2863

Электротехника и электроника

Контрольная

Энергетика

Цепь постоянного тока содержит резисторы, соединенные смешанно. Схема цепи с указанием резисторов приведена на рис. Всюду индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует эт...

Русский

2012-10-20

187 KB

298 чел.


ЗадаЧА 1

Цепь постоянного тока содержит резисторы, соединенные смешанно. Схема цепи с указанием резисторов приведена на рис.1. Всюду индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует это напряжение. Например, через резистор R3 проходит ток I3 и на нем действует напряжение U3.

Дано:

I3 = 1,25 А, R1 = 2 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 12 Ом, R4 = 3 Ом, R5 = 6 Ом.

Определить напряжение U1, мощность, потребляемую всей цепью, и расход электрической энергии цепью за 8 часов работы.

Рис.1.

Решение.

Преобразуем схему к эквивалентному виду (рис.2).

Сопротивления R2 || R3 соединены параллельно:

Напряжение на элементе R3:

U3 = I3 R3 = 1,25*12 = 15 В.

На элементе R2 такое же напряжение:

U2 = U3 = 15 В.

Ток в ветви 2 равен:

I2 = U2 / R2 = 15 / 4 = 3,75 А.

По первому закону Кирхгофа:

I4 =  I3 + I2 = 1,25 + 3,75 = 5 А.

Напряжение на элементе R4:

U4 = I4 R4 = 5*3 = 15 В.

Напряжение между точками C и D:

UCD = U4 + U2 = 15 + 15 = 30 В.

Сопротивления R23 + R4 соединены последовательно:

R234 = R23 + R4 = 3 + 3 = 6 Ом.

Напряжение в ветви 5:

UCD = U5 = I4 R234 = 5*6 = 30 В.

Ток в ветви 5 равен:

I5 = U5 / R5 = 30 / 6 = 5 А.

По первому закону Кирхгофа:

I1 = I4 + I5 = 5 + 5 = 10 А.

Напряжение на элементе 1:

U1 = R1 I1 = 2*10 = 20 В.

Напряжение на зажимах А и В:

UAB = U1 + U5 = 20 + 30 = 50 В.

Мощность, потребляемая всей цепью:

P = UAB I1 = 50 · 10 = 500 Вт.

Расход электрической энергии цепью за 8 часов работы:

W8ч. = Р · t = 500 · 8 = 4000 Вт·ч = 4 кВт·ч.


Задача 2

Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, ёмкости), включенные последовательно. Схема цепи приведена на соответствующем рис.2.

Начертить схему цепи и определить следующие величины, относящиеся к данной цепи, если они не заданы в таблице:

  1.  Полное сопротивление Z;
  2.  Напряжение U, приложенное к цепи;
  3.  Ток I;
  4.  Угол сдвига φ (по величине и знаку);
  5.  Активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи.

Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить характер изменения (увеличится, уменьшится, останется без изменений) тока, активной, реактивной мощности при увеличении частоты тока в 2 раза. Напряжение, приложенное к цепи, считать неизменным.

Рис.2

Дано: R1 = 10 Ом; R2 = 6 Ом; XC1 = 8 Ом; XC2 = 4 Ом.

Ток в цепи:

I = 5 А.

Полное сопротивление цепи

Напряжение источника:

U = I·Z = 5·20 = 100 В.

Полная мощность:

S = U I = 100*5 = 500 ВА.

Активная и реактивная мощность цепи:

Р = I2 (R1 + R2) = 52 · (10+6) = 400 Вт;

Q = P tgφ = 400 · (-0,75) = 300 Вар,

где  tgφ = (– XС1 XC2) / (R1 + R2) = (-8-4) / (10 + 6) = 0,75  → φ = -37о.

Построим векторную диаграмму (mU = 1 В/мм) (рис.3):

UR1 = I R1 = 5*10 = 50 В.

UС1 = I ХС1 = 5*8 = 40 В.

UR2 = I R2 = 5*6 = 30 В.

UС2 = I XC2 = 5*4 = 20 В.

Рис.3

При увеличении частоты питающей сети f  в 2 раза уменьшатся значения емкостных сопротивлений в 2 раза, т.к. XC = 1 / (wC) = 1 / (2πfC). При неизменном напряжении ток при этом увеличится, активная, реактивная и полная мощности – увеличатся (см. формулы).


Задача 3

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором установлен для привода ленточного конвейера. Номинальное напряжение сети Uном = 380 В. Полезная мощность на валу Рном2 = 17,34 кВт, суммарные потери мощности ΣР = 3,06 кВт; коэффициент мощности cosφном = 0,8; синхронная частота вращения магнитного поля статора n1 = 750 об/мин; номинальный момент Мном = 226,8 Н*м; частота тока в сети f1 = 50 Гц.

Решение.

Определим потребляемую электрическую мощность Р1

кВт.

Определяем КПД:

Определим потребляемый ток Iном:

Определим частоту вращения:

об/мин.

Определим номинальное скольжение sном:

SН = (n1n2)/n1 = (750 – 730) / 750 = 0,027.

Определим частоту тока в роторе f2:

f2 = f1 SH = 50 · 0,027 = 1,33 Гц.

Как изменится при увеличении нагрузки на валу двигателя частота вращения ротора n2?

Частота вращения ротора будет изменяться при изменении нагрузки на валу. Отсюда появилось название двигателя – асинхронный (несинхронный). При увеличении нагрузки на валу двигатель должен развивать больший вращающий момент, а это происходит при снижении частоты вращения ротора.


Задача 4

К трехфазному трансформатору с номинальной мощностью Sном = 100 кВА и номинальными напряжениями первичной Uном1 = 6 кВ и вторичной Uном2 = 0,23 кВ обмоток присоединена активная нагрузка Р2 = 80 кВт при коэффициенте мощности cosφ2 = 0,85. Потери в трансформаторе: Рст = 0,33 кВт; Рон = 2,27 кВт.

Определить:

1) номинальные токи в обмотках Iном1 и Iном2;

2) коэффициент нагрузки трансформатора КН 

3) токи в обмотках I1 и I2 при фактической нагрузке;

3) суммарные потери мощности ΣР при номинальной нагрузке;

4) КПД при фактической нагрузке.

Решение.

1) Полная мощность трехфазного трансформатора определяется соотношением

Поэтому отсюда можно найти токи при номинальной нагрузке:

А.

А.

2) Полная мощность нагрузки:

кВА.

Коэффициент нагрузки трансформатора КН:

.

3) Аналогично п.1 можно найти токи при фактической нагрузке:

А.

А.

4) Суммарные потери мощности при номинальной нагрузке складываются из потерь в магнитопроводе (постоянных) и потерь в обмотках, зависящие от тока нагрузки, т.е. Рх и Рк. Эти величины определяются каталожными данными трансформатора мощностью 100 кВА (по условию они даны). Таким образом,

Рх = 0,33 кВт;   Рк = 2,27 кВт.

ΣР = Рх + Рк = 0,33 + 2,27 = 2,6 кВт.

5) КПД трансформатора при фактической нагрузке:

,

где β = КН – коэффициент нагрузки трансформатора.

  или    η = 98,4%.


Задача 5

Составить схему трехфазного выпрямителя на трех диодах, используя стандартные диоды типа Д210. Параметры диода: Iдоп = 0,1 А; Uобр = 500 В.

Мощность потребителя Pd = 60 Вт при напряжении питания Ud = 300 В. Начертить схему выпрямителя.

Определяем ток потребителя:

Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящую часть периода для трехфазной однотактной схемы выпрямления:

Для мостовой схемы диоды должны удовлетворять по параметрам условию по допустимому прямому току Iдоп и обратному напряжению Uобр:

Второе условие не выполняется, поэтому два диода нужно включить последовательно, тогда

Трехфазная однотактная схема выпрямления тока (трехфазная схема со средней точкой, трехфазная нулевая трехпульсная схема) на диодах типа Д210 представлена на рис.4.

Схема (рис.4) состоит из трансформатора, шести вентилей и приемника энергии . Для уменьшения высших гармоник выпрямленного тока последовательно с сопротивлением Rd включен реактор с индуктивным сопротивлением ().

Обычно первичную обмотку трансформатора соединяют треугольником, а вторичную – звездой или первичную –звездой, а вторичную – зигзагом ().

Пусть трансформатор соединен по схеме .

Рис.4. Трехфазная однотактная вентильная схема


Задача 6

Начертите структурную схему микропроцессора с названием всех ее элементов. Объяснить, почему он не может работать независимо.

В состав микропроцессора (МП) (рис. 1) входят арифметико-логическое устройство, устройство управление и блок внутренних регистров.

Рис.5. Структурная схема микропроцессора

Арифметико-логическое устройство состоит из двоичного сумматора со схемами ускоренного переноса, сдвигающего регистры и регистров для временного хранения операндов. Обычно это устройство выполняет по командам несколько простейших операций: сложение, вычитание, сдвиг, пересылку, логическое сложение (ИЛИ), логическое умножение (И), сложение по модулю 2.

Устройство управления управляет работой АЛУ и внутренних регистров в процессе выполнения команды. Согласно коду операций, содержащемуся в команде, оно формирует внутренние сигналы управления блоками МП. Адресная часть команды совместно с сигналами управления используется для считывания данных из определенной ячейке памяти или для записи данных в ячейку. По сигналам УУ осуществляется выборка каждой новой, очередной команды.

Блок внутренних регистров БВР (или микропроцессорная память), расширяющий возможности АЛУ, служит внутренней памятью МП и используется для временного хранения данных и команд. Он также выполняет некоторые процедуры обработки информации.

Процессор может содержать несколько математических сопроцессоров. Каждый из них способен выполнять, по меньшей мере, одну операцию с плавающей точкой независимо от того, что делают другие АЛУ. Метод конвейерной обработки данных позволяет одному математическому сопроцессору выполнять несколько операций одновременно. Сопроцессор поддерживает высокоточные вычисления как целочисленные, так и с плавающей точкой и, кроме того, содержит набор полезных констант, ускоряющих вычисления. Сопроцессор работает параллельно с центральным процессором, обеспечивая, таким образом, высокую производительность. Система выполняет команды сопроцессора в том порядке, в котором они появляются в потоке. Математический сопроцессор персонального компьютера IBM PC позволяет ему выполнять скоростные арифметические и логарифмические операции, а также тригонометрические функции с высокой точностью.

Микропроцессор не может работать независимо, т.к. он выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и хранящихся в его памяти, под управлением программы, также хранящейся в памяти.


Список литературы

  1.  Данилов Н.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. «В.Ш.», 1989г.
  2.  Попов B.C., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. «В.Ш.», 1977г.
  3.  Рабинович Э.А. Сборник задач и упражнений по общей электротехнике. М., «В.Ш.», 1978г.
  4.  Частоедов А.А. Электротехника. М., «В.Ш.», 1989г.
  5.  Гусев Н.Г., Березин Т.Ф., Масленников В.В. Задачи по общей электротехника с основами электроники. М., «В.Ш.», 1983г.
  6.  Основы промышленной электроники (под ред. В.Г. Герасимова). М., «В.Ш.», 1986г.
  7.  Стрыгин В.В., Царев Л.С. Основы вычислительной и микропроцессорной техники программирования. М., «В.Ш.», 1989г.
  8.  Киричева М.М. Основы вычислительной техники. М., «Недра», 1983г.
  9.  Морозов А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техника. М., «В.Ш.», 1987г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42252. КОНТРОЛЬ МАЛОЙ КЛИНОВИДНОСТИ ПЛАСТИН НА ИНТЕРФЕРОМЕТРЕ ЧАПСКОГО 302 KB
  Рассмотрим возникновение полос равного наклона и определим величину разности хода лучей отраженных под некоторым углом от плоскопараллельной пластины рис. Если поверхности пластины образуют между собой малый угол  то изображения источника 1 в фокальной плоскости 6 разойдутся на расстояние l =n где  фокусное расстояние линзы 5. Первый случай соответствует перемещению пластины в сторону увеличения её толщины второй в сторону уменьшения. Появление или исчезновение кольца соответствует изменению толщины пластины на величину .
42253. Выполнение базовых преобразований на плоскости 98.5 KB
  Трансляция точки выполняется путем добавления смещения [m n] к ее координатам [x y], в результате чего получается точка с новыми координатами. Для объекта, описываемого множеством точек, все точки объекта перемещаются на одинаковые расстояния вдоль параллельных прямых. В матричной форме трансляция выполняется путем умножения однородных координат точки на матрицу трансляции
42254. Базовые алгоритмы 2D-геометрии 638.5 KB
  Геометрически каждая точка на плоскости задается значениями координат радиусвектора относительно выбранной системы координат. В этом случае объект поворачивается относительно оси вращения перпендикулярной плоскости xoy. Наиболее распространен сдвиг в направлении оси x и сдвиг в направлении оси y. Сдвиг выполняется путем умножения однородных координат точки на матрицу сдвига: сдвиг в направлении оси y сдвиг в направлении оси x.
42255. МИКРОПРОГРАММИРОВАНИЕ КОМАНД СМ ЭВМ 75 KB
  Знакомство с принципами микропрограммной эмуляции ЭВМ с программным управлением микропрограммирование машинных команд СМ ЭВМ. Вывод: В ходе работы я ознакомился с принципами микропрограммной эмуляции ЭВМ с программным управлением приобрел навыки микропрограммирования машинных команд СМ ЭВМ.
42256. EMBED PBrush 1007.5 KB
  rry1 db 123423 rry2 db 1500 dup rry3 db 2000 dup 56h В першому випадку кожний елемент масиву ініціалізується незалежно. Багатовимірний масив задається шляхом використання вкладених повторень dup наприклад r1 db 4 dup 3 dup 2 dup В мові Паскаль це еквівалентно наступному оператору r1:rry[0. Наприклад Instr32 struc Opcode dw Modrm db Sib db Disp dd Instr32 ends Сама структура задається в форматі директив визначення даних де в полі мнемокода задається ім'я структури наприклад In1 instr32 Або Min1 instr32 5...
42257. Микропрограммирование кмашинных манд СМ ЭВМ 72 KB
  Знакомство с принципами микропрограммной эмуляции ЭВМ с программным управлением, микропрограммирование машинных команд СМ ЭВМ.
42258. Создание экспертной системы с помощью программы VP-EXPERT 97 KB
  VP-EXPERT – интеллектуальная программа, способная делать логические выводы на основании знаний в конкретной предметной области и обеспечивающая решение специфических задач. VP-EXPERT и другие экспертные системы призваны заменить специалиста в конкретной предметной области, то есть решать задачи в отсутствии эксперта
42259. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТОРОВ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 79 KB
  В работе исследуются коммутационные процессы и динамические характеристики по результатам осциллографирования соответствующих процессов на контакторах постоянного МК1 и переменного РПУ1 тока. Исследование нагрузочной характеристики производится на препарированном образце контактора постоянного тока серии МК1. Устройство контакторов Контактор постоянного тока серии МК1 выполнен на номинальный ток 40 А и напряжение 220 В.
42260. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИЗМ 344.5 KB
  Определив погрешности для нескольких положений призмы и решив систему уравнений связывающих погрешности с клиновидностью развертки находят абсолютное значение углов и величину пирамидальности призмы. Измерив расстояние между ними по горизонтали Г и вертикали В рассчитывают  45 и пирамидальность  призмы: Рис. Погрешность взаимного расположения поверхностей образующих угол 90 90 контролируют по схеме работы призмы как БР 180 рис. Точку пересечения ребер призмы находят по трем подвижным бликам.