КамчатГТУ, электротехника и электроника (практикум)
01.09.2015, 14:53

Каждый студент выполняет один из N вариантов, предлагаемых в соответствующем задании. Номер варианта выбирается по указанию преподавателя или по двум последним цифрам шифра зачетной книжки (для заочников).

Раздел 1. ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ "ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА"

Задача № 1.1

Параметры схемы, показанной на рис. 1.1, а, приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Определить:

- значения токов всех ветвей электрической схемы, пользуясь методами: применения законов Кирхгофа, узлового напряжения (двух узлов), эквивалентного генератора (в цепи с током Iэг);

- баланс активной мощности источников и приемников энергии.

 

Раздел 2. ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ "ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА"

Задача №2.1

Имеется цепь переменного тока частотой f = 50 Гц с активно-индуктивной нагрузкой (рис. 2.1). Показания приборов (амперметра, вольтметра, ваттметра) приведены в таблице 2.1.

Необходимо определить (рассчитать):

- параметры резистора r1 и индуктивности L1 катушки;

- величины напряжений на резисторах и на участке bd;

- углы сдвига фаз между напряжением и током на входе цепи и на участкеbd;

- параметры схемы для построения векторной диаграммы.

Таблица 2.1

 

Задача №2.2

К генератору переменного тока с фиксированным напряжением U подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных катушки c активным сопротивлением R и индуктивностью L, а также конденсатора с емкостью С. Параметры цепи приведены в таблице 2.3. Частота генератора w = 2pfможет изменяться в широких пределах, так что при частоте f0 наступает режим резонанса напряжения.

При изменении частоты питающего генератора в пределах 0 <f0< 2f0 рассчитать и построить:

- частотные характеристики элементов цепи R(f), XL(f), XC(f) и всей цепи в целом Z(f);

- зависимости I(f), UR(f), UL(f), UC(С), представив их анализ от рода нагрузки;

- фaзочастотную характеристику – зависимость сдвига фаз между напряжением U на клеммах генератора и током I в цепи от частоты f генератора;

- рассчитать коэффициент усиления напряжения К, добротность Q, волновое сопротивление цепи r;

- параметры схемы для построения векторной диаграммы.

Таблица 2.2

 

Задача №2.3

Комплексы действующих значений напряжения Ůkи тока İkцепи (рис. 2.3) с комплексной нагрузкойZkпредставлены в показательной и алгебраической форме в таблице 2.3. В каждом варианте представлено по два значения напряжения и тока (например, Ů1, İ1и Ů2, İ2),записанных в соответствующей форме. Соответственно, каждому варианту соответствует комплексная нагрузка, например, Zk, имеющая активную ReZk и реактивнуюImZkсоставляющие. На этой нагрузке выделяются мощности: полная комплексная Sk, активная Pk и реактивнаяQk.

Необходимо рассчитать значения:

- действующих значений напряжений Uk и тока Ik;

- начальные фазы напряжения yUk и тока yIk, сдвиг фаз между током и напряжением j k = yUk -yIk, град;

- комплексное сопротивление Zk в алгебраической и показательной формах;

- активные ReZk и реактивные ImZk составляющие комплексных сопротивлений нагрузки Zk;

-полные Sk в алгебраической и показательной формах, активные Pk, и реактивные Qk мощности;

- параметры схемы для построения векторной диаграммы для исследуемой цепи;

Таблица 2.3

 

Задача №2.4

Электрическая энергия мощностью Р1 подводится к потребителю (приемнику) с активно-индуктивной нагрузкой (рис. 2.4, а) по двужильному кабелю с поперечным сечениемS. В данном режиме через кабель протекает токI(частота питающего напряжения 50 Гц), значение которого, естественно, меньшенормативно допустимого (предельного) токаIпрдля используемого кабеля. Действующее значение напряжения на входе сети равно U=220 В при коэффициенте мощности соsj1.

К сети (кабелю), параметры которой представлены в таблице 2.4, требуется подключить дополнительно (параллельно) осветительную (активную) нагрузку мощностью Pдоп. Однако при существующем режиме работы кабеля этого делать нельзя, так как ток нагрузки в подводящем кабеле, естественно, может превысить предельное значение, равноеIпр.

Увеличение активной мощности сети до заданного значения (Р1+ Pдоп) при условии неизменного тока I в подводящем кабеле возможно повышением значения коэффициента мощности сети до величины соsj2. Это достигается подключением реактивной нагрузки с помощью конденсаторной батареи емкостьюС, подключаемой параллельно нагрузке (рис. 2.4, б). В данном случае до компенсации через кабель протекает ток İ, равный İR (рис. 2.4, а, в). После подключения ветвей  с активным сопротивлением Rдоп и емкостьюС (рис. 2.4, б) результирующий ток İ (ток кабеля) остается прежним, уменьшается лишь сдвиг фаз между Ů и İ от j1 до j2.

