Электротехника для специальности технология машиностроения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНЕЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Материал, изучаемый по учебнику, необходимо конспектировать в тетради. Основные определения следует подчеркивать, формулы — обводить. Электрические схемы должны быть вычерчены в условных обозначениях, соответствующих действующим ГОСТам.

Данная контрольная работа выполняется в соответствии с вариантом (таблица А и таблица Б), который соответствует номеру зачетной книжки (двум последним цифрам).

Контрольная работа содержит 4 задания (два вопроса и две задачи). Задания, выполненные не по своему варианту, не засчитываются и возвращаются учащимся.

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, желательно в клетку. Содержание вопроса и условия задач следует переписывать полностью. Страницы тетради обязательно должны быть пронумерованы.

После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя, надо исправить отмеченные ошибки, выполнить все его указания и повторить недостаточно усвоенный материал.

Методические указания к решению задачи 1

Решение этой задачи требует знания закона Ома для всей цепи и ее участков, первого закона Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов.

ЗАДАЧА 1: для схемы, приведенной на рисунке 16а, определить эквивалентное сопротивление цепи RАВ, токи в каждом резисторе и напряжение UАВ, приложенное к цепи. Заданы сопротивления резисторов и ток I4 в резисторе R4. Как изменятся токи в резисторах при: а) замыкании рубильника Р1, б) расплавлении вставки предохранителя Пр4? В обоих случаях напряжение UАВ остается неизменным.

Рисунок 16

Пример решения задачи 1

Задача относится к теме «Электрические цепи постоянного тока».

После усвоения условия задачи проводим поэтапное решение, предварительно обозначив стрелкой направление тока в каждом резисторе. Индекс тока должен соответствовать номеру резистора, по которому он проходит.

1.  Определяем общее сопротивление разветвления R2, R3. Рассматриваемые резисторы соединены параллельно, поэтому сопротивление эквивалентного резистора R2,3 определяется по формуле:

Теперь схема цепи принимает вид, показанный на рисунке 16б.

2.  Резисторы R2,3 и R5 соединены последовательно, их общее сопротивление:

Соответствующая схема приведена на рисунке 16в.

3.  Резисторы R2,3,5 и R4 соединены параллельно, их общее сопротивление R2,3,4,5:

Теперь схема цепи принимает вид, показанный на рисунке 16г.

4.  Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:

(рисунок 16д)

5.  Зная силу тока I4, находим напряжение на резисторе R4:

Это же напряжение приложено к резисторам R2,3+R5 (рисунок 16б). Поэтому ток в резисторе R4

6.  Находим падение напряжения на резисторе R5:

Поэтому напряжение на резисторах R2,3

7.  Определяем токи в резисторах R2 и R3:

;

Применяя первый закон Кирхгофа, находим ток в резисторе R1:

8.  Вычисляем падение напряжения на резисторе R1:

9.  Находим напряжение UАВ, приложенное ко всей цепи:

или

10.  При включении рубильника Р1 сопротивление R1 замыкается накоротко и схем цепи имеет вид, показанный на рисунке 16е. Эквивалентное сопротивление цепи в этом случае

.

Поскольку напряжение UАВ остается равным 100 В, можно найти токи в резисторах R4 и R5 :

Определим падение напряжения на резисторе R5

Поэтому напряжение на резисторах R2 и R3:

Теперь можно найти токи в резисторах R2 и R3:

=6 A

Проверим правильность вычисления токов, используя первый закон Кирхгофа:

Однако

Таким образом, задача решена верно.

11.  При расплавлении предохранителя Пр4 резистор R4 выключается и схема принимает вид, показанный на рисунке 16ж.

Вычисляем эквивалентное сопротивление схемы:

Поскольку напряжение UАВ остается неизменным, находим токи I1 и I5:

Напряжение на резисторах R2, R3

Находим токи I2, I3

Сумма этих токов равна току I1:

Методические указания к решению задачи 2

Эта задача относится к неразветвленным цепям переменного тока.

Перед ее решением изучите матерал темы 1.4, ознакомьтесь с методикой построения векторных диаграмм и рассмотрите решение типового примера.

Задача 2. Активное сопротивление катушки Rк=6 Ом, инуктивное XL=10 Ом. Последовательно с катушкой включено активное сопротивление R=2 Ом и конденсатор сопротивлением XC=4 Oм (рисунок 17,а). К цепи прилодено напряжние =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. Определяем полное сопротивление цепи:

=10 Ом.

2. Определяем ток:

3. Определяем коэффициент мощности цепи:

По таблицам Брадиса находим φ=36050’. Угол сдвига фаз φ находим по синусу во избежание потери знака угла (косинус является четной функцией).

Рисунок 17

4. Определяем активную мощность цепи:

или

Вт

Здесь

5. Определяем реактивную мощность цепи:

или

вар

6. Определяем полную мощность цепи.

В

или

7. Определяем падения напряжения на сопротивлениях цепи:

B; B; B; .

Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и напряжения. Задаемся масштабом по току: в 1 см – 1,0А и масштабом по напряжению: в 1 см – 10 В. Построение векторной диаграммы начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали в масштабе .

Вдоль вектора тока откладываем векторы падений напряжения на активных сопротивлениях URк и UR:

; .

Из конца вектора UR откладываем в сторону опережения вектора тока на 90 вектор падения напряжения UL на индуктивном сопротивлении длиной . Из конца вектора UL откладываем в сторону отставания от вектора тока на 90 вектор падения напряжения на конденсаторе UС длиной . Геометрическая сумма векторов URк, UR, UL и UС равна полному напряжению U, приложенному к цепи.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДОМАШНЕЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Таблица А – Варианты домашней контрольной работы

ЗАДАНИЕ 1

Вопрос 1 Сформулируйте понятие «электрический заряд», «электрическое поле», «электрическая энергия». Перечислите и дайте понятие характеристикам электрического поля: напряженность, потенциал, электрическое напряжение.

Вопрос 2 Опишите устройство электронно-лучевой трубки, ее назначение, применение

ЗАДАНИЕ 2

Вопрос 1 Запишите краткие сведения о строении вещества (об атомном строении). Охарактеризуйте проводники, полупроводники и диэлектрики; их краткая характеристика и практическое применение. Сформулируйте понятие о поляризации диэлектрика, о пробое диэлектрика.

Вопрос 2 Охарактеризуйте электронный осциллограф, его устройство, назначение

ЗАДАНИЕ 3

Вопрос 1 Сформулируйте понятие о конденсаторах; об электрической ёмкости и единицах ее измерения

Вопрос 2 Охарактеризуйте современные электронные приборы отображения информации

ЗАДАНИЕ 4

Вопрос 1 Опишите источники электрической энергии в электрической цепи постоянного тока. Сформулируйте понятие об электродвижущей силе (ЭДС) источника и о напряжении на его зажимах.

Вопрос 2 Охарактеризуйте гибридные, толстопленочные, тонкопленочные, полупроводниковые интегральные схемы

ЗАДАНИЕ 5

Вопрос 1 Сформулируйте понятие об электрическом токе, его величине, направлении, плотности. Дайте понятие об электрической цепи постоянного тока; об элементах эл. цепи. Перечислите и охарактеризуйте виды электрических цепей постоянного тока

Вопрос 2 Опишите назначение и классификацию электронных генераторов

ЗАДАНИЕ 6

Вопрос 1 Запишите закон Ома для участка цепи и полной цепи. Сформулируйте понятие об электрическом сопротивлении и проводимости. Запишите зависимость сопротивления проводника от его размеров, материала, температуры.

Вопрос 2 Запишите назначение и применение трансформаторов; их устройство. Опишите принцип действия однофазного трансформатора; величину ЭДС обмотки.

ЗАДАНИЕ 7

Вопрос 1 Сформулируйте понятие о работе и мощности электрической цепи; о нагревании проводов по действием электрического тока. Запишите закон Джоуля-Ленца. Охарактеризуйте плавкие предохранители.

Вопрос 2 Охарактеризуйте режим холостого хода трансформатора. Дайте определение коэффициента трансформации и потерь мощности в стали трансформатора. Опишите работу трансформатора под нагрузкой.

ЗАДАНИЕ 8

Вопрос 1 Охарактеризуйте последовательное, параллельное и смешанное соединение резисторов в электрических цепях постоянного тока. Сформулируйте законы Кирхгофа

Вопрос 2 Опишите трехфазный трансформатор, его конструкцию. Охарактеризуйте потери энергии и КПД трансформатора. Дайте понятие о специальных трансформаторах

ЗАДАНИЕ 9

Вопрос 1 Охарактеризуйте режимы работы электрических цепей (номинальный, холостого хода, короткого замыкания)

Вопрос 2 Опишите назначение электрических машин переменного тока, их классификацию и применение

ЗАДАНИЕ 10

Вопрос 1 Охарактеризуйте магнитное моле электрического тока. Опишите магнитную индукции как характеристику интенсивности магнитного поля. Запишите правило буравчика. Сформулируйте понятие о магнитном потоке, о магнитной проницаемости, о напряженности магнитного поля.

Вопрос 2 Охарактеризуйте трехфазный асинхронный электродвигатель, его устройство. Сформулируйте условие получения вращающего магнитного поля. Опишите зависимость частоты вращения магнитного поля от частоты тока в обмотке статора и числа пар полюсов. Опишите принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя.

ЗАДАНИЕ 11

Вопрос 1 Сформулируйте понятие об электродвижущей силе, действующей на проводник с током в магнитном поле. Запишите правило левой руки. Охарактеризуйте взаимодействие параллельных проводников с токами. Опишите принцип действия электромагнитного реле.

Вопрос 2 Охарактеризуйте регулирование частоты вращения и реверсирование асинхронного электродвигателя. Опишите однофазный асинхронный электродвигатель; синхронные электрические машин.

ЗАДАНИЕ 12

Вопрос 1 Охарактеризуйте ферромагнитные материалы, их намагничивание и перемагничивание. Опишите магнитомягкие и магнитотвердые материалы

Вопрос 2 Сформулируйте понятие об электроприводе. Охарактеризуйте режим работы электродвигателей

ЗАДАНИЕ 13

Вопрос 1 Объясните явление электромагнитной индукции. Опишите ЭДС, возникающее в проводнике при перемещении его в магнитном поле. Охарактеризуйте явление самоиндукции; индуктивность; вихревые токи и их практическое значение.

Вопрос 2 Дайте понятие об аппаратуре управления и защите электропривода (электродвигателя), ее классификации. Опишите электромагнитный пускатель; его назначение, устройство, схему, принцип действия.

ЗАДАНИЕ 14

Вопрос 1 Охарактеризуйте процесс преобразования механической энергии в электрическую и электрической в механическую.

Вопрос 2 Дайте понятие об энергетической системе. Опишите типы электростанций. Охарактеризуйте способы передачи электрической энергии. Опишите схемы снабжения потребителей электрической энергией.

ЗАДАНИЕ 15

Вопрос 1 Запишите классификацию машин постоянного тока по назначению и способу возбуждения. Охарактеризуйте обратимость машин постоянного тока.

Вопрос 2 Опишите назначение и устройство трансформаторных подстанций и распределительных пунктов. Электрические сети и линии, их классификация.

ЗАДАНИЕ 16

Вопрос 1 Опишите устройство и принцип действия машин постоянного тока. Охарактеризуйте генератор постоянного тока с параллельным возбуждением.

Вопрос 2 Охарактеризуйте полупроводниковые приборы, их домстоинства и недостатки. Перечислите виды примесей в полупроводниках. Охарактеризуйте электронно-дырочный (p-n) переход и его свойства

ЗАДАНИЕ 17

Вопрос 1 Охарактеризуйте электродвигатели постоянного тока. Опишите пуск, регулировку частоты вращения, реверсирование двигателей постоянного тока; их применение в отрасли.

Вопрос 2 Охарактеризуйте полупроводниковый диод, его устройство, принцип действия и применение. Дайте понятие о пробое диода, о видах пробоя; о максимальном обратном напряжении и допустимом токе.

ЗАДАНИЕ 18

Вопрос 1 Дайте понятие об электроизмерительных приборах: их назначении и роли в развитии науки и техники. Дайте классификацию электроизмерительных приборов. Укажите условное обозначение электроизмерительных приборов.

Вопрос 2 Охарактеризуйте биполярный транзистор; его устройство, принцип действии и применение. Опишите схемы включения транзисторов. Дайте понятие о статических входных и выходных характеристиках транзистора.

ЗАДАНИЕ 19

Вопрос 1 Охарактеризуйте измерительные механизмы приборов магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, индукционной и других систем. Опишите измерение электрического сопротивления.

Вопрос 2 Опишите устройство и принцип действия вакуумного, газонаполненного и полупроводникового фотоэлементов. Охарактеризуйте фотодиоды, фототранзисторы, солнечные фотоэлементы; область их применения.

ЗАДАНИЕ 20

Вопрос 1 Охарактеризуйте измерение тока, напряжения и мощности. Опишите включение амперметра, вольтметра, ваттметра в электрическую цепь. Опишите способы расширения пределов измерения амперметров и вольтметров.

Вопрос 2 Опишите назначение и классификацию электронных усилителей. Дайте понятие о коэффициенте усиления усилителя. Опишите усилительный каскад: назначение элементов его схемы, принцип действия. Охарактеризуйте многокаскадные усилители. Опишите усилитель мощности.

ЗАДАНИЕ 21

Вопрос 1 Дайте общие сведения об электрических цепях. Охарактеризуйте источники и приемники электрической энергии. Дайте понятие об электродвижущей сил (ЭДС) источника и напряжении на его зажимах.

Вопрос 2 Охарактеризуйте назначение и применение электронных выпрямителей. Приведите структурную схему электронного выпрямителя.

ЗАДАНИЕ 22

Вопрос 1 Опишите последовательное, параллельное и смешанное соединение резисторов. Охарактеризуйте режимы работы электрических цепей (номинальный, холостого хода, короткого замыкания)

Вопрос 2 Охарактеризуйте сглаживающие фильтры; управляемые выпрямители; трехфазные выпрямители.

ЗАДАНИЕ 23

Вопрос 1 Опишите закон Ома для участка цепи и полной цепи. Дайте понятие об электрическом сопротивлении. Сформулируйте законы Кирхгофа.

Вопрос 2 Охарактеризуйте схемы выпрямления однофазного тока: однополупериодная, двухполупериодные – с выводом от средней точки и мостовая.

ЗАДАНИЕ 24

Вопрос 1 Запишите понятие об электромагнитной силе, действующей на проводник с током в магнитном поле. Охарактеризуйте взаимодействие параллельных проводников с токами. Опишите принцип действия электромагнитного реле.

Вопрос 2 Опишите фотоэлектронные явления: фотоэлектронная эмиссия, фотопроводимость полупроводников, фотогальванический эффект.

ЗАДАНИЕ 25

Вопрос 1 Сформулируйте понятие о переменном электрическом токе. Охарактеризуйте период, частоту, угловую частоту. Опишите максимальное, мгновенное и действующее значение переменного тока и напряжения; фазу и сдвиг фаз.

Вопрос 2 Запишите понятие о полевом транзисторе. Опишите тиристоры, их устройство, свойства, применение.

ЗАДАЧА 1

Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи с указанием сопротивлений резисторов приведена на соответствующем рисунке. Номер рисунка, заданные значения одного из напряжений или токов и величина, подлежащая определению, приведены в таблице 2. 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). Определить также мощность, потребляемую всей цепью, и расход электрической энергии цепью за 8 часов работы.

Пояснить с помощью логических рассуждений характер изменения электрической величины, заданной в таблице вариантов (увеличится, уменьшится, останется без изменения), если один из резисторов замкнуть накоротко или выключить из схемы. Характер действия с резистором и его номер указаны в таблице 2. При этом считать напряжение UАВ неизменным. При трудностях логических пояснений ответа можно выполнить расчет требуемой величины в измененной схеме и на основании сравнения ее в двух схемах дать ответ на вопрос.

Рисунок 1 Рисунок 2

Рисунок 3 Рисунок 4

Рисунок 5

ТАБЛИЦА 2 – Варианты заданий к задаче 1 домашней контрольной работы

Задача 2

Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, емкости), включенные последовательно. Схема цепи приведена на соответствующем рисунке. Номер рисунка и значения сопротивлений всех элементов, а также один дополнительный параметр заданы в таблице 3.

Начертить схему цепи и определить следующие величины, относящиеся к данной цепи и определить следующие величины, относящиеся к данной цепи, если они не заданы в таблице 3: 1) полное сопротивление z; 2) напряжение U, приложенное к цепи; 3) ток I; 4) угол сдвига фаз φ(по величине и знаку); 5) активную P, реактивную Q и полную S мощности цепи. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить ее построение. С помощью логических рассуждений пояснить характер изменения (увеличится, уменьшится, останется без изменения) тока, активной, реактивной мощности в цепи при увеличении частоты тока в два раза. Напряжение, приложенное к цепи, считать неизменным.

Примечание: В таблице 3 индексы буквенных обозначений следует понимать так: QL1 — реактивная мощность в первом индуктивном сопротивлении; QC1 — то же, но в емкостном сопротивлении; PR1 — активная мощность в первом активном сопротивлении; UR1, UL1, UC1 — падения напряжения соответственно в первом активном, индуктивном, первом емкостном сопротивлениях.

Рисунок 6 Рисунок 7

Рисунок 8 Рисунок 9

Рисунок 10 Рисунок 11

Рисунок 12 Рисунок 13

Рисунок 14 Рисунок 15

ТАБЛИЦА 3 — Варианты заданий к задаче 2 домашней контрольной работы

…

ОБРАЗЕЦ ВЫПОЛНЕНИЯ
ДОМАШНЕЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Вариант 31

1. Опишите влияние на человека микроклимата в производственных
условиях. Его нормирование

Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне помещения, т. е. в пространстве до 2 метров над уровнем пола. Благоприятный состав воздуха: N2 – 78%, О2 – 20,9%, Ar+Ne – 0.9%, CO2 – 0,03%, прочие газы – 0,01%.

…

ВОПРОСЫ ОБЯЗАТЕЛЬНОЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

  1.  Условные знаки и надписи при нанесении размеров на чертежах.

  2.  Основные способы нанесения размеров с учетом базовых поверхностей.

  3.  Геометрические построения. Сопряжения.

  4.  Проецирование. Методы проецирования.

  5.  Аксонометрические проекции. Прямоугольная изометрическая проекция.

  6.  Аксонометрические проекции. Косоугольная фронтальная диметрическая проекция.

  7.  Сечения. Классификация сечений. Вынесенные сечения и их расположение и обозначения.

  8.  Сечения. Классификация сечений. Наложенные сечения и их расположение и обозначения.

  9.  …

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ

Перечень теоретических вопросов

  1.  Назовите основные задачи дисциплины «Охрана труда», дайте определения основным понятиям.

  2.  Изложите основные законодательные и нормативные акты по охране труда в Республике Беларусь.

  3.  Объясните, что такое система стандартов безопасности труда. Изложите какова ее структура и виды стандартов.

  4.  Объясните, как расследуются и учитываются несчастные случаи на производстве.

…

Перечень практических заданий

  1.  Определите вид инструктажа.

  2.  Квалифицируйте травму.

  3.  Определите коэффициенты частоты и тяжести травматизма.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