Контрольная работа №2 по дисциплине «Электротехника и электроника» для КГСИ

Задача №1

Изучить типовую задачу

Цепь постоянного тока содержит шесть резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи и величины указаны на рисунке.

Определить эквивалентные сопротивления цепи относительно вводов АВ и ток в каждом резисторе. Пояснить, с помощью логических рассуждений, характер изменения электрической величины, если один из резисторов замкнуть накоротко или выключить из схемы. Если, логические рассуждения не позволяют сделать заключения о характере изменения данной величины, можно выполнить расчёт в измененной схеме и дать ответ на вопрос. Напряжение на вводах АВ(UАВ) принимаем неизвестным.

I₃=2 А; R₁=8 Ом; R₂=6 Ом; R₃=10 Ом; R₄=6 Ом; R₅=5 Ом; R₆=10 Ом.

Резистор R₃ замыкается накоротко. Рассмотреть изменения тока I₁.

Решение:

Находим эквивалентное сопротивление цепи:

Эквивалентное сопротивление последовательно соединенных резисторов R5 и R6:

Эквивалентное сопротивление участка CD:

Находим эквивалентное сопротивление цепи относительно зажимов АВ:

Рассчитываем токи и напряжения на элементах цепи:

— закон Ома

где Ii,Ui,Ri -соответственно ток, напряжение и сопротивление i-го элемента.

U – напряжение, приложенное к этому участку.

Находим:

UCD=U₂=U₃=U₄=U₅₆=I₃R₃=210=20 В

По закону Ома получаем:

(резисторы включены последовательно)

Применяя первый закон Кирхгофа, находим ток I1:

Рассмотрим изменение тока I₁ при замыкании резистора R₃:

При замыкании резистора R3 уменьшается сопротивление участка CD, соответственно уменьшается эквивалентное сопротивление всей цепи по сравнению с исходной схемой.

При неизменном напряжении UAB это приведет, в соответствии с законом Ома (I=U/R) к увеличению тока I₁.

Решить задачу по вариантам

Вариант | R₁ | R₂ | R₃ | R₄ | R₅ | R₆

1 |

0.5ом | 2 R₁ |

6.5ом | 2 ом | R₂ | 2 R₃

2 |

1.5ом | 3 R₁ |

5.5ом | 3 ом | R₂ | 3 R₃

3 |

2.5ом | 4 R₁ |

4.5ом | 4 ом | R₂ | 4 R₃

4 |

3.5ом | 5 R₁ |

3.5ом | 5 ом | R₂ | 5 R₃

5 |

4.5ом | 6 R₁ |

2.5ом | 6 ом | R₂ | 6 R₃

6 |

5.5ом | 7 R₁ |

1.5ом | 7 ом | R₂ | 7 R₃

7 |

6.5ом | 8 R₁ |

0.5ом | 8 ом | R₂ | 8 R₃

8 |

0.5ом | 2 R₁ |

6.5ом | 2 ом | R₂ | 2 R₃

9 |

1.5ом | 3 R₁ |

5.5ом | 3 ом | R₂ | 3 R₃

10 |

2.5ом | 4 R₁ |

4.5ом | 4 ом | R₂ | 4 R₃

Задача №2

Изучить типовую задачу

Производственное помещение машиностроительного завода освещается лампами накаливания. Лампы включены звездой с нулевым проводом в трехфазную четырехпроводную сеть в соответствии со схемой. Линейное напряжение сети U_ном. В фазы А, В, С включены соответственно n_A, n_B, n_C ламп мощностью каждая Р_л. Определить линейные токи в проводниках линии и начертить в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов, из которой графически найти ток в нулевом проводе. Вычислить мощность, потребляемую каждой фазой и всей цепью.

Дано:

U_ном = 380 В; n_A = 20 шт.; n_B = 30 шт.; n_C = 25 шт.; Р_л = 500 Вт.

А

В

С

N

n_A

n_B

n_C

Решение:

Находим фазные мощности:

Мощность всей цепи

Находим линейные токи.

При соединении «звездой» линейные и фазные токи равны между собой, а линейное и фазное напряжения соотносятся как

Таким образом, линейные токи можно вычислить по формуле

где Uл = Uном = 380 В

Находим:

Строим векторную диаграмму из которой находим ток в нулевом проводе как сумму векторов линейных токов:

Согласно построенной диаграмме ток в нулевом проводе равен I_N » 19,4 А.

U_A

U_B

U_C

I_A

I_B

I_C

I_B

I_C

I_N

U — 27,5 В/см

I — 20 А/см

Решить задачу по вариантам

Варианты | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10

U ном, В | 380 | 220 | 380 | 220 | 380 | 220 | 220 | 380 | 220 | 380

nA, шт | 20 | 30 | 45 | 50 | 45 | 30 | 20 | 30 | 45 | 50

nB, шт | 10 | 20 | 30 | 45 | 30 | 20 | 10 | 20 | 30 | 45

nC, шт | 15 | 10 | 20 | 30 | 20 | 10 | 15 | 10 | 20 | 30

Рл, Вт | 300 | 200 | 500 | 200 | 500 | 300 | 200 | 300 | 300 | 500

Р_А, Р_В, Р_С | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ?

I_А, I_В, I_С | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ?

Задача№3

Изучить типовую задачу

Обратное номинальное напряжение U_обр.н определяет класс тиристора и выражается числом U_обр.н /100. Для каждого класса тиристора предусматривается следующая шкала обратных номинальных напряжений:

Класс …0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 5 | 6

U_обр.н В…50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 500 | 600

Класс | 7 | 8 | 9 | 10 | U_обр.н В | 700 | 800 | 900 | 1000 |

Силовой трансформатор выбирают по расчетным значениям токов I₁,I_2,напряжения U₂ и типовой мощности Р_тр.

Технические данные некоторых тиристоров приведены в таблице

Тип тиристора | Номинальный ток, А | Номинальное обратное амплитудное напряжение ,В | Прямое падение напряжения(амплитудное значение),В

Т25 | 25 | 100-1400 | >>1,9

Т50 | 50 | 100-1400 | До 1,75

Т100 | 100 | 100-1400 | >>1,94

Т160 | 160 | 100-1400 | >>1,74

Т3-160 | 160 | 600-2200 | >>1,95

Т151-100 | 100 | 300-1600 | >>1,85

Т161-125 | 125 | 300-1600 | >>1,75

Т161-160 | 160 | 300-1600 | >>1,76

Т171-200 | 200 | 300-1600 | >>1,75

Т171-250 | 250 | 300-1600 | >>1,75

Т171-320 | 320 | 300-1600 | >>1,6

ТВ2-320 | 320 | 100-1400 | >>1,83

Расчетное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора U_2Ф определяют по формуле U₂ =k_иk_сk_аk_тU_d. Коэффициент k_и характеризующий соотношение напряжений U_2Ф/ U_d в реальном выпрямителе, приведен в таблице. Коэффициент запаса k_с=1,05/1,1 учитывает возможное снижение напряжения сети. Коэффициент k_а=1,05/1,1 учитывает неполное открывание тиристоров. Коэффициент k_т=1,05 учитывает падение напряжения в обмотках трансформатора и в тиристорах. Расчетные значения тока вторичной обмотки определяют по формуле I_2p=k_ik_iI_d.

Схема выпрямления |

k_и | k_i |

k₃ |

k_и.обр

При активной нагрузке | При индуктивной нагрузки

Однополупериодная | 1,32 | 0,707 | 0,707 | 1,77 | 3,72

Однофазная с нулевым выводом | 1,11 | 0,79 | 0,707 | 1,34 | 3,14

Однофазная мостовая | 1,11 | 1,11 | 1 | 1,11 | 1,57

Трехфазная с нулевым выводом | 0,855 | 0,578 | 0,578 | 1,35 | 2,25

Трехфазная мостовая | 0,427 | 0,815 | 0,815 | 1,065 | 1,065

Выбрать тиристорный преобразователь для питания обмотки возбуждения двигателя постоянного тока П-91; Р_н = 14 кВт, I_н = 81А, U_н = 220В,

U _вн = 110В, I _вн = 10А. Выпрямитель выбран по однофазной схеме с нулевым выводом и питается от сети переменного тока U_с = 220В.

Решение:

Среднее значение тока тиристора

I_т = 0,5 I _вн = 0,510 = 5 А

Максимальное обратное напряжение на тиристоре

U_{обр max} =3,14 U _вн =3,14110= 345В

По таблице выбираем тиристор Т25: I_н = 25А; U_н = 600В

Расчетная мощность силового трансформатора

Р_тр =k_sk_иk_ak_jU_dI_d10^-3=1,341,111,11101010^-3=1,98 кВА

Напряжение вторичной обмотки

U₂ =k_иk_сk_аk_тU_d=1,111,11,11,05110=155 B

Решить задачу по вариантам

Варианты | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10

Двигатель постоянного тока | 2ПН | 2ПФ | 2ПБ | 2ПО | 2ПН | 2ПФ | 2ПБ | 2ПО | 2ПН | 2ПФ

I_т, А

| ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ?

U_{обр max} , В | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ?

Тип тиристора | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ?

Р_тр, кВА

| ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ?

U₂,В | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ?