III Задания для студентов

1 2

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«КИРОВГРАДСКИЙ ТЕХНИКУМ ПРОМЫШЛЕННОСТИ,

ТОРГОВЛИ И СЕРВИСА»

Методические указания по выполнению контрольной работы

Для студентов заочной формы обучения

Неэнергетического профиля

Учебная дисциплина Основы электротехники

Кировград, 2017 г.

Методические указания по выполнению контрольной работы Основы электротехники для студентов заочной формы обучения разработаны основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальностям неэнергетического профиля.

Организация-разработчик: ГАПОУ СО «Кировградский техникум ПТС», 624140 г. Кировград, ул. Дзержинского, 12, тел. 8(34357)3-11-80

Разработчик:

преподаватель Донникова Т.Н.

Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине Основы электротехники рассмотрены и утверждены на заседании цикловой комиссии протокол № ___ от «____» _______ 2017 г

Председатель цк:_________________А.Н. Вяткина

Секретарь цк:___________________ О.С. Подобрий

ВВЕДЕНИЕ

Большинство студентов умеет решать простые задачи, в которых необходимо в известную форму подставить числовые значения величин. Решение же более сложных задач, в которых формулу необходимо вывести из других соотношений или использовать законы электротехники, вызывает неопределимые трудности. Для решения многих задач существуют определѐнные приѐмы, методы. Есть и такие задачи, к которым стандартные методы неприменимы; при их решении необходимо ввести дополнительные условия, составить несколько математических уравнений и решить их. Необходимо представить смысл понятий, изучить законы электротехники и овладеть элементами математической культуры – алгеброй, тригонометрией, техникой тождественных преобразований. Решение задач – необходимый элемент изучения электротехники. Следует осознать, что решение задачи – результат решения системы уравнений. Однако в курсе электротехники изучают не уравнения, а законы, которые представляют собой описание каких-либо явлений. Поэтому, изучив теорию, невозможно не решить задачу. Вы записываете в математической форме законы, несколько определений и конкретные следствия условия задачи, пока не получите систему уравнений, содержащую то же число неизвестных. Теперь остаѐтся найти корни системы уравнений – это и есть решение задачи. Очевидно, задачи и теория – единое целое.

I. Оформление контрольной работы по предмету Основы электротехники

Контрольная работа оформляется:

Рукописным способом, однородными (одинаковыми) синими и (или) черными чернилами в тетради 12 листов в клеточку.

Все схемы начерчены карандашом и в соответствии с требованиями к условным обозначениям в электрических цепях.

Титульный лист приклеивается к первому листу (обложке).

Титульный лист содержит информацию: наименование образовательного учреждения; название работы; наименование дисциплины; вариант; Фио студента; номер группы; ФИО преподавателя; Оценка.

Титульный лист должен быть оформлен в соответствии с установленной формой ГАПОУ СО «Кировградский техникум ПТС»

Контрольное задание №1 рассчитано на 25 вариантов. Номер варианта выбирается исходя из порядкового номера по журналу группы. В решении задач нужно расписать пошаговое действие каждого пункта решения.
Контрольное задание №2 рассчитано на 20 вариантов. Номер варианта выбирается исходя из порядкового номера по журналу группы. В решении задач нужно расписать пошаговое действие каждого пункта решения.
Контрольное задание №3 рассчитано на 23 варианта. Номер варианта выбирается исходя из порядкового номера по журналу группы. В решении задач нужно расписать пошаговое действие каждого пункта решения.
Разрешается пользоваться любой технической литературой, а также сетью интернет для решения заданий контрольной работы.
Работа сдается за две недели до начала сессии.

II. Примеры расчета контрольных заданий

Задача 1. Определить заряд и энергию каждого конденсатора на рис. 2, если система подключена в сеть с напряжением U = 240 В.

Рис. 2

Емкости конденсаторов: C ₁ =50 мкФ; C ₂ =150 мкФ; C ₃ =300 мкФ.

Решение

Эквивалентная емкость конденсаторов C ₁ и C ₂, соединенных параллельно

C ₁₂ = C ₁ + C ₂ = 200 мкФ,

эквивалентная емкость всей цепи равна

C=C12⋅C3C12+C3=200⋅300500=120 мкФ. C=C12⋅C3C12+C3=200⋅300500=120 мкФ.

Заряд на эквивалентной емкости

Q = C · U = 120·10^–6·240 = 288·10^–4 Кл.

Той же величине равен заряд Q ₃ на конденсаторе C ₃, т.е. Q ₃ = Q = 288·10^–4 Кл; напряжение на этом конденсаторе

U3=Q3C3=288⋅10−4300⋅10−6=96 В. U3=Q3C3=288⋅10−4300⋅10−6=96 В.

Напряжение на конденсаторах C ₁ и C ₂ равно

U ₁ = U ₂ = U – U ₃ = 240 – 96 = 144 В.

их заряды имеют следующие значения

Q ₁ = C ₁· U ₁ = 50·10^–6·144 = 72·10^–4 Кл;

Q ₂ = C ₂· U ₂ = 150·10^–6·144 = 216·10^–4 Кл.

Энергии электростатического поля конденсаторов равны

W1=Q1⋅U12=72⋅10−4⋅1442≈0,52 Дж;W2=Q2⋅U22=216⋅10−4⋅1442≈1,56 Дж;W3=Q3⋅U32=288⋅10−4⋅962≈1,38 Дж.

Согласно методу свертывания, сложная электрическая схема поэтапно упрощается путем замены ее участков последовательно и параллельно соединенных сопротивлений соответствующими эквивалентными сопротивлениями. В результате преобразования получают схему с одним эквивалентным сопротивлением, подключенным к клеммам источника. Рассчитывается ток, протекающий в преобразованной схеме через эквивалентное сопротивление, а затем возвращаются поэтапно к исходной схеме, определяя токи, протекающие через ее элементы.

Задача 2. Определите напряжение на участке АВ в цепи, показанной на рисунке, если R1=R3 = R4 = R6 = 1 Ом, R2 = R5 = 4 Ом. Напряжение источника U=4,4 В.

Решение. Из анализа схемы следует, что резисторы R4, R5 и R6 соединены последовательно и эквивалентное сопротивление этого участка цепи R’ = R4+R5+R6=6Ом. Изобразим эквивалентную схему.

Как видно из рисунка, в новой схеме резисторы R2 и R’ соединены параллельно. Эквивалентное сопротивление этого участка схемы =2,4 Ом. Заменив участок параллельно соединенных резисторов – одним, получим конечную схему. К клеммам источника подключен резистор Re = R1+Rab+R3 = 4,4 Ом.

Ток протекающий в такой цепи = 1А.

Напряжение на участке ab = 2,4 В. Тогда ток, протекающий по участку АВ = 0,4 А. Для нахождения напряжения на участке АВ = 1,6 В.

Решение задания требует знания основных понятий об однофазном переменном токе, физических процессах происходящих в неразветвленных цепях с последовательным соединением активного R, индуктивного X_L и емкостного Xc сопротивлений.

Задача 3. В неразветвленной цепи (рис. 4) переменного тока содержащей активные сопротивления R₁=2 Ом, R₂=2 Ом, индуктивные сопротивления Х_L1=4 Ом, X_L₂=5 Ом и емкость сопротивления Хс₁=2 Ом, Хс₂=4 Ом определить Z, cos φ, sin φ, S, P, Q, V. Если известна реактивная мощность – Qc=11616 BAP

Дано:

R1=2 Ом