Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань icon

Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань




НазваМетодичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Сторінка5/11
Дата17.02.2014
Розмір1.98 Mb.
ТипМетодичні вказівки
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
1. /3 курс/_нформатика та обчислювальна техн_ка.doc
2. /3 курс/_стор_я украхнськох культури.doc
3. /3 курс/Дисперсн_ матер_али та композити.doc
4. /3 курс/Електротехн_ка _ електрон_ка МЛ,МВ,ТЕ.doc
5. /3 курс/Кристалограф_я, кристалох_м_я та м_нералог_я.docx
6. /3 курс/Неметалевi вогнетривкi матерiали.docx
7. /3 курс/Основи наукових досл_джень.doc
8. /3 курс/Основи науково-техн_чнох творчост_.doc
9. /3 курс/Прикладна механ_ка.doc
10. /3 курс/Теор_я тепло-масо переносу та теплотехн_ка.doc
11. /3 курс/Теория металлургических процессов для металловедов.doc
12. /3 курс/Технолог_х виробництва металопродукц_х.docx
13. /3 курс/УЧЕЬНИК__СТ_УКР_КУЛЬТ 4части.doc
14. /3 курс/Ф_зика твердого т_ла.docx
15. /3 курс/Ф_лософ_я.doc
16. /3 курс/х_м_я твердого т_ла.doc
Робоча програма методичні вказівки І індивідуальні завдання до вивчення Дисципліни «Інформатика та обчислювальна техніка» для студентів за галуззю знань
Навчальний посібник Дніпропетровськ
Методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Дисперсні матеріали та композити» для студентів напряму 050403 інженерне матеріалознавство
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Міністерство освіти і науки України Національна металургійна академія України Кафедра матеріалознавства ім. Ю. М. Тарана-Жовніра
Міністерство освіти і науки України Національна металургійна академія України Кафедра матеріалознавства ім. Ю. М. Тарана-Жовніра
Робоча програма, методичні вказівки та контрольні роботи до вивчення дисципліни «Основи наукових досліджень» для студентів напряму 050403 інженерне матеріалознавство
Робоча програма, методичні вказівки та контрольні роботи до вивчення дисципліни «Основи науково-технічної творчості» для студентів напряму 050403 інженерне матеріалознавство
Методичні вказівки до самостійного вивчення кожного з розділів і література для підготовки, варіанти індивідуальних (контрольних) завдань для виконання студентами у процесі вивчення дисципліни, також методичні вказівки до виконання
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Теорія тепло-масо переносу та теплотехніка» для студентів напряму
Методичні вказівки до їх виконання та рішення типових задач
Програма навчальної дисципліни Технології виробництва металопродукції Напрям: 050403 Інженерне матерiалознавство (мв 901-11)
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національна металургійна академія України
Міністерство освіти і науки України Національна металургійна академія України Кафедра матеріалознавства ім. Ю. М. Тарана-Жовніра
Методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Філософія» для студентів усіх спеціальностей
Методичні вказівки до їх виконання. Призначена для студентів напряму 050403 інженерне матеріалознавство заочної форми навчання

4. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЗАВДАННЯ НА ТЕМУ 2 «АНАЛІЗ КОЛА ОДНОФАЗНОГО ЗМІННОГО СТРУМУ»


В електротехніці найбільш розповсюджені електричні кола зі струмами та напругами, що змінюються у часі. Якщо крива зміни струму у колі описується синусоїдою, то він називається синусоїдним. Значення змінних електричних величин (струму, напруги, ЕРС), що розглядаються в конкретні моменти часу, називаються миттєвими й позначаються малими літерами латинського алфавіту (i, u, e). Найбільші миттєві значення називають амплітудами (, , ). Аналітично будь які синусоїдні електричні величини записують у вигляді . Тут – кутова частота, початкова фаза коливань, що показує значення струму в момент , – частота мережі (= 50 Гц), Т – період коливань.

У практичних розрахунках струм i, який змінюється за часом , напругу u та ЕРС e замінюють діючими величинами відповідно I, U, E. Діючими називається такий незмінний у часі струм, який виділяє в опорі R за період Т ту ж кількість енергії, що і змінний за синусоїдним законом струм.

