1,1*315,74 = 347,3 Н-м, что меньше тормозного момента на валу на 42,5 Н • м, т.е. пуск невозможен.

Для понижения пусковых токов часто пуск асинхронных двигателей осуществляют при пониженном напряжении. Двигатели, работающие при соединении обмоток статора по схеме «треугольник», пускают без нагрузки путем переключения обмоток со «звезды» на «треугольник». Определить пусковой момент двигателя при данном виде пуска.

В момент пуска обмотки находятся под напряжением

U_Ф = U_л/  = 220/1,73 = 127 В, что составляет 57,7% Uном¹,

пусковой момент при переключении обмоток

Мп = C*U² = C (0,57U_HOM)² = 0.33CU ном =128,8 Н-м, т. е. в три раза меньше номинального значения.

таблица 4

№ вариант	Тип двигателя	PНОМ кВт            n2ном	об/мин              η ном	%           cosφ	I П I НОМ	MП M ном	MMAX M ном	UC ,В
1.	4A100S2Y3	4,0	86,5	0,89	7,5	2,0	2,5	220/380
2.	4A160S2Y3	15,	88,0	0,91	7,0	1,4	2,2	220/380
3.	4А200М2УЗ	37,0	90,0	0,89	7,5	1,4	2,5	380/660
4.	4А112М4УЗ	5,5	85,5	0,85	7,0	2,0	2,2	220/380
5.	4А132М4УЗ	11,0	87,5	0,87	7,5	2,2	3,0	220/380
6.	4А180М4УЗ	30,0	91,0	0,89	6,5	1,4	2,3	380/660
7.	4А200М6УЗ	22,0	90,0	0,90	6,5	1,3	2,4	220/380
8.	4А280М6УЗ	90,0	92,5	0,89	5,5	1,4	2,2	380/660
9.	4А315М8УЗ	ПО	93,0	0,85	6,5	1,2	2,3	380/660
10.	4А355М10УЗ	ПО	93,0	0,83	6,0	1,0	1,8	380/660

Используя методические рекомендации выполнить задания:

Аналогично приведенной выше задаче сделать расчеты по данным, полученным в ходе выполнения лабораторной работы №6.

Вопросы для самопроверки:

1.      Какие устройства называют машинами переменного тока?

2.       Объясните принцип действия асинхронного двигателя.

3.       Может ли ротор асинхронного двигателя вращаться синхронно с вращающимся полем?

4.       Какие функции выполняет обмотка статора в синхронном генераторе и в асинхронном двигателе?

Тема 1.9 Электрические машины постоянного тока

Методические рекомендации

Примеры решения задач: 

Естественная механическая характеристика электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения представлена на рисунке 2.4.1.

Ω, рад/c                                                         Ω, рад/c

Ω₀
Ω_н                                                                   Ω_н                                                     

Ω'                                                     

Ω''

Рис. 2.4.1                                                        Рис. 2.4.2

Естественная механическая                       Механические характеристики характеристика ДПТ                            при якорном регулировании

При якорном регулировании электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения наклон механической характеристики не изменится, а частота вращения холостого хода будет пропорциональна напряжению, приложенному к якорной обмотке электрической машины.

Таблица 2.4.1. Механические характеристики электродвигателя постоянного

тока при якорном регулировании

a	Ua Uaном	1,00Uaн	0,67Uaн	0,33Uaн
0	рад./сек.	352,8	236,4	116,4
ном	рад./сек.	333,4	217,0	97,0

Семейство искусственных механических характеристик электро- двигателя постоянного тока независимого возбуждения при якорном регулировании представлено на рисунке 2.4.2, где кривая 1 – естествен- ная механическая характеристика для номинального напряжения сети Ua  Uaном ; 2 –Ua  0,67Uaном ; 3 –Ua  0,33Uaном .

При введении добавочного сопротивления в цепь обмотки якоря частота вращения холостого хода электродвигателя постоянного тока  не изменится, а жесткость механической характеристики существенно уменьшится. Рассчитаем искусственную механическую характеристику электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения для рео- статного регулирования при добавочном сопротивлении в цепи якоря

Семейство механических характеристик электродвигателя постоянного тока при реостатном регулировании его частоты вращения при- ведены на рисунке 2.4.3, где кривая 1 – естественная механическая характеристика двигателя; 2 – механическая характеристика при введении

При введении добавочного сопротивления в цепь обмотки возбуждения уменьшается ток возбуждения и, следовательно, магнитный поток обмотки возбуждения машины.

Построим механические характеристики электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения при реостатном пуске. Процесс реостатного пуска заключается в том, что при достижении определенного значения развиваемого электродвигателем электромагнитного момента часть секций пускового сопротивления шунтируется. При полностью зашунтированном пусковом реостате электродвигатель начинает работать на естественной механической характеристике и выходит на номинальный режим.

Пределы изменения момента при пуске электродвигателя опреде- ляются по следующим соображениям. Значение максимального момента при номинальном потоке электродвигателя обычно принимается по условиям коммутации равным 2  2,5. Что касается минимального момента, то его нужно принять, по крайней мере, на 10  20% больше мо- мента сопротивления механизма. Для построения реостатных характе ристик принимаем, что момент при пуске изменяется в пределах от

Таблица 2.4.2. Сопротивление секций пускового реостата

	рад./сек.	310	275	225	140
Rд	Ом	0,142	0,401	0,771	1,401

Таким образом, выбираем секционированный пусковой реостат, состоящий из четырех секций со следующими величинами сопротивле- ний секций:

Rд1  1, 401  0,771  0,630Ом;

Rд2  0,771  0, 401  0,370Ом;

Rд3  0, 401  0,142  0, 259Ом;

                                         Rд4   0,142Ом.       

