Контрольная работа №2 по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
для студентов ЭФ заочной формы обучения
выполним на заказ контрольные ТОЭ БНТУ Куцыло
Указания по выбору варианта
Вариант задания определяется по шифру студента в зачётной книжке. Двузначный шифр вида N10N1 является номером варианта, цифры N10 и N1 используются для выбора схем, искомых величин, для расчёта параметров элементов. Например, для шифра 25 цифры N10 = 2, N1 = 5.
Однозначный шифр вида N1 дополняется слева нулём, номер варианта
N10N1 = 0N1.
В трёхзначном шифре вида KN10N1 первая слева цифра K отбрасывается, номер варианта N10N1.
В начале решения каждой задачи нужно привести расчёт параметров, зависящих от N10 и N1, например, для N10N1=27 в задаче 1:
R1 = 40+N1 = 40+7 = 47 Ом;
L1 = 0,1+0,003N10 = 0,1+0,003·2 = 0,106 Гн и т.д.
Задача 1
Заданы:
схема электрической цепи, изображённая на рисунке:
для N1 = 0; 1; 2; 3 рис.1.1;
для N1 = 4; 5; 6 рис.1.2;
для N1 = 7; 8; 9 рис.1.3;
несинусоидальное фазное напряжение, представленное рядом Фурье:
uA = 200sin(ω(1)t+0°)+140sin(ω(3)t+180°)+80sin(ω(5)t+0°) В;
период несинусоидального напряжения T = 0,02 с;
параметры элементов:
R1, Ом
|
L1, Гн
|
C1, мкФ
|
40+N1
|
0,1+0,003N10
|
30–N1
|
R2, Ом
|
L2, Гн
|
R3, Ом
|
C3, мкФ
|
60–1,2N1
|
0,08+0,001N1
|
70+1,2N1
|
20+N10
|
Требуется:
-
Рассчитать действующие значения фазных и линейных напряжений и токов и тока в нейтральном проводе в заданной на рисунке схеме, т.е. при наличии нейтрального (нулевого) провода.
Для каждой из гармоник построить совмещённую векторную диаграмму напряжений и токов. Масштабы напряжения mu [В/мм] и тока mi [А/мм] являются независимыми и на всех диаграммах должны быть выбраны так, чтобы длина наибольшего вектора каждой из величин (напряжения и тока) составляла (50…60) мм.
-
Рассчитать действующие значения напряжения смещения нейтрали, фазных и линейных напряжений и токов при обрыве нейтрального (нулевого) провода.
Для каждой из гармоник построить совмещённую векторную диаграмму напряжений и токов. Масштабы напряжения mu [В/мм] и тока mi [А/мм] являются независимыми и на всех диаграммах должны быть выбраны так, чтобы длина наибольшего вектора каждой из величин (напряжения и тока) составляла (50…60) мм.
Задача 2
В электрической цепи в момент времени t = 0 происходит коммутация. Схему цепи выбрать по таблице 2.1.
Таблица 2.1
N1
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
схема на рис.
|
2.0
|
2.1
|
2.2
|
2.3
|
2.4
|
2.5
|
2.6
|
2.7
|
2.8
|
2.9
|
величина
|
i1
|
i2
|
i3
|
uL
|
uR3
|
uR2
|
i1
|
i2
|
i3
|
uC
|
Рассчитать указанную в таблице 2.1 величину двумя методами (классическим и операторным) и построить временную диаграмму рассчитанной величины (зависимость величины от времени) для интервала времени –2τ ≤ t ≤ 7τ, где τ – постоянная времени цепи.
Параметры элементов:
Е, В
|
R1, Ом
|
R2. Ом
|
R2.1, Ом
|
R2.2, Ом
|
R3, Ом
|
100+10N10+N1
|
20+2N1
|
40+N1
|
20+N1
|
20
|
30+10N10
|
L, Гн
|
C, мкФ
|
0,5+0,01(N10+N1)
|
100–(N10+N1)
|
Задача 3
В электрической цепи (рис. 3.1) источник с ЭДС e = 1000sin(ωt+0°) В при частоте f=50 Гц через линию электропередачи (Rл, Xл) питает нагрузку (Rн, Xн). В момент t=0 в конце линии происходит короткое замыкание, отображаемое замыканием контакта S1.
Заданы:
– полное сопротивление нагрузки Zн = (100+10N1) Ом;
– коэффициент мощности нагрузки cosφн = 0,8+0,008(N10+N1);
– полное сопротивление линии электропередачи Zл = (0,08+0,001N10)Zн Ом;
– отношение сопротивлений Xл/Rл = 5 для линии электропередачи.
Требуется:
-
выполнить расчёт исходного установившегося (до короткого замыкания) режима цепи и построить векторную диаграмму цепи, на которой показать четыре вектора: напряжение источника, напряжение нагрузки, напряжение на линии электропередачи и ток;
-
выполнить расчёт переходного процесса в линии электропередачи после короткого замыкания классическим методом. Дополнить векторную диаграмму исходного режима вектором установившегося тока короткого замыкания;
-
для первого периода короткого замыкания построить временную диаграмму тока короткого замыкания и его составляющих (установившейся и свободной). По диаграмме найти максимальный мгновенный ток короткого замыкания и сравнить его с амплитудой установившегося тока.
Задача 4
Заданы:
– схема нелинейной электрической цепи постоянного тока (рисунок 4.1);
– постоянная ЭДС источника E = (100+2N10+10N1) В;
– сопротивление линейного элемента R3 = (70+N10–N1) Ом;
– аппроксимации вольтамперных характеристик нелинейных элементов:
U1 = aI1+b(I1)2; I2 = cU2+d(U2)3.
Коэффициенты аппроксимации приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1_ Коэффициенты аппроксимации
а, В/А
|
b, В/А2
|
c, А/В
|
d, А/В3
|
10+0,1N1
|
20+0,1N10+0,1N1
|
(4+0,02N10+0,02N1)·10–3
|
(1,6+0,04N10–0,02N1)·10–6
|
Требуется:
– построить в одной системе координат вольтамперные характеристики I(U) нелинейных элементов электрической цепи и линейного элемента в диапазоне от 0 до 2,5 А и от 0 до 150 В. Характеристики строятся до достижения одного из предельных значений (или 2,5 А, или 150 В);
– выполнить методом последовательных приближений аналитический расчёт всех токов. Допускаемую погрешность расчёта принять равной 0,5 %;
– отметить на вольтамперных характеристиках элементов цепи точки, соответствующие рассчитанному режиму.
Задача 5
Требуется: рассчитать графически режим магнитной цепи (рис. 5.1) при постоянной магнитодвижущей силе для двух значений постоянного тока в обмотке (I', I").
Материал магнитной цепи – сталь 1211, кривая намагничивания которой приведена в таблице 5.1.
Таблица 5.1_Кривая намагничивания стали 1211
H, А/м
|
0
|
20
|
40
|
100
|
140
|
180
|
240
|
400
|
600
|
800
|
1000
|
1200
|
B, Тл
|
0
|
0,03
|
0,11
|
0,53
|
0,73
|
0,90
|
1,10
|
1,23
|
1,32
|
1,38
|
1,42
|
1,45
|
H, А/м
|
1400
|
1800
|
2200
|
2400
|
4000
|
8000
|
12000
|
B, Тл
|
1,48
|
1,54
|
1,57
|
1,59
|
1,64
|
1,75
|
1,83
|
График кривой намагничивания нужно привести в решении задачи.
Заданы:
– количество витков обмотки w = 1000;
– два значения постоянного тока в обмотке:
I' = (0,5+0,005N10–0,005N1) А;
I" = (1,4+0,005N10–0,005N1) А;
– средние длины ферромагнитных участков магнитной цепи:
l1 = 6 см;
l2 = l3 = (18+0,4N10) см;
– длина немагнитного зазора l0 = (0,95+0,01N10–0,005N1) мм;
– площади поперечных сечений участков магнитной цепи:
S2 = S3 = (6+0,05N10–0,02N1) см2;
S1 = 2S2.
Результаты расчёта записать в таблицу 5.2.
Таблица 5.2_Результаты расчёта для двух режимов
I, А
|
F, А
|
Uм1, А
|
Uмab, А
|
Uм3, А
|
Uм0, А
|
Φ1, мкВб
|
Φ2, мкВб
|
Φ3, мкВб
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначения величин в таблице 5.2:
I – ток в обмотке;
F – магнитодвижущая сила;
Uм1 – магнитное напряжение вдоль ферромагнитного участка длиной l1;
Uмab – магнитное напряжение между узлами магнитной цепи «a» и «b»;
Uм3 – магнитное напряжение вдоль ферромагнитного участка длиной l3;
Uм0 – магнитное напряжение вдоль немагнитного участка длиной l0;
Φ1, Φ2, Φ3 – магнитные потоки в ветвях магнитной цепи.