Теоретические основы электротехники для студентов ЭФ заочной формы обучения

Нет ответов
admin
Аватар пользователя admin
Offline
Создано: 20/08/2012

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:

  1. 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.

  1. 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 = 1000sint+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:

  1. 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;
  2. выполнить расчёт переходного процесса в линии электропередачи после короткого замыкания классическим методом. Дополнить векторную диаграмму исходного режима вектором установившегося тока короткого замыкания;
  3. 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.