Из приложения 2 выбираем пусковой реостат III габарита типа Р3П-3 со следующими параметрами:

–   допустимая мощность электродвигателя – 5,0  7,0 кВт;

–   номинальное допустимое напряжение – 110 В;

–   предельный допустимый ток реостата – 120 А;

–   число ступеней пускового реостата – 8;

–   число элементов сопротивлений пускового реостата – 8;

–   вес пускового реостата – 21 кГ.

Пусковые реостаты типа РЗП предназначены для управления элек- тродвигателями постоянного тока с параллельным или смешанным воз- буждением мощностью до 19 кВт при напряжении питающей сети 110  В и мощностью до 42 кВт при напряжении питающей сети 220 или 440 В. Пусковые реостаты осуществляют пуск электродвигателя постоянно- го тока путем ступенчатого изменения сопротивления в цепи обмотки якоря.

Они состоят из проволочных или ленточных резистивных элемен- тов типов СН, СНл и ЦФ. Вместе с коммутирующим устройством они расположены в металлическом корпусе с естественным воздушном ох- лаждением.

Пусковыми реостатами можно производить только пуск и останов- ку электродвигателя. Недопустима их работа в длительном  режиме. Они допускают два пуска электродвигателя подряд с паузой после каж- дого пуска, вдвое большей, чем время пуска. На частые пуски реостаты не рассчитаны.

Используя методические ре комендации выполнить задания:

1. В соответствии с предложенным вариантом задания из таблицы 23.1выбрать электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения серии 2П.

2.Определить ток обмотки якоря I_аном, потребляемый электродвигателем из сети при номинальной нагрузке.

3.Определить номинальный электромагнитный момент, развиваемый на валу электродвигателя.

4.Рассчитать пусковой электромагнитный момент электродвигателя при пусковом токе I_ап=2I_аном (без учета реакции якоря) и соответствующее сопротивление пускового реостата.

5.Рассчитать и построить естественную механическую характеристику электродвигателя постоянного электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Таблица 2.3.1. Технические данные электродвигателей постоянного тока

независимого возбуждения

№	Типоразмер дви- гателя	Pном кВт	U , В	n , об. мин.	η , 	Сопротивления обмо- ток при 150С, Oм
						Ra	Rдп	Rв
1	2	3	4	5	6	7	8	9
01.	2ПН112МУХЛ4	3,6	110	3150	78,5	0,084	0,089	33,6
02.	2ПН112LУХЛ4	5,6	110	3350	79,5	0,46	0,051	25,3
03.	2ПН132МУХЛ4	4,0	220	1500	79,0	0,564	0,336	134
04.	2ПН132МУХЛ4	7,0	220	2240	83,0	0,226	0,166	111
05.	2ПН132МУХЛ4	10,5	220	3000	84,0	0,140	0,094	111
06.	2ПН132LУХЛ4	5,5	220	1500	80,5	0,322	0,270	101
07.	2ПН132LУХЛ4	8,5	220	2200	84,0	0,167	0,124	89
08.	2ПН132LУХЛ4	14,0	220	3150	86,5	0,322	0,270	76
09.	2ПБ132МУХЛ4	3,7	110	2200	79,5	0,104	0,059	54,5
10.	2ПБ132МУХЛ4	4,5	110	3150	81,0	0,046	0,029	54,5

Вопросы для самопроверки:

1.      Какие устройства называются машинами постоянного тока?

2.      Опишите устройство машин постоянного тока.

3.      Объясните общие принципы машин постоянного тока.

4.      Схема и принцип действия двигателя постоянного тока.

5.       Пуск двигателя постоянного тока.

Список  литературы:

Основные источники:

1.      Немцов М.В. Электротехника : учеб. пособие для сред. учеб. заведений / М.В. Немцов, И.И. Светлакова. - Гриф МО. - Ростов н/Д : Феникс, 2012.

2.      Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники: учеб. пособие для проф. училищ и колледжей: соответствует гос. стандарту, утв. Минобразования РФ / Ю.Г.Синдеев – 6-е изд.стер. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2014. (Начальное профессиональное образование).

3.      Ястребов П.П. Электротехника и электрооборудование учеб. пособие для НПО, Москва, 2013.

Дополнительные источники:

1.      Задачник по электротехнике: учеб. пособие для НПО: рек. ФЭС Минобразования России / П.Н.Новиков, В.Я.Кауфман, О. В. Толчеев и др. – 2-е изд. стереотип.– М.: Академия, 2002. – 336с.

2.      Сибикин Ю.Д. Справочник электромонтажника:: учеб. пособие для НПО: допущено Минобразования России / Ю.Д. Сибикин.- М.: Академия, 2008.- 336.

3.      Ярочкина Г.В., Володарская А.А. Электротехника: Рабочая тетрадь: учеб. пособие для НПО: допущено Минобразования России / Г.В. Ярочкина, А.А. Володарская. – 5-е изд., стер. - М.: Академия, 2008.- 96с.