Таблица 2.4

Необходимо определить:

- коэффициент мощности соsj1 исходной схемы;

- коэффициент мощности соsj2 схемы с дополнительной конденсаторной батареей, обеспечивающей работу схемы при дополнительной осветительной нагрузке, но неизменном токе I в подводящем кабеле.

 

Задача №2.5

Цепь, представленная на рис. 2.5, а, находится в режиме резонанса тока.На входе цепи действует переменное напряжениеu(t), оригинал которого равен u(t) = Umsin(wt + yU). При этом мгновенный ток i(t) в цепи изменяется по закону: i(t) = imsin(wt + yI).

Требуется определить:

- значение емкости конденсатораС;

- выражения для оригиналов токов i1(t), i2(t), u(t);

- мощности, потребляемые цепью в режиме резонанса;

- параметры схемы для построения векторной диаграммы токов цепи при резонансе.

Таблица 2.5

 

Задача №2.6

Параметры схемы, показанной на рис. 2.6,а, приведены в таблице 2.6. Значения ЭДС и сопротивлений электрической цепи заданы в комплексной форме. Частота синусоидальных источников ЭДС равна f = 50 Гц.

Таблица 2.6

Определить:

- действующие и комплексные значения токов всех ветвей электрической схемы, пользуясь методами: применения законов Кирхгофа, узлового напряжения (двух узлов), эквивалентного генератора (в цепи с током İэг);

- составить баланс активной и реактивной мощности источников и приемников энергии;

- записать выражения оригиналов (для мгновенных значений) ЭДС, всех токов и напряжения Uас.

- построить в одном масштабе на одном рисунке векторную диаграмму токов и падений напряжений на всех участках электрической цепи по внешнему контуру.

 

Раздел 3. ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ "ТРАНСФОРМАТОРЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ"

Задача № 3.1

Однофазный трансформатор типа ОСЗМ-6,3-74.ОМ5 и трехфазный типа ТСЗМ-25-74.ОМ5 работают как понижающие трансформаторы.

Таблица 3.1

Параметры исследуемых трансформаторов

Тип трансформатора

Sн, кВА

U, В

U, В

Р0, Вт

Ркз, Вт

uкз, %

I0, %

ТСЗМ-25-74.ОМ5

25

220

133

157

576

3,15

2,5

ОСЗМ-6,3-74.ОМ5

6,3

400

230

45,2

156

2,65

4

Пользуясь техническими данными (табл. 3.1), рассчитайте:

- коэффициент трансформации n;

- токи вторичных обмоток;

-  напряжение на вторичной обмотке U2 при активно-индуктивной нагрузке, составляющей b1 от номинальной нагрузки;

- значения сosj1, КПД при cosj2 и нагрузке, составляющей b2 от номинальной;

- годовой КПД, если с полной нагрузкой (b = 1) при cosj1 трансформатор работает tр = 7000 часов.

Таблица 3.2

 

Задача № 3.2

В таблице 3.3 представлены паспортные данные трехфазного короткозамкнутого асинхронного двигателя АД, длительно работающего на промышленной частоте f1 = 50 Гц при частоте вращения ротора n. Двигатель исполняется на напряжение U/U =220/380 В (фазное/линейное).

Таблица 3.3

С учетом данных требуется определить:

- электромеханические моменты двигателя Мmax иМн;

- параметры упрощенной Г-образной схемы замещения (рис. 3.1) асинхронного двигателя:

- активное сопротивления r1фазы обмотки статора в нагретом состоянии с учетом температурного коэффициента сопротивления a меди ;

-приведенное сопротивление фазы обмотки ротораr2¢ в нагретом состоянии;

-реактивное сопротивление xк, равное xк =x1 + x2¢.

Таблица 3.4

Зависимость синхронной частоты W вращения ротора от числа полюсов р

р

1

2

3

4

5

n0, об/мин

3000

1500

1000

750

600

W, рад/с

314

157

105

78,5

63

 

Задача № 3.3

Трехфазный асинхронный двигатель серии А4 с короткозамкнутым ротором имеет номинальные данные, представленные в таблице. 3.6: частота сети f1= 50 Гц, номинальная мощность на валу Р; линейное напряжение Uл (катушки статора соединены звездой), коэффициенты кратности Км = Ммах/Мн, Кп= Мп/Мн, КI=Iлп/Iлн, номинальная частота вращения ротора nн.

Таблица 3.6

Определить:

- линейные токи I в питающей сети;

-число пар комплектов р катушек в фазах статора;

- номинальное sн и критическое sкр скольжение;

- номинальный вращающий моментМн на валу ротора двигателя;

-критический Ммах = Мкр и пусковой Мп моменты;

- полную мощность S, потребляемую двигателем из сети;

- пусковой ток Iлп двигателя;

- оценить пусковой и номинальный вращающие моменты, если двигатель запускают от сети, напряжение которой на k % меньше номинальной.

 

Задача № 3.4

Асинхронный двигатель с фазным ротором (рис. 3.2) по схеме включения фазных обмоток статора звездой и линейных напряжениях Uл=380 В в сети f1=50 Гц имеет номинальные данные, представленные в табл. 3.7: сопротивления фазы статора и ротора r1, r2, X1, X2 (см. задачу № 3.2), число витков на фазу w1, w2, число пар полюсов р, номинальное скольжение sн.

Принимая число фаз ротора, равным числу фаз статора, и пренебрегая током I10 холостого хода, требуется определить:

- пусковой ток в цепи ротора I2п и пусковой момент Мп,

- коэффициент мощности cosj при пуске двигателя с замкнутым накоротко ротором (без реостата);

- токи статора I1s и ротора I2s, электромагнитный момент М1s, номинальную частоту nн вращения ротора в отсутствие  в цепи ротора добавочных сопротивлений;

- критический момент Мк и критическую скорость вращения nк;

-величину добавочного сопротивления Rд (пускового реостата), который необходимо ввести в цепь ротора, чтобы получить пусковой момент Мп, равный критическому Мк, пусковые токиI1п, I2п и коэффициент мощности cosjд;

- построить кривые М(s) для  случаев работы двигателя: а) с закороченным ротором; б) с сопротивлением Rд,, включенным в цепь ротора.

Таблица 3.7

 

Задача № 3.5

Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой возбуждения имеет номинальные характеристики, представленные в таблице 3.8. Номинальное напряжение Uн = 220 В. Для увеличения скорости вращения якоря в цепь параллельной обмотки возбуждения введен регулировочный реостат (рис. 3.3, а), обеспечивающий ослабление магнитного потока Ф до величины, равной 0,7 от номинального значения Фн. Сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии rя известно.

Таблица 3.8

Пренебрегая реакций якоря, определить:

-сопротивление Rв регулировочного реостата, введенного в цепь обмотки возбуждения;

- частоту вращения n1¢¢;

- ток Iя в цепи якоря при работе двигателя с моментом на валу М1= kМн;

- частоту вращения n0¢¢ якоря двигателя, работающего при ослабленном магнитном потоке в режиме холостого хода;

параметры схемы для построения естественной и искусственной механических характеристик.

 

Раздел 4. ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ "АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СХЕМ"

Задача № 4.1 Расчет параметрического стабилизатора на стабилитроне

Для стабилизации напряжения на нагрузке Rн используется полупроводниковый кремниевый стабилитрон (рис. 4.1), имеющий напряжение стабилизации Uст.

Известно, что при температуреТ максимальный и минимальный токи стабилитрона Iстmin, Iстmах, сопротивление нагрузки Rн, напряжение Uп источника питания изменяется от (Umin до Umах); масштаб по оси напряжений Uобр задается параметром u(таблица 3.1).

Необходимо определить:

- сопротивление ограничительного (балластного) резистора Rб, при температуреТ;

- обеспечивается ли стабилизация во всем диапазоне изменений Uп;

- графоаналитическим методом рабочий режим стабилитрона (Uст, Iст), подключенного в цепь совместно с балластным резистором;

- параметры статическогоR0 и дифференциального rдиф сопротивлений стабилитрона для среднего значения напряжения питания Uпср;

- значение ТКН стабилитрона;

- определить падение напряжения на балластном резисторе при Uвх=Umах и Uвх= Umin.

Таблица 4.1

 

Задача № 4.2 Расчет усилительного каскада на транзисторах

Усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах приведены на рис. 4.2, 4.3. Характеристики транзисторов приведены в таблицах 4.3, 4.5. Рассчитать усилительный каскад на транзисторе с необходимыми параметрами усиления класса А.

Задача № 4.2.1 Расчет параметров каскада по схеме ОЭ

Транзистор включен в усилительный каскад (класс усиления А)  по схеме с общим эмиттером (рис. 4.2) при ЭДС источника питания Ек. Характеристики  транзистора приведены в таблице 4.2 и на рис. 4.3. Известны параметры усилительного каскада и усиливаемого сигнала: постоянная составляющая тока базы Iб0, амплитуда переменной составляющей тока базы Iбm, величины сопротивления Rк, сопротивление нагрузки Rн, максимально допустимая мощность Ркmax, нижняя fпн и верхняя fпв частоты полосы пропускания усиливаемых сигналов.