Величини I , U, E визначають за формулами :

; ; .

Вимірювальні прилади електромагнітної i електродинамічної систем показують діючі значення синусоїдних величин.

Синусоїдні величини можна подавати у вигляді: тригонометричних функцій, обертовими векторами, комплексними числами.

2.3. Зображення синусоїдної функції комплексним числом

Якщо вісі декартової системи координат співнести з вісями комплексної площини, то вектор Um можна розглядати як комплексну амплітуду (рис. 4.1, в).

Рис. 4.1.

Для розрахунків кіл змінного струму користуються комплексними значеннями діючих величин:

- алгебраїчна форма U = Uа ± jUр, (4.1)

- тригонометрична форма U = Ucosψu ± jUsinψu , (4.2)

- показникова форма U = Uе±jψu, (4.3)

тут: Uа - дійсна частина комплексного числа;

Uр- уявна частина комплексного числа;

U – модуль (діюче значення) комплексного числа;

- уявна одиниця; j2 = -1.

Алгебраїчною формою комплексного числа можна користуватися для ділення, множення, але найбільш вона підходить для складення та віднімання комплексних величин. Показникова форма найбільш підходить для множення та ділення, але не підходить для складення та віднімання.

Перехід від алгебраїчної до показникової форми комплексного числа здійснюється за допомогою рівнянь

; ψu = arctg (Uр/Uа) (4.4)

Для перетворення показникової форми в алгебраїчну користуються співвідношеннями

Uа = Ucosψu, Uр= Usinψu. (4.5)

Для кожного комплексного числа існує відповідне спряжене значення, яке відрізняється від першого знаком перед j (цей знак змінюється на протилежний). Так, комплексному числу U = Uа + jUр = Uе+jψu, відповідає спряжене число U’’ = Uа - jUр = Uе-jψu.


Комплекс повної потужності





Тут І – спряжений комплекс струму, який відрізняється від комплексу струму І знаком у показнику ступеню:


;


Дійсна складова повної потужності Р – це активна потужність, уявна складова Q - реактивна потужність. Якщо Q має знак “+”, то це коло з індуктивністю, якщо “-“ – то коло з ємністю.


4.4. Елементи електричного кола змінного струму

4.4.1. Основні елементи кола змінного струму – це резистор, котушка індуктивності та конденсатор. Їх графічне зображення показано на рис. 4.2.


а) б) в)

Рис. 4.2. Графічне зображення активного опору (резистора) (а); котушки індуктивності (б); конденсатора (в)

Властивості кожного з цих елементів приведені в табл. 4.1.


Основні властивості елементів кола змінного струму

Таблиця 4.1

Найменування елемента

Властивість

елемента

Опір змінному струму

Комплексний опір

Провідність елемента

Комплексна провідність

Активний опір

R

Нагрівання

(виділення тепла)

R

R

G = 1/R

G = 1/R

Ідеальна котушка індуктивності

L

Створення власного магнітного поля

XL = ωL

ZL =j XL =

=j ωL

BL = 1/ XL =1/ ωL

BL =1/ ZL = -j BL

Ідеальний конденсатор

С

Створення власного електричного поля

XC = =1/ωC

ZC =-j XC =

= -j(1/ ωC)


BC = 1/Xc

= ωC

BC =1/ ZC = j BC


Кут φ = ψu – ψі називають кутом зсуву фаз між напругою та струмом. Для активного опору φ = 0, тобто, напруга і струм співпадають по фазі; для ідеальної індуктивності φ = 900, це означає, що напруга випереджає струм на 900. Для ідеального конденсатора φ = -900 , в цьому випадку напруга на 900 відстає від струму. На рис. 4.3 показані векторні діаграми та трикутники опорів для послідовного з’єднання R-L- та R-С-елементів кола.


