электротехника. практикии. Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения профессиональных образовательных учреждений специальностей

• Название: Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения профессиональных образовательных учреждений специальностей
• Анкор: электротехника
• Дата: 22.06.2022
• Размер: 1.16 Mb.
• Имя файла: практикии.doc
• Тип: Методические указания; #611101
• страница: 2 из 11

Рекомендуемая литература

1. 
   Гаврилюк В.А., Гершунский Б.С., Ковальчук А.В., Куницкий Ю.А., Шаповаленко А.Г. Общая электротехника с основами электроники. – Киев: В.Ш., 1980.
   
2. 
   Гершунский Б.С. Основы электроники. – К.: В.Ш., 1977.
   
3. 
   Основы промышленной электроники. /Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: В.Ш., 1978.
   
4. 
   Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. –М.: Энергия, 1977.
   
5. 
   Харченко В.М. Основы электроники. –М.: Энергоиздат, 1982.
   
6. 
   Джантимиров А.Ю. Инструкции для проведения лабораторных работ по общей электротехнике и электронике. - Донецк. - ДИПТ, 1999.
   
7. 
   Справочник радиолюбителя, Р.М. Терещук и др., Киев, Наукова думка, 1989.
   

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Тема 1.1 Электрическое поле.

Понятие об электрическом поле. Электрические заряды. Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона. Основные понятия и определения электрического поля: напряженность, потенциал, электрическое напряжение. Электростатическое поле. Однородное поле.

Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектрика. Диэлектрическая проницаемость: абсолютная и относительная. Электрический пробой диэлектрика. Краткие сведения об основных электроизоляционных материалах.

Электрическая емкость проводника. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Соединение конденсаторов в батареи.
Литература: [1],с. 9-23; [4],с.13-31.
Методические указания.

При изучении данной темы следует обратить внимание на взаимную связь между электрическим полем и электрическим зарядом, изучить силовую и энергетическую характеристики электрического поля, физическую сущность понятий «напряженность поля».

Рассмотреть определение электрической емкости батареи при различных способах соединения конденсаторов.

Изучить классификацию материалов по их способности проводить электрический ток и отметить свойства сверхпроводящих материалов.
Вопросы для самоконтроля.

1. 
   Изобразите картину электрического поля положительного точечного заряда. В каком направлении станет перемещаться пробный отрицательный заряд, помещенный в такое поле?
   
2. 
   Какое поле называют электростатическим?
   
3. 
   Что такое напряженность электрического поля?
   
4. 
   Что называют напряжением между двумя точками поля? Раскройте связь между напряженностью поля и напряжением.
   
5. 
   Дайте определение потенциала.
   
6. 
   Напишите формулу для определения емкости плоского конденсатора.
   
7. 
   Перечислите основные типы диэлектриков: газообразных, жидких и твердых.
   
8. 
   Какие типы диэлектриков используются в электрических аппаратах и электрических машинах?
   

9. Единицы измерения параметров электростатического поля.

Тема 1.2 Электрические цепи постоянного тока.

Электрический ток; разновидности электрического тока. Электрическая цепь, ее основные элементы; условные обозначения основных элементов электрических цепей. Электродвижущая сила источника питания и напряжение на его зажимах. Направление, величина и плотность электрического тока.

Электрическая проводимость и сопротивление проводников. Удельное сопротивление и удельная проводимость. Зависимость сопротивления от температуры. Закон Ома для участка и всей цепи.

Работа и мощность электрического тока. Преобразование электрической энергии в тепловую. Предельно допустимый (номинальный) ток в проводе. Основные проводниковые материалы, их характеристика. Использование теплового действия тока в сварке.

Последовательное, параллельное и смешанное соединение сопротивлений; электрические параметры этих соединений. Электрическая линия. Потери напряжения и мощности в проводах электрической линии.
Лабораторная работа № 1.

Тренировочные упражнения по сборке электрических схем.
Лабораторная работа № 2.

Последовательное и параллельное соединение приемников энергии (сопротивлений).
Литература: [1],с. 24 - 44; [4],с. 31 – 50; [6].
Методические указания

В этом разделе необходимо усвоить основные понятия, характеризующие: электрический ток, ЭДС, напряжение, плот­ность тока, электрическое сопротивление и проводимость вещества, а также усвоить условные графические изображения элемен­тов электрической цепи.

Особое внимание следует обратить на изучение основных законов электрических цепей - Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца, и их практическое применение. Особо отметить использование теплового действия тока в сварке.

Вопросы для самоконтроля.

1. 
   Что называют электрическим током?
   
2. 
   Дайте определение электродвижущей силы источника и напряжения на его зажимах.
   
