Контрольные задачи. методические указания к решению задач

Введение

Дисциплина «Электротехника и электроника» основана на знаниях и умениях, сформированных в рамках дисциплин «Информатика», «Математика», «Физика», имеет практическую направленность и является базовой для всех дисциплин, изучающих электромагнитные явления в различных устройствах, способы их представления и анализа работы с использованием компьютеров.

Целью данной дисциплины является формирование у студентов представлений о теоретических и прикладных аспектах современной электротехники и электроники, а также навыков расчета, выбора и эксплуатации электротехнических, электронных и электромеханических устройств.

Дисциплина «Электротехника и электроника» относится к базовой части профессионального цикла. Целями ее изучения являются:

1) приобретение студентами знаний о моделях и способах моделировании технических (электронных) устройств;

2) формирование у студентов практических умений по моделированию технических (электронных) устройств и их анализу;

3) формирование у будущих бакалавров готовности к использованию информационных и коммуникационных технологий при построении и анализе моделей электронных устройств;

4) изучение передового опыта в области моделирования технических (электронных) устройств.

В контексте названных целей содержание данной учебной дисциплины сочетает в себе следующие три важнейших аспекта:

· мировоззренческий аспект, связанный в основном с формированием представлений о роли электротехники и электроники в современной науке и технике;

· методический аспект, касающийся формирования соответствующей компетенций у студентов;

· прикладной аспект, связанный с овладением студентами основными приемами компьютерного моделирования технических (электронных) устройств.

Дисциплина «Электротехника и электроника» связывает общую естественно-научную подготовку в области математики и физики с информационно-технологической.

Контрольные задачи

Задача 1

Для электрической цепи, показанной на рис. 1.1 – 1.10, составить систему уравнений, необходимых для определения токов по первому и второму законам Кирхгофа, определить токи во всех ветвях, пользуясь любым известным методом расчета электрических цепей постоянного тока. Правильность решения задачи проверить, составив уравнение баланса мощности. Исходные данные приведены в табл. 1.

Задача 2

На рис. 2.1 – 2.10 представлена сложная электрическая цепь однофазного синусоидального тока. Частота питающей сети 50 Гц. Параметры цепи указанны в табл. 2. Определить токи, напряжения, мощности на всех участках цепи. Построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений. Правильность решения проверить, составив уравнения баланса активной, реактивной, полной мощностей.

Задача 3

Рассчитать линейную электрическую цепь с несинусоидальной ЭДС, изменяющейся по закону:

Данные для расчета и схема электрической цепи такие же, как в задаче 2 Амплитуда гармоники тройной частоты и постоянная составляющая определяются следующим образом:

По результатам расчета построить графики изменения токов в ветвях, определить полную, активную, реактивную мощности, мощность искажения цепи.

Рис. 1.1	Рис. 1.2.
Рис. 1.3	Рис. 1.4
Рис. 1.5	Рис. 1.6
Рис. 1.7	Рис. 1.8
Рис. 1.9	Рис. 1.10
Рис. 2.1	Рис. 2.2
Рис. 2.3	Рис. 2.4
Рис.2.5	Рис. 2.6
Рис. 2.7	Рис.2.8
Рис. 2.9	Рис. 2.10

Таблица 1

Таблица 2

методические указания к решению задач

Задачи по расчету электрических цепей весьма разнообразны. Поэтому не представляется возможным предложить единую методику их решений, однако общие рекомендации одинаковы:

1. Уясните содержание задачи, изобразите ее электрическую схему, выпишите заданные и искомые величины.

2. Проанализируйте схему электрической цепи: выясните возможности ее упрощения и наглядного изображения, уясните, сколько ветвей, узлов и независимых контуров она содержит.

3. Разметьте схему, т.е. обозначьте все ее узлы, укажите заданные и принятые направления ЭДС, напряжений и токов. Индексы токов в ветвях рекомендуется выбирать такими же, как у элементов данной цепи.

4. Составьте план решения задачи.

5. Обязательно сопровождайте решение задачи пояснительным текстом, т.е. указывайте законы, на основании которых составлены уравнения, смысл преобразований в схемах и формулах, последовательность действий, комментируйте полученные результаты.

6. Во избежание ошибок при числовых расчетах все значения величин подставляйте в формулы в основных единицах СИ (В, А, Ом, Гн и т.д.), для чего все производные единицы следует перевести в основные, например: 1кВ = 10³ В, 1 мкФ = 10^-6 Ф и т.д.

7. Проанализируйте полученные в процессе решения результаты: реальны ли найденные значения величин, возможны ли полученные режимы, правильны ли единицы полученных физических величин.

8. Проверьте правильность полученных результатов каким-либо другим методом, например, решите задачу другим способом или составьте баланс мощностей.

ПРИМЕРЫРЕШЕНИЯ ЗАДАЧ