По выполнению практических занятий 12-22

Электротехника

 

Методические указания

По выполнению практических занятий 12-22

                                по специальности     

13.02.03.«Электрические станции, сети и системы»

 

2017

 

 

Методические указания

Рассмотрены и утверждены

На заседании цикловой комиссии

энергетического профиля

 

Протокол № _____ от «____» ___________ 2019 г.

 

Председатель комиссии ___________И.Ю.Камардин               

 

Методические указания составлены

в соответствии с рабочей программой

по дисциплине «Электротехника и            электроника»

по специальности 13.02.03.

      

_______________Л.В. Симон

 

Практическое занятие 12

 

 

Тема: «Расчет электрической цепи при смешанном соединении элементов (метод проводимости)»

Цели: 1.Получить навыки расчета электрической цепи при смешанном соединении элементов методом проводимости;

 2. Научиться строить векторную диаграмму.

 

Характер занятия: репродуктивный.

Форма организации занятия: индивидуальная.

Обеспечение занятия: методические указания, тетрадь для оформления практических занятий, письменные принадлежности, карточки с заданием, конспект.

Требования к знаниям и умениям студентов

 

Студент должен

знать:

- порядок решения задачи методом проводимости;

- правила построения диаграммы;

уметь:

-рассчитывать электрическую цепь при смешанном соединении элементов методом проводимости;

- строить векторную диаграмму.

 

Теория

Расчет электрической цепи при смешанном соединении элементов методом проводимости рассмотрим на примере

 

 

1. Определим активные и реактивные проводимости каждой ветви разветвления

      

        - X₃ с минусом, т.к. в ветви

 имеется емкость

2. Находим активную, реактивную и полную проводимости данного разветвления

3. Определим полное сопротивление разветвления

4. Определим активные и реактивные сопротивления разветвления

 

5. Перейдем к схеме с последовательным соединением сопротивлений, т.е. заменим разветвления эквивалентными сопротивлениями.

Если X_2-3 получилась с минусом, то X_2-3 – емкость.

А если с плюсом, то X₂₃ – индуктивность.

Начертим схему

 

 

 

6. Определим активное, реактивное и полное сопротивления цепи

7. Начертим получившую схему.

Если X получилась с плюсом, то будет индуктивность.

А если X с минусом, то – емкость.

 

8. Определим ток, протекающий по первому участку или ток в неразветвленной части цепи

9. Определим падение напряжения на 1 участке и на участке 2-3 (участке разветвления)

10. Определим токи в ветвях

11. Найдем сдвиги фаз между током I₂, I₃ и напряжением U₂₃

Определим сдвиги фаз между током и напряжением на первом участке

Определим сдвиг фаз между подаваемым напряжением и током в неразветвленной цепи

Порядок выполнения работы

1. Записать тему, цель, исходные данные своего варианта.

2. Определить активные и реактивные проводимости каждой ветви разветвления.

3. Определить активную, реактивную и полную проводимости разветвления.

4. Найти сопротивление разветвления.

5. Перейти от параллельного соединения к последовательному и определить активные и реактивные сопротивления разветвления.

6. Определить общее, активное, реактивное и полное сопротивления цепи.

7. Найти ток, протекающий по первому участку (ток в неразветвленной части цепи).

8.Определить напряжение на первом участке и на разветвлении.

9. Определить токи в ветвях.

10. Определить сдвиги фаз между:

а) током I₂, I₃ и напряжением U₂₃;

б) U₂₃ и током в неразветвленной части цепи;

в) между I и U на первом участке;

г) подаваемым напряжением и током в неразветвленной части цепи.

11. Построить векторную диаграмму в масштабе.

12. Сделать вывод.

13. Сдать работу преподавателю. 

