ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА
на выполнение практической работы № 3по дисциплине «Электротехника и электроника» Раздел 1 Электротехника
Тема 1.4: Электрические цепи переменного тока.
Наименование работы: Расчёт параметров электрических цепей переменного тока.
Цель: Освоение методов анализа однофазных цепей синусоидального тока.
| Наименование объектов контроля и оценки | Основные показатели оценки результатов |
| З. 2 компоненты автомобильных электронных устройств | Изложение принципов действия, устройство, основные характеристики электротехнических элементов.,порядка построения векторных диаграмм токов и напряжения Выполнение заданий по заданному алгоритму |
| З 1 методы расчета основных параметров электрических цепей | Решение задач по расчету параметров приборов по временным диаграммам. Определение характера элементов электрической цепи Формулирование основных законов электротехники параметров электрических схем и единиц их измерения; Нахождение необходимой информации в учебной и справочной литературе |
Норма времени: 2 часа
Условия выполнения: учебная лаборатория
Оснащение рабочего места: инструкционная карта, тетрадь ПЗ, плакаты,
калькулятор, чертежные принадлежности
Техника безопасности: (Приложение А) С правилами техники
безопасности на рабочем месте ознакомлены.
Наименование задания: Проведение эксперимента
Текст задания
Ознакомится с порядком выполнения практической работы № 3, краткими теоретическими сведениями по данной теме. Подготовить в рабочей тетради протокол испытаний.
Ход работы:
Задание и методические рекомендации по выполнению.
.
1. Задача выполняется по варианту. Вариант определяется последней цифрой номера студента по журналу или выдается преподавателем, согласно варианту
2. Условия задачи записываются по плану
-Дано
-Найти
-Решение
3. Решение задач обязательно ведут в Международной системе единиц(СИ)
4. Электрические схемы должны быть вычерчены согласно установленным правилам (ГОСТ 2. 702-75; 2. 705-70; 2. 710-81).
5. Графики и векторные диаграммы должны быть вычерчены аккуратно. При построении диаграмм должен быть указан масштаб (выбрать самостоятельно).
Задание.
По заданной, векторной диаграмме для цепи переменного тока с последовательным соединением элементов (резисторов, индуктивностей, емкостей).
1) Начертить схему цепи и определить следующие величины.
Определить:
2) сопротивление каждого элемента и полное сопротивление z;
3) напряжение U, приложенное к цепи;
4) угол сдвига фаз (по величине и знаку);
5) активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи.
Данные для расчета возьмите из таблицы 1..рисунок схемы (таблица2)
Указание. См. решение типового примера 3
Таблица 1. исходные данные
| № Варианта | № рисунка | IА | U 1В | U 2В | U3 В | U 4В | U5В |
| — | |||||||
| — | — | ||||||
| — | |||||||
| 12 3 | 6 6 | ||||||
| 32 20 | 56 40 | 12 30 | |||||
| 12 50 | — | ||||||
| — | ,— | ||||||
| — | |||||||
| — | |||||||
| 18 20 | 12 80 | 18 30 | — | ||||
| — | — | ||||||
| 20 20 | 30 16 | — | |||||
| — | |||||||
| — | |||||||
| — | — | ||||||
| — | |||||||
таблица2 Рисунки векторных диаграмм
Рисунок1 
| Рисунок 6 
|
Рисунок2 
| Рисунок7 
|
Рисунок 3 
| Рисунок8
|
Рисунок4 
| Рисунок9 
|
Рисуное5 
| Рисунок10 
|
Теоретические сведения
Методические указания к решению задач.
Эти задачи относятся к; неразветвленным и разветвленным цепям переменного тока. Перед их решением изучите материал темы 1.4, ознакомьтесь с методикой построения векторных диаграмм и рассмотрите типовые примеры 1, 3, 4.
Примеры решения задач.
Пример 1. Активное сопротивление катушки R=6 Ом, индуктивное XL=10 Ом. Последовательно с катушкой включено активное сопротивление R=2 Ом и конденсатор сопротивлением –XC= 4 Ом (рис. 2, а). К цепи приложено напряжение U=50 В (действующее значение).
Определить:
1) полное сопротивление цепи;
2) ток;
3) коэффициент мощности;
4) активную, реактивную и полную мощности;
5) напряжения на каждом сопротивлении. Начертите в масштабе, векторную диаграмму цепи.
Решение 1.
1.Определяем полное сопротивление цепи:
2. Определяем ток:
3. Определяем коэффициент мощности цепи
по таблицам Брадиса находим j =36с50'. Угол сдвига фаз j находим по синусу во избежание потери знака угла (косинус является четной функцией).
4. Определяем активную мощность цепи:
Р = I2 (RК +R) = 52 (6+ 2) = 200 Вт
или
P = U I cosj= 50*5*0,8 = 200 Вт.