Таблица 4.2

Принять, что каскад работает в нормальных стационарных условиях, поэтому влиянием температуры на режим транзистора можно пренебречь.

Допускается проводить линии характеристик между линиями, представленными на рис. 4.2.

Необходимо:

- построить линию Ркmax(Uкэ), как функцию напряжения Uкэ;

- построить линию нагрузки как функцию Iкэ(Rк, Uкэ) по постоянному и переменному току;

- определить постоянные составляющие тока Iк0 и напряжения Uкэ0 коллектора;

- амплитуду переменной составляющей тока коллектора Iк0m;

- амплитуду выходного напряжения Uвыхm;

- коэффициенты усиления KI, KU, KP;

- выходную мощность Рвых.к, мощность, рассеиваемую на нагрузке постоянной составляющей тока коллектора Рк0, полную потребляемую мощность в коллекторной цепи Р0;

- КПД  h коллекторной цепи;

- напряжение смещения Uбэ0 и амплитуду входного сигнала  Uбэm;

- входную мощность Рвх;

- входное сопротивление сигнала Rвх;

- сопротивление резисторов R1 и R2;

- емкость разделительных конденсаторов С1 и С2, конденсатора в цепи эмиттера Сэ с учетом того, что диапазон усиливаемых колебаний fпн-fпв;

- рассчитать и объяснить физический смысл малосигнальныхh-параметров транзистора VТ с учетом его характеристик.

 

Задача № 4.2.2 Расчет параметров каскада по схеме ОИ

Полевой МОП-транзистор с каналом n-типа (ПТИЗ) имеет максимальную мощность Рmах, включен в усилительный каскад по схеме с общим истоком (рис. 4.4) при ЭДС источника питания Ес. Сопротивление резистора нагрузки Rн. Переменная составляющая напряжения затвор-исток равна Uвх = Uзи.

Характеристики транзистора приведены в таблице 4.3 и на рис. 45.5. Известны нижняя fпн и верхняя  fпв частоты полосы пропускания усиливаемых сигналов.

Определить:

- параметры элементов схемы ОИ, необходимые для работы в классе усиления А в выбранном диапазоне частот;

- параметры линии нагрузки по постоянному и переменному току;

- характеристики схемы: коэффициент усиления напряжения, мощность, КПД;

- параметры стокозатворной характеристики; значение крутизны и напряжения отсечки.

Таблица 4.3

Принять, что каскад работает в нормальных стационарных условиях, поэтому влиянием температуры на режим транзистора можно пренебречь.

Допускается проводить линии характеристик между линиями, представленными на рис. 4.5.





АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ПО ВУЗАМ
Найти свою работу на сайте
АНАЛИЗ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Курсовые и контрольные работы
БУХГАЛТЕРСКИЙ УЧЕТ, АНАЛИЗ И АУДИТ
Курсовые, контрольные, отчеты по практике
ВЫСШАЯ МАТЕМАТИКА
Контрольные работы
МЕНЕДЖМЕНТ И МАРКЕТИНГ
Курсовые, контрольные, рефераты
МЕТОДЫ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ, ТЕОРИЯ ИГР
Курсовые, контрольные, рефераты
ПЛАНИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
Курсовые, контрольные, рефераты
СТАТИСТИКА
Курсовые, контрольные, рефераты, тесты
ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ И МАТ. СТАТИСТИКА
Контрольные работы
ФИНАНСЫ, ДЕНЕЖНОЕ ОБРАЩЕНИЕ И КРЕДИТ
Курсовые, контрольные, рефераты
ЭКОНОМЕТРИКА
Контрольные и курсовые работы
ЭКОНОМИКА
Курсовые, контрольные, рефераты
ЭКОНОМИКА ПРЕДПРИЯТИЯ, ОТРАСЛИ
Курсовые, контрольные, рефераты
ГУМАНИТАРНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Курсовые, контрольные, рефераты, тесты
ДРУГИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Курсовые, контрольные, рефераты, тесты
ЕСТЕСТВЕННЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Курсовые, контрольные, рефераты, тесты
ПРАВОВЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Курсовые, контрольные, рефераты, тесты
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Курсовые, контрольные, рефераты, тесты
РАБОТЫ, ВЫПОЛНЕННЫЕ НАШИМИ АВТОРАМИ
Контрольные, курсовые работы
ОНЛАЙН ТЕСТЫ
ВМ, ТВ и МС, статистика, мат. методы, эконометрика