 

Система оценки – пятибальная

 

Задание на расчет

 

 

                                                                        

 

№ варианта	U,B	Z1		Z2		Z3
		R1, Ом	X1, Ом	R2, Ом	X2, Ом	R3, Ом	X3, Ом
1	220	3	WL1=4	64	WL2=48	6
2	380	4	WL1=3	16		40	WL3=30
3	220	8		12		4	WL3=3
4	380	6	WL1=8	40	WL2=30	24
5	380	16		3	WL2=4	8
6	220	12		15		30	WL3=40
7	220	4	WL1=3	48	WL2=64	40
8	380	8		24		20	WL3=15
9	380	24	WL1=32	8		12	WL3=16
10	220	12		20	WL2=15	32
11	380	4	WL1=6	60	WL2=50	6	WL3=8
12	380	5		17	WL2=12	40
13	380	9		13	WL2=16	6
14	220	7	WL1=10	42		24	WL3=30
15	220	17	WL1=14	4		10	WL3=6
16	220	13		16		32

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Назвать порядок расчета электрической цепи при смешанном соединении элементов методом проводимости.

2. Какой порядок построения диаграммы?

 

 

список использованной литературы

 

1 Евдокимов Ф.Е. «Теоретические основы электротехники», Москва.

 «Высшая школа», 1999г.

 

 

Практическое занятие 13

 

 

Теория

 

Комплекс сопротивления состоит из двух частей: действительной и мнимой.

Действительная часть равна активному сопротивлению, мнимая часть равна реактивному сопротивлению.

Если реактивное сопротивление индуктивного характера, то берется со знаком «+», если емкостного, то со знаком «-».

Комплекс проводимости состоит из двух частей: действительной (активная проводимость) и мнимой (реактивная проводимость).

Если реактивная проводимость индуктивного характера, то берется со знаком «-», если емкостного, то со знаком «+».

Задание на расчет

№ варианта	U,B	Z1		Z2		Z3
		R1, Ом	X1, Ом	R2, Ом	X2, Ом	R3, Ом	X3, Ом
1	220	3	WL1=4	64	WL2=48	6
2	380	4	WL1=3	16		40	WL3=30
3	220	8		12		4	WL3=3
4	380	6	WL1=8	40	WL2=30	24
5	380	16		3	WL2=4	8
6	220	12		15		30	WL3=40
7	220	4	WL1=3	48	WL2=64	40
8	380	8		24		20	WL3=15
9	380	24	WL1=32	8		12	WL3=16
10	220	12		20	WL2=15	32
11	380	4	WL1=6	60	WL2=50	6	WL3=8
12	380	5		17	WL2=12	40
13	380	9		13	WL2=16	6
14	220	7	WL1=10	42		24	WL3=30
15	220	17	WL1=14	4		10	WL3=6
16	220	13		16		32

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое комплекс сопротивления, комплекс проводимости?

2. Записать и сформулировать закон Ома в комплексной форме.

3. Какой порядок расчета электрической цепи при смешанном соединении элементов символическим методом?

4. Правила построения диаграммы на комплексной плоскости.

 

 

список использованной литературы

 

1 Евдокимов Ф.Е. «Теоретические основы электротехники», Москва.

 «Высшая школа», 1999г.

 

 

Практическое занятие 14

 

 

Теория

Если токи в фазах равны и сдвиги фаз равны, то такая нагрузка будет называться симметричной

Пример решения задачи

                                                                             R_A=R_B=R_C

                                                            X_A=X_B=X_C

Порядок выполнения работы

1. Записать тему, цель, исходные данные своего варианта.

2. Решить задачу графоаналитическим методом:

а) Определить полные сопротивления каждой фазы.

б) Найти фазное напряжение.

в) Определить токи в каждой фазе.

г) Найти сдвиги фаз.

д) Построить векторную диаграмму и найти ток в нулевом проводе.

3. Решить задачу символическим методом:

а) Записать комплексы сопротивлений для каждой фазы.

б) Записать комплексы фазных направлений.

в) Определить комплексы токов для каждой фазы.

г) Найти ток в нулевом проводе.

д) Изобразить токи и напряжения в масштабе векторами на комплексной плоскости.

4. Сдать работу преподавателю.

 

Система оценки – пятибальная

 

Задание на расчет

 

 

                                                                                     I_A, I_B, I_C, I₀ -?

