Расчётно-графические задания по электротехнике ТОЭ

Машиностроительное черчение
Единая система конструкторской
документации
Машиностроительные построения
Инженерная графика
Сборочный чертеж
Начертательная геометрия
Геометрические основы
построения чертежа
Конспект лекций по начертательной
геометрии
История искусства
Стили в искусстве Готика
Русский балетный театр
Русское изобразительное искусство
ТКМ
Материаловедение
Основы теории сплавов
Теория конструктивных материалов
Сопромат
Сопративление метериалов
Лабораторные работы
Задачи строительной механики
Лекции физика
Физика
Электричество
Магнетизм
Оптика
Электромагнетизм
Молекулярная физика
Лекции МАИ
Лекции МАИ часть 2
Диэлектрики
Квантовая механика
Физические законы механики
Электромагнитное взаимодействия
Атомные станции
Атомная энергетика
Экология энергетики
Атомная и ядерная физика
Теплотехника
Термодинамика
Билеты к экзамену по физике
Задачи физика электротехника
Решение задач по ядерной физике
Электростатика
Геометрическая оптика
Тепловое излучение
Основы теории сплавов
Теория относительности
Физические основы механики
Законы идеальных газов
Электростатика
Основы электротехники
Постоянный ток
Электромагнетизм
Оптика
Законы теплового излучения
Ядерная физика
Строение атома и молекул
Задачи математика
Математика
1 семестр
2 семестр
3 семестр
4 семестр
Интегралы
Лекции по высшей математике
Вычисление площадей в
декартовых координатах
Аналитическая геометрия
 
Информатика
Восстановление сети после аварии
Основные понятия и категории
информатики
Сетевые операционные системы

 

Сборник включает задания по дисциплине «Теоретические основы электротехники», являющейся базовой для специальности – электроснабжение промышленных предприятий. Содержание сборника отражает коллективный опыт преподавания курса ТОЭ на кафедре Электроснабжения промышленных предприятий. Учтён также опыт кафедр, теоретических основ электротехники и теории электрических цепей ведущих электротехнических вузов страны. Материал, используемый при составлении заданий, соответствует разделам действующей программы дисциплины «Теоретическая электротехника» для высших учебных заведений.

Большая часть заданий, включённых в сборник, опробована ранее при изучении дисциплин ТОЭ и ТЭ. В предлагаемом варианте расширена теоретическая база разделов включённых в задания. Количество расчётно-графических заданий, включённых в сборник, значительно больше, чем предусмотрено семестровыми рабочими планами. Предполагается, что отдельные задания или их части, не включённые в план текущего семестра, могут быть рекомендованы студентам для самостоятельной проработки и использоваться в качестве кафедрального задачника по указанным выше дисциплинам.

Порядок выполнения и требования к оформлению - расчётно – графических заданий

Методические указания содержат: задания к работе, рекомендации по их выполнению, необходимый теоретический материал и методические пояснения. Содержатся рекомендации по реализации расчётной части на основе персонального компьютера и стандартных программных средств.

Задание выполняется в следующей последовательности. Перед выполнением задания необходимо проработать соответствующий материал, используя для этого краткое изложение теоретических основ, предваряющих каждое задание. При необходимости следует использовать материал конкретной темы по основной учебной литературе и конспекты лекций. Особое внимание при этом следует обратить на обобщённые понятия и законы электромагнитных явлений, их математическую формулировку.

Введение

Расчёт электрического поля, усилий, энергии и электрических параметров простейших конструкций

Пример выполнения задания

Расчёт полной электрической энергии конденсатора

Определение выражения для электрической ёмкости конденсатора на единицу длины

Расчёт магнитной цепи с магнитопроводом постоянной магнитной проницаемости

Пример выполнения расчётно-графического задания

Законы Кирхгофа и расчёт резистивных электрических цепей

Второй закон Кирхгофа

Преобразования схемы звезда треугольник

Принцип наложения

Метод узловых напряжений

Метод эквивалентного генератора.

Пример выполнения расчётно – графического задания

Пример выполнения расчётно – графического задания часть 2

Расчет методом контурных токов

Расчет методом узловых напряжений

Расчет методом эквивалентного генератора

Расчет методом наложения

Часть первая. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

ЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Общие свойства

 Постоянный ток широко используется во многих отраслях техники. Его при­ме­няют в устройствах связи, приборах, электрооборудовании мобильных аг­ре­гатов и др.

 Совокупность источников, приемников электрической энергии и соединяю­щих их проводов называют электрической цепью.

 Источниками электрической энергии служат устройства, в которых происхо­дит преобразование различных видов энергии в электрическую. По виду преобра­зуемой энергии источники электрической энергии могут быть разделены на хими­ческие и физические. Химическими источниками электрической энергии принято называть устройства, вырабатывающие энергию за счет окислительно-восстанови­тельного процесса между химическими реагентами. К химическим источникам от­носятся первичные (гальванические элементы и батареи), вторич­ные (аккумуля­торы и аккумуляторные батареи) и резервные (при хранении элек­тролит никогда гальванически не связан с электродами), а также электрохимиче­ские генераторы (топливные элементы).

 Физическими источниками электрической энергии называют устройства, пре­образующие энергию механическую, тепловую, электромагнитную, световую энергию, энергию радиационного излучения, ядерного распада в электрическую. К физическим источникам относятся электромашинные генераторы (турбо-, гидро- и дизель-генераторы), термоэлектрические генераторы, термоэмиссион­ные преобра­зователи, МГД-генераторы, а также генераторы, преобразующие энергию солнеч­ного излучения и атомного распада.

 Приемники электрической энергии (электродвигатели, электрические печи, нагревательные приборы, лампы накаливания, резисторы и др.) преобра­зуют электрическую энергию в другие виды энергии.

 В электрической цепи источники и приемники соединяют проводами, кото­рые обеспечивают передачу электрической энергии от источников к прием­никам.

 Электрические цепи содержат:

 а) коммутационную аппаратуру для включения и отключения электриче­ского оборудования и устройств (переключатели, выключатели и др.);

 б) контрольно-измерительные приборы (амперметры, вольтметры и др.);

 в) аппаратуру защиты (плавкие предохранители, автоматы и др.).

 Рассмотрим простейшую электрическую цепь, состоящую из аккумулятора, фары автомобиля, выключателя, амперметра и соединительных проводов (рис. 1.1 а). Графическое изображение электрической цепи, в которой реальные элементы представлены их условными обозначениями (рис. 1.1 б), называется электриче­ской схемой.

Рис. 1.1

  Для упрощения изображения электрической цепи каждое электротехниче­ское устройство заменяют (по ГОСТ) его условным обозначением.

 На рис. 1.2 приведены условные обозначения источников и приемников постоянного тока: гальванического элемента (аккумулятора) (рис. 1.2 а), генера­тора постоянного тока (рис. 1.2 б), термопары (рис. 1.2 в), резистора (рис. 1.2 г), лампы накаливания (рис. 1.2 д), электрической печи (рис. 1.2 е).

  а) б) в) г) д) е)

Рис. 1.2

 Условные обозначения некоторых измерительных приборов и коммутирую­щих устройств представлены на рис. 1.3: амперметра (рис. 1.3 а), вольтметра (рис. 1.3 б), выключателя (рис. 1.3 в), предохранителя (рис. 1.3 г).

 Чтобы облегчить изучение процессов в электрической цепи, ее заменяют расчетной схемой, в которой все элементы или некоторые из них

Рис. 1.3

представлены так называемой схемой замещения. Схема замещения состоит из совокупности различных идеализи­рованных элементов, выбранных так, чтобы можно было описать физические процессы в реальном устройстве. В схемах замещения источники электри­ческой энергии, резисторы, индуктив­ные катушки и конденсаторы считаются элементами с сосредоточенными па­раметрами.

 Схемы замещения различных электротехнических устройств будут подробно рассмотрены в следующих параграфах.

Расчёт линейных электрических цепей при гармоническом (синусоидальном) воздействии

Основные законы электрических цепей в комплексной форме

Баланс активных мощностей

Пример выполнения расчётно-графического задания

Определение полного тока

Построить в выбранных масштабах для тока и напряжения векторные диаграммы

Баланс активных и реактивных мощностей

Расчёт трёхфазных электрических цепей

Пример выполнения расчётно-графического задания

Топографическая диаграмма напряжений

Формирование уравнений сложных r,L,C - цепей и расчёт установившегося гармонического (синусоидального) режима.

Метод узловых напряжений Метод эквивалентного генератора

Метод контурных токов пример выполнения задания

Решить задачу методом узловых напряжений

Решить задачу методом эквивалентного генератора

Включение цепи с резистором и конденсатором на постоянное напряжение (заряд конденсатора)

Цепи несинусоидального тока Причин отличия кривых токов и напряжений от синусоидальной формы несколько. Во-первых, в генераторах переменного тока кривая распределения магнитной индукции вдоль воздушного зазора из-за конструктивного несовершенства машин может отличаться от синусоиды. Это приводит к возникновению в обмотках несинусоидальной ЭДС. Отличие формы кривой ЭДС от синусоидальной нежелательное, и его стремятся уменьшить. Во-вторых, появление в цепи несинусоидальных токов и напряжений может быть связано с включением в цепь различных нелинейных элементов – нелинейных катушек, конденсаторов, выпрямителей и др. В-третьих, во многих электротехнических и радиотехнических устройствах используют источники сигналов – импульсов, у которых выходные напряжения и токи несинусоидальные. Форма импульсов может быть самой различной: пилообразной, прямоугольной и др. Наконец, применение в электротехнических устройствах источников синусоидальных ЭДС разной частоты вызывает появление несинусоидальных напряжений и токов

Нелинейные цепи постоянного и синусоидального тока В теории линейных цепей предполагается, что параметры всех сосредоточенных элементов: сопротивление резистора , индуктивность катушки , емкость конденсатора  – являются неизменными, не зависящими от токов и напряжений. Это предположение является идеализацией. В действительности параметры элементов в какой-то степени зависят от тока и напряжения. Поэтому параметры , и допустимо считать неизменными лишь в ограниченных пределах изменения токов и напряжений. Однако существует множество элементов и устройств, параметры которых существенно зависят от токов и напряжений. Такие элементы называются нелинейными, а цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, называется нелинейной.

Нелинейные цепи переменного тока с ферромагнитными элементами Нелинейные индуктивные элементы Нелинейная катушка представляет собой катушку, намотанную на замкнутый ферромагнитный сердечник, для которого зависимость магнитного потока в магнитопроводе от протекающего по обмотке тока нелинейная.