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

281 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

20242. Основи методу Монте-Карло 146.5 KB
  точки та розрахувати в кожному полож. точки її енергію з частинками системи. Будується ланцюг випадкових переміщень однієї точки. точки; 2 обрати модель потенціальної енергії; 3задати температуру та довжину кроку відображ.
20243. Полімерний стат. клубок 46.5 KB
  клубок Полімерні молекули – ланцюги з великої кількості ланок вони можуть відрізнятися сладом однакові ланки або різні степенем гнучкості числом гілок та заряджених груп. Найпростіша полімерна молекула – послідовність великої кількості атомних груп з`єднаних у ланцюг ковалентними хімічними зв`язками. N масі ланцюга. Полімерний ланцюг має N 1 N 102 104 Полімерні молекули поділяються на лінійні та тривимірні.
20244. Спектральний склад розсіяного світла в газах. Ефект Мандельштама-Брілюена 85 KB
  Спектральний склад розсіяного світла в газах. Розсіяння світла – це зміна якоїсь характеристики потоку оптичного випромінювання світла при його взаємодії з речовиною. Цими характеристиками можуть бути просторовий розподіл інтенсивності частотний спектр поляризація світла. Фізична причина розсіяння світла в чистій речовині полягає в тому що в силу статистичної природи теплового руху молекул середовища в ньому виникають флуктуації густини.
20245. Особливості реологічної неньютонівської рідини 90 KB
  Не ньютонівська течіяпри різних швидкостях течії рідина характеризується різними в‘язкостями. Для того щоб визначити поняття не ньютонівської рідини згадаємо що таке ньютонівська рідина. Бінгалівська рідина межа пластичностітобто в системі існує область де напруження не впливає на зсув характерною ознакою є те що течія починається коли дотичне напруження τ перевищує межу пластичності θ. ; немає зсуву шарів рідина рухається як жорсткий стержень.
20246. Взаємодія повільних нейтронів 57 KB
  Зіткнення нейтрона з ядром може відбуватись двома шляхами: або 1без утворення проміжного ядра коли нейтрон розсіюється безпосередньо силовим полем ядрапружне та непружне розсіяння 2або з утворенням проміжного збудженого ядра з наступним його розпадом по одному з можливи каналів: Авипромінювання γ – квантів процес радіаційного захвату нейтрона ядром Б випромінювання заряджених частинок В ділення ядра В області повільних нейтронів енергія 1еВ основні процеси пружне ядерне розсіяння радіаційний захват нейтрона ядрома бо...
20247. Теорія капілярного віскозиметра 63.5 KB
  Віскозиметр – прилад для визначення в’язкості. Визначення в’язкості капілярним віскозиметром базується на законі Пуазейля і полягає в визначенні часу протікання визначеної кількості рідини або газу через вузькі трубки круглого прерізу при заданому перепаді тисків. Прилади для вимірювання в’язкості можна розділити на дві групи: 1Ті які використовують стаціонарні типи руху рідин капілярний метод метод падаючої кульки; 2 Використовуються нестаціонарні типи руху в основному обертальноколивальний рух коливання твердого тіла зануреного в...
20248. Розрахунок бінарної кореляційної функції числовими методами 61.5 KB
  Розглянемо як розрахувати бінарну кореляційну функцію цими методами: МК В окремих точках матимемо де середня кількість сусідів від відображаючої точки на відстані ri яка може бути обрахованою за наступною формулою: кількість сусідів у j – му положенні відображаючої точки S – кількість частинок в комірці. МД кількість частинок на відстані ri від μї частинки в момень часу n. l – кількість частинок в комірці р – кількість проміжків часу.
20249. Основи методу хвильової спектроскопії 89 KB
  З уширення спектральних ліній береться інформація про міжмолекулярну взаємодію. Є три причини уширення: 1.природня ширина ліній лише в основному стані нема уширення; 2.доплерівське уширення відбувається за рахунок молекул що знаходяться в тепловонму русі; 3.
20250. Термодинамічна теорія флуктуацій. Розподіл Гаусса. Флуктуації об’єму та температури 70.5 KB
  Термодинамічна теорія флуктуацій. Покладемо x0=0 то Врахуємо Підставимо 2 в 1 це фактично розподіл але треба знайти А функція розподілу Гауса або гаусіан для флуктуацій 3 загальна формула для знаходження флуктуацій основних фізичних величин однокомпонентної системи. 43 та порівняємо з : середньоквадратичні флуктуації об’єму ізотермічна стисливість середньоквадратичні флуктуації температури теплоємність при сталому V Висновки термодинамічної теорії флуктуацій: як...