 

№ варианта	, Ом	, Ом	, Ом
1	18	26	10	380
2	6	7	15	127
3	8	7	13	220
4	14	8	16	127
5	20	10	35	380
6	40	45	15	400
7	10	6	2	220
8	15	20	16	127
9	16	10	22	380
10	12	15	29	400
11	9	26	10	380
12	4	7	4	220
13	3	10	6	127
14	6	2	10	220
15	16	30	42	400
16	8	15	9	220
17	10	8	3	127
18	16	18	9	127
19	9	12	24	380
20	16	10	28	220
21	12	10	19	380
22	4	10	13	380
23	16	4	12	220
24	8	10	4	127
25	3	3	7	127
26	10	28	12	380
27	16	32	40	380
28	10	12	4	127
29	10	24	14	220
30	30	20	30	380
31	10	20	10	220
32	8	2	10	220

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое симметричная нагрузка?

2. Назвать порядок расчета задачи.

3. Каковы правила построения векторной диаграммы и диаграммы на комплексной плоскости.

 

 

список использованной литературы

 

1 Евдокимов Ф.Е. «Теоретические основы электротехники», Москва.

 «Высшая школа», 1999г.

 

Практическое занятие 15

 

 

Теория

При несимметричной нагрузке имеется какое-либо неравенство: или не равны токи в фазах или сдвиги фаз, или и то и другое.

Комплекс мощности равен произведению комплекса напряжения на сопряженный комплекс тока

Состоит из двух частей: действительной (активная мощность) и мнимой (реактивная мощность)

 

Пример решения задачи

I Графоаналитический метод

Порядок расчета аналогичен порядку расчету графоаналитическим методом трехфазной цепи при симметричной нагрузке в практическом занятии № 15.

Только

Ток в нулевом проводе I₀ не должен быть равен нулю.

II Символический метод

Порядок расчета аналогичен порядку расчету символическим методом трехфазной цепи при симметричной нагрузке в практическом занятии № 15.

Порядок выполнения работы

1. Записать тему, цель, исходные данные своего варианта.

2. Решить задачу графоаналитическим методом:

а) Определить полные сопротивления каждой фазы.

б) Найти фазное напряжение.

в) Определить токи в каждой фазе.

г) Найти сдвиги фаз.

д) Построить векторную диаграмму и найти ток в нулевом проводе.

3. Решить задачу символическим методом:

а) Записать комплексы сопротивлений для каждой фазы.

б) Записать комплексы фазных напряжений.

в) Определить комплексы токов для каждой фазы.

г) Найти ток в нулевом проводе.

д) Изобразить токи и напряжения в масштабе векторами на комплексной плоскости.

4. Определить активную, реактивную и полную мощности.

5. Сдать работу преподавателю.

 

Система оценки – пятибальная

 

Задание на расчет

 

1 вариант   RA=8 Ом XA=6 Ом XB=11Ом RC=20 Ом UЛ=380 B I0=?	2 вариант     XA=12,7 Ом RB=25,4 Ом RC=10 Ом UЛ=380 B I0=?	3 вариант     RA=38 Ом RB=8 Ом XB=6 Ом XC=19 Ом  UЛ=380 B I0=?
4 вариант     XA=8 Ом RA=6 Ом XB=3 Ом RB=4 Ом XC=10 Ом  UЛ=380 B I0=?	5 вариант     XA=20 Ом XB=38 Ом RC=38 Ом UЛ=380 B I0=?	6 вариант     XA=12 Ом RA=16 Ом XB=16 Ом RB=12 Ом XC=20 Ом  UЛ=380 B I0=?