Здесь cos j = (RК +R)/ z = (6+2)/10=0,8.
5. Определяем реактивную мощность цепи:
Q = I2 (xL—xc) = 52(10-4) = 150 вар
или
Q = U I sin j= 50*5*0,6= 150 вар.
6, Определяем полную мощность цепи:
или
S = UI=50*5 = 250B.A.
7. Определяем падения напряжения на сопротивлениях цепи:
U RK =IRк = 5 *6 = 30В; U L = Ixl = 5* 10 = 50 В; UR = IR~5-2 =10В; U С=Ixс = 5*4 = 20В.
Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и напряжения. Задаемся масштабом по току: в 1 см — 1,0 А и масштабом по напряжению: в 1 см — 10 В. Построение векторной диаграммы (рис. 2, б) начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали в масштабе 5A/(1A/см) = 5 см.
Вдоль вектора тока откладываем векторы падений напряжения на активных сопротивлениях U RK и U R
30 В/(10 В/ см)=:3 см;
10 В/(10 В /см) =1 см.
Из конца вектора U R откладываем в сторону опережения вектора тока на 90° вектор падения напряжения U L. на индуктивном сопротивлении длиной 50 В/(10 В /см) = 5 см. Из конца вектора U L. откладываем в сторону отставания от вектора тока на 90° вектор падения напряжения на конденсаторе U С длиной 20 В/(10 В /см)= 2см. Геометрическая сумма векторов U RK
U R, U Lи U С равна полному напряжению U, приложенному к цепи.
Пример 3. На рис. 3, а задана векторная диаграмма для неразветвленной цепи, ток I и падения напряжений на каждом сопротивлении (U1, U2 и т. д.)- Определить характер и величину каждого сопротивления, начертить эквивалентную схему цепи, вычислить приложенное напряжение и угол сдвига фаз j.
Решение.
1. Из векторной диаграммы следует, что напряжение U1 отстает от тока на угол 90е, Следовательно, на первом участке включен конденсатор, сопротивление которого
X C1= U 1 / I= 20/5= 4 Ом.
Вектор напряжения на втором участке U2 направлен параллельно вектору тока, т. е. совпадает с ним но фазе. Значит, на втором участке включено активное сопротивление
R2=U 2/I = 20/5=4 Ом.
Вектор напряжения на третьем участке U3 опережает вектор тока на угол 90°, что характерно для индуктивности, сопротивление которой
X L 3 = U 3 /I = 60/5=12OM.
На четвертом участке включено активное сопротивление
R4 = U 4 /I = 10/5 = 2 0м.
Эквивалентная схема цепи приведена на рис. 3, б. '
2. Из векторное диаграммы определяем значение приложенного напряжения и угол сдвига фаз:
Задание для отчета по работе (письменный отчет)
1. Наименование и цель работы.
2. Исходные данные задания
3. Векторная диаграмма в масштабе
4. Расчет параметров с пояснением
5. Схема цепи
6. Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Какой ток называется переменным?
2. Какое сопротивление называется активным и в каких единицах системы СИ измеряется?
3. Какое сопротивление называется реактивным и какой буквой оно обозначается?
4. В какой цепи переменного тока ток и напряжение совпадают по фазе?
5. Что называется резонансом?
6. Что такое коэффициент мощности и что он определяет?
Система оценивания: применяется накопительная система оценки
Уровень усвоения и критерии оценки: Уровень2-3
Критерии
«5» - Работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности. Студент работает полностью самостоятельно. Расчет выполнен последовательно и показано понимание изучаемого материала. Нет замечаний по содержанию и оформлению. Выполнены все задания.
«4» - Работа выполнена в полном объеме и самостоятельно. Допускаются отклонения от необходимой последовательности выполнения, не влияющие на правильность конечного результата. Однако допускаются 1-2 неточности при расчете. Могут быть неточности и небрежности в оформлении результатов работы.
«3» - Работа выполняется и оформляется при помощи преподавателя. Студент знает и понимает основной материал, но материал излагается упрощенно. Решение выполняется с существенными ошибками по содержанию и оформлению.
Основные источники:
1. Немцов М.В. Электротехника и электроника: учебник для СПО (Гриф) ТОП-50/М.В. Немцов, М.Л. Немцова.-М.: ИЦ «Академия», 2017.-480с.
2. ЭУМК: Немцов М.В. Электротехника [Электронный ресурс]:.- М.: Академия, 2018.- 1- изд. Тип лицензии: многопользовательская на 5 лет договор № 0054/СЭО-18 от 18 декабря 2018г.
3. Блохин А.В. Электротехника: [Электронный ресурс]: учебное пособие для неэлектротехнических спец. вузов.- Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2014.-184с. (Формат PDF)