а) б)

Рис. 4.3. Векторні діаграми та трикутники опорів для послідовного з’єднання:

а) - R-L-елементів; б) - R-С-елементів


4.4.3. Повні комплексні опори гілок кола :

для послідовного з’єднання R-L- елементів (рис.2.3,а)

ZRL = R + jXL, (4.10)

для послідовного з’єднання R-C- елементів (рис.2.3,б)

ZRC = R – jXС . (4.11)

Якщо в гілці послідовно з’єднані R-L-С-елементи,

ZRLС = R + j(XL- ХС) = zejφ (4.12)

тут , φ = arctg [(XL- ХС)/ R].

4.4.4. Повні комплексні провідності гілок кола:

для послідовного з’єднання R-L- елементів (рис.4.3,а)


YRL = 1/ZRL = R/(R2 + XL2) – j XL/(R2 + XL2) = G – jBL, (4.13)


тут, відповідно, G = R/(R2 + XL2), BL = XL/(R2 + XL2).

для послідовного з’єднання R-C- елементів (рис.2.3,б)


YRC = 1/ZRC = R/(R2 + XС2) + j XС/(R2 + XС2) = G + jBC, (4.14)


відповідно, G = R/(R2 + XС2), BС = XС/(R2 + XС2).


Схема послідовного з’єднання елементів , L, C зображена на рис. 4.4, а.

Рис. 4.4


Оскільки напруга на затискачах такого кола визначається за другим законом Кірхгофа для миттєвих величин , у векторному вигляд (рис. 11, б) отримаємо . Вектор співпадає з вектором струму , вектор випереджає струм на кут , вектор відстає від вектора струму на кут . Отже, між векторами і кут . На рис. 11,б. зображена векторна діаграма, коли , тобто .

Величину напруги U визначаємо із трикутника a, b, c (рис. 11, б):

.

Виразимо складові напруг через струм та опори, тоді отримаємо

або

– закон Ома для кола з послідовним з’єднанням елементів R, L ,C , де повний опір кола, Ом; – реактивний опір кола, Ом.

Кут зсуву між струмом та напругою визначимо із трикутника опорів

(рис. 11, в) . Якщо миттєва величина струму

, то напруга на затискачах кола змінюється за законом

Якщо усі сторони трикутника напруг abc помножити на струм, то отримаємо подібний йому трикутник потужностей (рис. 11. г). Тут потужності кола:

– активна; − реактивна потужність може бути додатною і від’ємною в залежності від знака кута φ. При індуктивному характеру вхідного опору (φ > 0) – реактивна потужність додатна, а при ємнісному (φ < 0) – від’ємна.

– повна потужність. Прийнято активну потужність вимірювати у ватах (Вт), реактивну у вольтампер реактивний (вар), повну у вольтамперах (ВА).


ЗАВДАННЯ:

Для заданої схеми по відомим параметрам та ЕРС джерела визначити:

  1. струми у всіх гілках та струм у нерозгалуженій частині кола І;

  2. активну, реактивну та повну потужності;

  3. побудувати в масштабі на комплексній площині векторну діаграму струмів та напруг.

Варіанти завдань надано у таблиці 4.2.

Приклад розрахунку. Для електричного кола рис. 4.5 знайти діючі значення струмів та напруг на всіх ділянках кола; активні, реактивні та повні потужності на окремих ділянках i усього кола ; побудувати векторну діаграму струмів та напруг.


ДАНО: B; Ом; Ом;

Ом; Ом; Ом;

Ом;

Рис. 4.5

Визначаємо комплексні опори гілок:

Ом

Ом

Ом.

Комплексний опір кола :

Тоді струм нерозгалуженої частини кола визначаємо за законом Ома:

A.

Струми у паралельних вітках можуть бути визначені через струм і опори віток (так звана "формула розкиду") :

A;

A.

Струми і можна знайти іншим способом :

A;

A;

Визначаємо потужність джерела живлення :

,

тобто

Вт ; вар .

Потужність приймачів :

тобто Вт ; вар .

Похибки розрахунку балансу потужностей :

а) активна потужність

б) реактивна потужність

Визначаємо комплексні спади напруг на окремих елементах кола :

B;

B;

B;

B;

B;

B;

B;

B;

Перевірка :

B.