 

 

7 вариант     RA=10 Ом RB=3 Ом XB=4 Ом XC=10 Ом  UЛ=380 B I0=?	8 вариант     RA=10 Ом XB=10 Ом RC=8 Ом XC=6 Ом  UЛ=380 B I0=?	9 вариант   XA=10 Ом XB=8 Ом RC=6 Ом UЛ=380 B I0=?
10 вариант     RA=12 Ом XA=10 Ом RB=6 Ом XB=8 Ом XC=9 Ом  UЛ=380 B I0=?	11 вариант     XCA=30 Ом XLA=20 Ом XB=15 Ом XC=25 Ом  UЛ=380 B I0=?	12 вариант   RA=60 Ом RB=50 Ом XLC=45 Ом XCC=55 Ом UЛ=380 B I0=?
13 вариант   RA=12 Ом RB=14 Ом XB=16 Ом RC=15 Ом UЛ=380 B I0=?	14 вариант   XA=20 Ом RB=10 Ом XB=12 Ом XC=10 Ом  UЛ=380 B I0=?	15 вариант     RA=6 Ом XB=5 Ом RC=4 Ом XC=4 Ом  UЛ=380 B I0=?

 

 

16 вариант   RA=20 Ом XB=20 Ом XC=25 Ом  UЛ=380 B I0=?

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое несимметричная нагрузка?

2. Что представляет собой комплекс мощности?

3. Назвать порядок расчета задачи.

 

 

список использованной литературы

 

1 Евдокимов Ф.Е. «Теоретические основы электротехники», Москва.

 «Высшая школа», 1999г.

 

Практическое занятие 16

 

 

Тема: «Расчет трехфазной цепи при несимметричной нагрузке при соединении звездой, если »

Цели: 1.Получить навыки расчета трехфазной цепи при несимметричной нагрузке при соединении звездой с учетом сопротивления нулевого провода.

2. Построить векторную диаграмму на комплексной плоскости.

 

Характер занятия: репродуктивный.

Форма организации занятия: индивидуальная.

Обеспечение занятия: методические указания, тетрадь для оформления практических занятий, письменные принадлежности, карточки с заданием, конспект.

Требования к знаниям и умениям студентов

 

Студент должен

знать:

- порядок расчета данной задачи;

- формулы для расчета;

- порядок построения векторной диаграммы;

уметь:

- определять смещение нейтралей, фазные токи и ток в нулевом проводе;

- токи, напряжения и ЭДС изобразить векторами на комплексной плоскости.

 

Теория

Расчет трехфазной цепи при несимметричной нагрузке при соединении звездой с учетом сопротивления нулевого провода рассмотрим на примере

Решение:

1. Записываем комплексы фазных ЭДС источника

2. Определим комплексы проводимостей каждой фазы и нейтрали (они обратны комплексам сопротивлений)

 

3. Определим комплекс напряжения нейтралей по формуле:

4. Определим комплексы напряжений на каждом потребителе

5. Найдем токи в каждой фазе и ток в нулевом проводе

6. Построим векторную диаграмму на комплексной плоскости: на оси X – действительную часть, на оси Y – мнимую.

Сначала откладываем вектора фазных ЭДС, затем вектор напряжения нулевого провода, и соединяем конец этого вектора с концами векторов ЭДС.

В последнюю очередь откладываем вектора фазных токов и ток в нулевом проводе.

Порядок выполнения работы

1. Записать тему, цель, исходные данные своего варианта.

2. Записать комплексы фазных ЭДС источника.

3. Определить комплексы проводимостей каждой фазы и нейтрали.

4. Определить комплекс напряжения нейтрали.

5. Найти комплексы напряжений на каждом потребителе.

6. Определить токи в каждой фазе и ток в нулевом проводе.

7. Построить векторную диаграмму.

8. Сдать работу преподавателю.

 

Система оценки – пятибальная

 

Задание на расчет

 

 

 

№ варианта	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом
1	16+j8	10	8-j16	2+j1	220
2	4-j8	4+j8	5	1+j0,5	220
3	5+j4	5-j4	5	1-j0,5	380
4	5	8-j4	8+j4	1+j0,5	380
5	8+j3	8-j3	6	1+j1,5	220
6	16+j12	12-j16	16-j12	2	380
7	6+j8	8	6-j8	1+j2	380
8	17+j9	11	9-j17	3+j2	220
9	3+j4	3	4-j3	0,5-j1	220
10	4-j3	4	3+j4	0,5+j1	380
11	10	12-j9	9+j12	0,5-j2	220
12	18+j12	14-j18	18-j12	2	380
13	12	10-j2	9+j12	1-j2	220
14	5	4-j8	4+j8	1+j0,5	220
15	8+j6	10	-8j	2	220
16	16-j12	12-j16	6+j8	2	380
17	8-j16	16+j8	10	2+j1	380
18	14-j18	14+j18	15	11+j10,5	380
19	13+j4	3	4+j3	0,5+j0,5	380
20	8-j4	5	8+j4	1+j0,5	380
21	8-j6	10	8+j6	0,5-j1	380
22	4-j3	3+j4	J4	0,5+j2	380
23	8	8-j3	6+j3	1+j1,5	220
24	5-j4	8	8+j4	1+j0,5	220
25	10-j2	12	9+j12	1-j2	380
26	4-j8	5	4+j8	1+j0,5	220
27	16-j12	6+j8	12-j16	2	220
28	6+j8	12-j16	16+j12	1	220
29	8+j3	10	6-j3	1-j0,5	380
30	10+j2	9-j12	14	1+j1,5	380
31	8+j4	8-j10	14	1+j2	220
32	12	10+j2	9-j14	1+j0,5	380

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое комплекс проводимости?

2. Записать формулу напряжения смещения.

3. Записать формулы фазных токов и напряжений.

4. Назвать порядок расчета задачи.

 

 

список использованной литературы

 

1 Евдокимов Ф.Е. «Теоретические основы электротехники», Москва.

 «Высшая школа», 1999г.

 

Практическое занятие 17,18

 

 

Теория

Расчет трехфазной цепи при соединении потребителей треугольником рассмотрим на примере

 

Решение

I Графоаналитический метод

1. Находим фазное напряжение. При соединении треугольником фазное напряжение равно линейному.

 

2. Определим полные сопротивления каждой фазы

3. Определим токи в каждой фазе

4. Определим COSj и угол сдвига фаз между током и напряжением для каждой фазы

5. Находим полную мощность цепи и каждой фазы

6. Определим активную мощность каждой фазы и всей цепи

7. Определим реактивную мощность каждой фазы и всей цепи

8. По данным расчета строим векторную диаграмму в масштабе и определяем линейные токи.

Сначала проводим вектора фазных напряжений, затем относительно них вектора фазных токов.

Линейные токи получают путем суммирования векторов

Затем значения полученных векторов необходимо умножить на масштаб.

II Символический метод

1. Запишем комплексы фазных напряжений

2. Запишем комплексы сопротивлений каждой фазы

3. Определим комплексы токов каждой фазы

4. Определим комплексы линейных токов

5. Определим модули линейных токов и сравним значения токов рассчитанных графоаналитическим методом.

6. Определим комплекс мощности для каждой фазы и для всей цепи

7. Изобразим линейный и фазные токи и фазные напряжения на комплексной плоскости: на оси X – действительную часть, на оси Y – мнимую.

 

 

Порядок выполнения работы

1. Записать тему, цель, исходные данные своего варианта.

2. Решить задачу графоаналитическим методом:

а) Найти фазное напряжение.

б) Определить полные сопротивления каждой фазы.

 

в) Определить токи в каждой фазе.

г) Найти COSj и угол сдвига фаз между током и напряжением для каждой фазы.

д) Найти активную, реактивную и полную мощности цепи и каждой фазы.

е) Построить в масштабе векторную диаграмму.

3. Решить задачу символическим методом:

а) Записать комплексы фазных напряжений.

б) Записать комплексы сопротивлений каждой фазы.

в) Определить комплексы токов для каждой фазы.

г) Определить комплексы линейных токов.

д) Определить модули линейных токов и сравним значения токов рассчитанных графоаналитическим методом.

е) Найти комплексы мощности для каждой фазы и для всей цепи.

ж) Изобразить токи и напряжения на комплексной плоскости.

4. Сдать работу преподавателю.

 

Система оценки – пятибальная

 

Задание на расчет

 

1 вариант     UЛ=220 B

2 вариант     UЛ=220 B