3. 
   Напишите закон Ома для всей цепи и для одного ее участка: внешнего и внутреннего.
   
4. 
   Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа, запишите их математическое выражение.
   
5. 
   Что называется последовательным, параллельным и смешанным соединением резисторов? Каковы особенности и параметры каждого вида сое­динений?
   
6. 
   Напишите формулы для определения мощности.
   
7. 
   Какое явление называют коротким замыканием цепи? Как защи­тить цепь от тока короткого замыкания?
   

Тема 1.3 Электромагнетизм и электромагнитная индукция.

Магнитное поле электрического тока. Основные свойства и характеристики магнитного поля: магнитодвижущая сила, напряжен­ность магнитного поля; магнитная проницаемость (абсолютная и относительная), магнитная индукция, магнитный поток, магнитное напряжение. Физическая сущность этих величин и их размерность. Закон полного тока. Проводник с током и контур с током в магнитное поле. Пра­вило левой руки. Взаимодействие магнитных полей токов, протека­ющих по параллельным проводникам. Магнитное поле катушки с то­ком. Формула закона Ома для магнитной цепи.

Магнитные свойства материалов. Ферромагнетики, парамагнети­ки, их свойства и применение. Намагничивание и перемагничивание ферромагнетиков. Основная кри­вая намагничивания. Петля цикла перемагничивания. Магнитный гистерезис. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Потеря энергии на гистерезис. Соотношение между площадью петли цикла перемагничивания и энергией, затрачен­ной на один цикл перемагничивания. Форма петли цикла перемагничивания ферромагнетиков с различными магнитными свойствами. Понятие о расчете магнитных цепей. Электромагниты, их практическое использование.

Электромагнитная индукция. Электродвижущая сила (ЭДС), индуктируемая в прямолинейном проводнике и в контуре. Правило правой руки.

Закон электромагнитной индукции. ЭДС индукции в катушке. Потокосцепление. Закон Ленца.

Вихревые токи, их использование. Способы уменьшения вихревых токов.
Литература: [1],с. 49-74; [4],69-108.
Методические указания

При изучении этой темы необходимо усвоить все основные понятия, характеризующие магнитное поле: магнитную индукцию, магнитный поток, магнитную постоянную, магнитную проницаемость вещества, напряженность магнитного поля, намагничивающую силу. Изучить взаимодействие электрического и магнитного полей. Особое внимание необходимо обратить на взаимное преобразование механической и электромагнитной энергии на основе электромагнитной индукции в машинах, аппаратах и приборах, так как это служит основой для изучения электрических машин и трансформаторов. Необходимо изучить и правильно толковать закон Ленца.
Вопросы для самоконтроля.

1. 
   Что называют магнитным полем?
   
2. 
   Приведите определение основных магнитных величин и их единиц измерения; индукции, магнитного потока, напряженности, абсолютной магнитной проницаемости, магнитной проницаемости, намагничивающей силы.
   
3. 
   Сформулируйте правило левой руки. В каких случаях оно применя­ется?
   
4. 
   Сформулируйте правило правой руки.
   
5. 
   В чем заключается явление гистерезиса и почему происходят потери мощности в сердечнике?
   
6. 
   Сформулируйте принцип электромагнитной индукции.
   
7. 
   Сформулируйте закон Ленца.
   
8. 
   Поясните сущность явления самоиндукции.
   
9. 
   Поясните принцип возникновения вихревых токов в стальных магнитопроводах электрических машин и трансформаторов. Какое влияние оказывают эти токи на работу машин?
   

Тема 1.4 Электрические измерения и электроизмерительные приборы.

Общие сведения об электрических измерениях и электроизмерительных приборах: физические величины, единицы их измерения; средства измерения (меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи), прямые и косвенные измерения; погрешности из­мерений; классификация электроизмерительных приборов; условные обозначения на электроизмерительных приборах, общие детали и узлы электроизмерительных приборов.

Измерительный механизм – основная часть измерительного при­бора. Понятие об индукционной и др. системах.

Измерение тока. Электромагнитный измерительный механизм. Приборы и схемы для измерения электрического тока. Шунты. Рас­ширение предела измерения амперметра. Схема включения ампер­метра.

Измерение напряжения. Приборы и схемы измерения электри­ческого напряжения. Добавочные сопротивления. Расширение пре­дела измерения вольтметра. Схема включения вольтметра.

Измерение мощности. Электродинамический измерительный механизм. Расширение предела измерения ваттметра. Схема вклю­чения ваттметра.

Измерение электрической энергии. Индукционный измеритель­ный механизм. Индукционные счетчики.