ПОВУДОВА ВEKTOPHOЇ ДІАГРАМИ СТРУМІВ ТА НАПРУГ

Вибираємо масштаби струмів А/см, напруг В/см.

Із початку координат комплексної площини відкладаємо вектори струмів , , рис. 19. Сума векторів і дорівнює вектору струму. Із початку координат відкладаємо вектор напруги , який збігається за фазою зі струмом. Кінець цього вектора – точка б. Із т. б відкладаємо вектор , який випереджає струм на кут . Кінець цього вектора – т. в. Із т. в відкладаємо вектор , який збігається за фазою зі струмом (т. г ). Із т. г відкладаємо вектор , який відстає від струму на кут . Кінець цього вектора т. e. Із т. в відкладаємо вектор , який збігається за фазою зі струмом (т. d ). Із т. d відкладаємо вектор , який випереджає струм на кут .

Таким чином, із векторної діаграми можна визначити напругу між будь-якими точками електричного кола.

Рис. 4.6


Варіанти електричних схем та чисельні значення до теми

кола однофазного синусоїдального струму


Таблиця 4.2

№ вар.

№ схеми

,

В

,

Ом

,

мкФ

,

мГн

,

Ом

,

мкФ

,

мГн

,

Ом

,

мкФ

,

мГн

,

Гц

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

2.1

150

2

-

15,9

3

637

-

-

100

15,9

50

2

2.2

120

9

265,4

-

12

159,2

25,5

-

159,2

25,5

50

3

2.3

150

12

159,2

25,5

2

-

15,9

3

637

-

50

4

2.4

220

14

159,2

-

10

-

21,2

12

159,2

25,2

50

5

2.5

100

8

-

11,2

-

624,5

22,4

8

-

11,2

85

6

2.6

90

12

165

-

-

-

29,8

10

165

39,8

80

7

2.7

100

3

79,6

159,2

10

-

-

-

53,1

127,4

50

8

2.8

110

6

-

47,7

-

53,1

127,4

12

106,2

-

50

9

2.9

200

15

-

-

-

159,2

25,5

33

132,7

79,6

60

10

2.10

150

-

53

22,7

10

-

34,1

8

106,1

-

70

11

2.11

220

8

353,8

12,7

16

176,9

-

-

-

25,5

75

12

2.12

110

12

44,2

42,5

-

176,9

35,4

16

-

21,2

90

13

2.13

110

-

353,8

-

10

-

81,2

10

353,8

28,3

45

14

2.14

110

20

-

39,5

-

117,9

29,4

20

79,12

-

90

15

2.15

100

15

106,1

28

10

-

-

20

-

47,4

75

16

2.16

120

20

235,9

-

-

-

53

15

267,5

28,3

45

17

2.17

160

-

88,5

-

14

90,76

-

20

79,1

29,4

90

18

2.18

100

24

106,15

28,6

10

-

-

21

-

34,1

100

19

2.19

100

12

-

46,3

16

241,3

-

12

-

46,3

55

20

2.20

150

20

83,68

-

-

-

28,9

35

144,7

28,9

55

21

2.21

120

12

186,2

-

12

-

15,1

16

139,7

-

95

22

2.22

160

12

110,5

-

24

-

56,7

12

110,5

-

90

23

2.23

200

24

-

59,9

-

117,1

56,2

15

46,9

-

85

24

2.24

220

9

265,4

-

12

-

15,9

12

159,2

25,2

50

25

2.25

150

24

-

50,9

-

53,1

31,8

25

106,15

-

100


Продовження таблиці 4.2.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

26

2.1

100

4

-

25

6

100

-

-

265,3

66,4

60

27

2.2

150

4

318

-

6

159,2

25,5

-

132,7

39,6

60

28

2.3

200

6

159,2

25,5

4

-

7,96

6

100

-

60

29

2.4

200

12

321,7

-

12

-

40,5

10

132,7

79,6

55

30

2.5

210

10

-

21,2

-

106,2

42,4

12

-

34

75

31

2.6

80

10

227,6

-

-

-

27,2

15

75,8

45,5

70

32

2.7

200

4

53,1

106,16

12

-

-

-

44,2

106

60

33

2.8

220

7

-

86,8

-

144,8

115,8

14

77,4

-

55

34

2.9

150

10

-

-

-

100

15,9

20

159,2

25,5

50

35

2.10

220

-

44,2

39,8

15

-

26,5

6

88,5

-

60

36

2.11

110

4

624,4

8,4

12

208,15

-

-

-

16,9

85

37

2.12

100

9

69,8

20

-

83,8

8,38

12

-

15,1

95

38

2.13

50

-

289,5

-

14

-

76,8

14

202,7

67,2

55

39

2.14

50

15

-

33,5

-

111,7

27,7

20

111,7

-

95

40

2.15

100

14

158,9

37,9

10

-

-

25

-

44

60

41

2.16

110

18

183,56

-

-

-

47,7

8

173,7

76,4

50

42

2.17

170

-

99,5

-

13

98,67

-

18

89

37,3

80

43

2.18

200

25

111,7

27,7

10

-

-

22

-

34,1

95

44

2.19

110

16

-

42,5

12

221,2

-