Измерение сопротивления. Омметры и мегомметры, их уст­ройство и принцип действия.


Лабораторная работа № 3 (вторая часть л.р.№1)

Исследование измерительного прибора.
Литература: [1],с. 134 - 160; [4],с. 131 – 150; [6].
Методические указания

При изучении данной темы необходимо усвоить терминоло­гию электроизмерительной техники. Знать средства электричес­ких измерений, системы электроизмерительных приборов, прин­цип действия и устройство приборов каждой из систем, значе­ние символов с наносимых на шкалы приборов, способы преобразования неэлектрических величин в электрические.

Вопросы для самоконтроля

1. 
   Что называется основной, допустимой и приведенной погрешностями прибора?
   

2. На какие группы подразделяются электроизмерительные приборы по принципу действия?

2. 
   Начертите условные обозначения измерительных приборов различных систем.
   
3. 
   Как работает прибор электромагнитной системы? Почему такие
   

приборы могут измерять как постоянный, так и переменный ток?

2. 
   Как включается в цепь вольтметр?
   
3. 
   Как включается в цепь амперметр?
   
4. 
   Как измерить сопротивление с помощью амперметра и вольтметра?
   
5. 
   Объясните принцип работы индукционного счетчика.
   

Тема 1.5 Однофазные цепи переменного тока.

Переменный ток; определение, получение синусоидальных ЭДС а тока, их уравнения и графики. Характеристики синусоидальных величин: амплитуда, фаза, начальная фаза, угловая частота, мгновенные величины. Действующая и средняя величина пе­ременного тока. Закон Ома для цепи переменного тока. Переменный ток в цепи с активным сопротивлением. Волновая и векторная диаграммы тока, напряжения и мощности. Актив­ная мощность.

Переменный ток в цепи с индуктивностью. Волновая и векторная диаграммы тока, напряжения и мощности. Реактивное сопротивление индуктивности. Активная и реактивная мощности в цепи с индуктивностью.

Переменный ток в цепи с емкостью. Волновая и векторная диаграммы тока, напряжения и мощности. Реактивное сопротивление емкости. Активная и реактивная мощности в цепи с емкостью.

Неразветвленные цепи переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью. Векторная диаграмма тока и напряжения. Сдвиг фаз между током и напряжением. Полное сопротивление цепи. Треугольник сопротивлений. Мощности, потребляемые цепью. Коэффициент мощности.

Неразветвленные цепи переменного тока с активным сопротивлением и емкостью. Векторная диаграмма тока и напряжения. Сдвиг фаз между током и напряжением. Полное сопротивление цепи. Треугольник сопротивлений. Мощности, потребляемые цепью. Коэф­фициент мощности.

Цепь переменного тока с последовательным соединением ак­тивного, индуктивного и емкостного сопротивления. Векторная диаграмма. Разложение напряжения на активные и реактивные составляющие. Полное сопротивление цепи. Треугольник сопротивлений. Мощности, потребляемые цепью. Коэф­фициент мощности.

Резонанс напряжений. Условия возникновения ре­зонанса напряжений.

Разветвленная цепь переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями. Векторная диаграмма токов: расчет­ные формулы.

Резонанс токов. Условия возникновения резонанса токов.

Лабораторная работа № 4

Исследование неразветвленной цепи с активным сопротивлением и индуктивностью.

Лабораторная работа № 5

Исследование неразветвленной цепи с активным сопротивлением и емкостью.

Лабораторная работа № 6

Исследование неразветвленной цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями. Резонанс напряжений.

Лабораторная работа № 7

Исследование разветвленной цепи с реактивной катушкой и конденсатором. Резонанс токов, компенсация реактив­ной мощности.
Литература: [1],с.74-105; [4],с .150-183; [6].

Методические указания

При изучении темы "Однофазные цепи переменного тока" главное внимание следует уделить точным определениям и сущности таких понятий, как мгновенные амплитудные и действу­ющие значения синусоидального тока, ЭДС, напряжения, период, частота, угловая частота, началь­ная фаза и сдвиг фаз, характеризующим переменный ток.

Следует уяснить сущность, активной, реактивной и общей мощности, построению векторных диаграмм. Освоив выделенный перечень формул, научиться применять их при решении задач для цепей однофазного переменного тока, с учетом существующей специфики.

Обратить особое внимание на явления: резонанса напряже­ний в неразветвленных цепях и резонанса токов в разветвленных цепях.
Вопросы для самоконтроля

1. Каким образом можно получить ЭДС синусоидальной формы и от каких факторов зависит ее значение?

2. Что называют начальной фазой и углом сдвига фаз?

3. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную, диаграмму для цепи с активным сопротивлением.

4. То же для цепи с индуктивностью.

5. То же для цепи с емкостью.

6. 
   То же для неразветвленной цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью для условий: X_L > X_C, X_L < X_C, X_L = X_C,.
   
7. 
   В чем заключается явление резонанса напряжений? Напишите условие наступления в цепи резонанса напряжений.
   
8. 
   В чем заключается явление резонанса токов? Напишите условие наступления в цепи резонанса токов.
   

Тема 1.6 Трехфазные электрические цепи.

Получение трехфазной системы ЭДС. Сравнение однофазной и трехфазной систем переменного тока.

Соединение обмоток трехфазных генераторов звездой. Соотношение между линейными и фазными напряжениями.

Соединение обмоток трехфазных генераторов в треугольник. Зависимость между фазными и линейными параметрами.

Соединение электроприемника звездой, его электрические параметры. Равномерная нагрузка. Неравномерная нагрузка. Роль нейтрального провода.

Соединение электроприемника треугольником с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивления.

Резонанс напряжений, с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивления.

Резонанс напряжений.

Разветвленная цепь.

Лабораторная работа № 8

Соединение потребителей трехфазного тока на звезду.
Лабораторная работа № 9

Соединение потребителей трехфазного тока на треугольник.
Лабораторная работа № 10

Измерение мощности в цепях трехфазного тока.
Литература: [1],с. 106-117; [4],с. 183-199; [6].

Методические указания

При изучении этой темы необходимо усвоить устройство и принцип действия трехфазных генераторов, способы соединения их обмоток и способы соединения потребителей электрической энергии к трехфазным источникам питания, соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами, особенности работы трехфазных цепей при несимметричных нагрузках, способы расчета электрических параметров в трехфазных цепях.
Вопросы для самоконтроля

1. 
   Как получают трехфазный ток?
   
2. 
   Поясните преимущества трехфазной системы перед однофазной.
   
3. 
   Приведите соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении в звезду и треугольник обмоток генератора.
   
4. 
   Приведите соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении в звезду и треугольник трехфазных потребителей энергии.
   
5. 
   В каком случае применяется четырехпроводная система. Какова роль нулевого провода?
   
6. 
   Начертите векторную диаграмму напряжений и токов потребителя энергии при неравномерной нагрузке, соединенной в звезду, и найдите графически ток в нулевом проводе.
   
7. 
   То же при равномерной нагрузке потребителей.
   

Тема 1.7 Трансформаторы.

Назначение, классификация и область применения трансформаторов.

Устройство однофазного трансформатора. Магнитопровод. Расположение обмоток на сердечнике трансформатора. Принцип действия однофазного трансформатора. Основные параметры трансформатора: ЭДС обмоток, коэффициент трансформации.

Режимы работы трансформатора. Режим холостого хода. Составляющие тока холостого хода. Основные уравнения и векторная диаграмма при холостом ходе.

Работа трансформатора под нагрузкой. Равновесие намагничивающих сил обмоток. Зависимость тока первичной обмотки от тока во вторичной обмотке. Уравнения напряжений. Внешняя характеристика. Упрощенная векторная диаграмма нагруженного трансформатора. Номинальная мощность. Потери энергии и КПД трансформатора. Условия работы при коротком замыкании. Опыт проведения короткого замыкания и его цели.

Регулирование напряжения трансформаторов.

Сварочные трансформаторы, их особенности. Регулирование сварочного тока.

Лабораторная работа № 11

Исследование работы однофазного трансформатора.
Литература: [1],с. 117-134; [4],с. 234-251; [6].


Методические указания

При изучении этой темы необходимо еще раз обратиться к теме «Электромагнетизм и электромагнитная индукция» и повторить основные понятия.

Изучить конструкцию и принцип действия трансформатора. Так же необходимо уяснить, что при режиме холостого хода определяют потери в стали, при режиме короткого замыкания – потери в меди. Изучить работу трансформатора под нагрузкой, построить векторную диаграмму нагруженного трансформатора.

Особое внимание следует уделить изучению принципа работы и характеристикам сварочного трансформатора.
Вопросы для самоконтроля.

1. 
   Каково назначение трансформатора при передаче и распределении электрической энергии?
   
2. 
   Поясните принцип работы трансформатора.
   
3. 
   Как определить потери в стали и в меди трансформатора?
   
4. 
   Запишите основные параметры трансформатора.
   
5. 
   Каковы особенности трехфазных трансформаторов?
   
6. 
   Назначение и принцип работы сварочного трансформатора.