16

-

42,5

45

45

2.20

140

19

152,4

-

-

-

53,1

40

117,9

71

45

46

2.21

130

4

624,4

-

8

-

11,2

12

117,1

-

85

47

2.22

140

4

663,5

-

32

-

47,7

4

663,5

-

80

48

2.23

180

20

-

36,7

-

408,3

14,7

15

73,5

-

65

49

2.24

200

4

318

-

12

-

25

20

265,3

66,4

60

50

2.25

140

12

-

15,1

-

69,8

20

25

139,7

-

95

Варіанти схем до завдання 2


Схема 2.1. Схема 2.2. Схема 2.3.


Схема 2.4. Схема 2.5. Схема 2.6.


Схема 2.7. Схема 2.8. Схема 2.9.


Схема 2.10. Схема 2.11. Схема 2.12.


Схема 2.13. Схема 2.14. Схема 2.15.


Схема 2.16. Схема 2.17. Схема 2.18.


Схема 2.19. Схема 2.20. Схема 2.21.


Схема 2.22. Схема 2.23. Схема 2.24.


Схема 2.25.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Схожі:

Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення дисципліни "Електро-матеріалознавство", література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни “Електроматеріалознавство” для студентів напряму...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні машини», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Електричні машини» для студентів напряму 050702...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань icon1. Лінійні електричні кола постійного струму
Наведена робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни „Теоретичні основи електротехніки”,...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання на контрольну роботу до вивчення дисципліни «Електричні апарати» для...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення дисципліни «Спеціальні та мікромашини», перелік рекомендованої літератури, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Спеціальні та мікромашини» для студентів напряму...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення кожного з розділів і література для підготовки, варіанти індивідуальних (контрольних) завдань для виконання студентами у процесі вивчення дисципліни, також методичні вказівки до виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання з дисципліни «Пiд'йомно-транспортнi машини» для студентів напряму 050503...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення кожного з розділів і література для підготовки, варіанти індивідуальних (контрольних) завдань для виконання студентами у процесі вивчення дисципліни, також методичні вказівки до виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання з дисципліни «Основи конструювання» для студентів напрямів 010104 професійна...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення кожного з розділів і література для підготовки, варіанти індивідуальних (контрольних) завдань для виконання студентами у процесі вивчення дисципліни, також методичні вказівки до виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання з дисципліни «Прикладна механіка» для студентів напрямів 010104 професійна...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення кожного з розділів І література, що рекомендується. Містяться варіанти індивідуальних завдань, що виконують студенти в процесі вивчення дисципліни, необхідний нормативно-довідковий матеріал
Робоча програма, методичні вказівки І індивідуальні завдання до вивчення дисципліни ”Технологія обробки типових деталей та складання...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення матеріалу тем дисципліни, варіанти індивідуальних завдань з прикладами розв’язання задач, контрольні запитання та література
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Теорія електропривода» для студентів напряму...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до виконання індивідуальних завдань
Робоча програма, методичні вказівки І індивідуальні завдання до вивчення дисципліни “Математичний аналіз” для студентів економічних...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи