Электротехника и электроника - контрольная работа (вариант 7) скачать бесплатно
Задача 1.
Дано (рис. 1):
U = 20 В
I1 = 20 A
Найти. В соответствии с заданием.
1. Расчет токов и напряжений.
Последовательно сворачиваем схему, заменя параллельно и последовательно включенные сопротивления на эквивалентные:
Последовательное соединение R3 и R4:
R34 = R3 + R4 = 4 + 6 = 10 (Ом), рис. а
Параллельное соединение R6 и R34:
R346 = R6* R34/(R6 + R34) = 15*10 /25 = 6 (Ом), рис. б
Последовательное соединение R346 и R5:
R3456 = R5 + R346 = 4 + 6 = 10 (Ом), рис. в
Параллельное соединение R2 и R3456:
R23456 = R2* R3456/(R2 + R3456) = 10*10 /20 = 5 (Ом), рис. г
Последовательное соединение R3456 и R1:
Rэкв = R1 + R23456 = 5 + 5 = 10 (Ом), рис. д
2. Токи и напряжения:
Uab = Rэ*I1 = 10*20 = 200 (В)
U1 = R1*I1 = 5*20 = 100 (В)
U23456 = I1*R23456 = 5*20 = 100 (В)
I2 = U23456/R2 = 100/10 = 10 (A)
I5 = U23456/R3456 = 100/10 = 10 (A)
U346 = I5*R346 = 10*6 = 60 (В)
I6 = U346/R6 = 60/15 = 4 (A)
I4 = I3 = U346/R34 = 60/10 = 6 (A)
3. Расход энергии.
W = P*T = U*I*T
W = P*T = Uab*I1*T = 200*20*10 = 40000 (Вт*ч) = 40 кВт*ч
4. Изменение I3 при удалении из схемы R6.
При удалении R6 сопротивление ветви, параллельной R2 увеличится до:
R345 = R5 + R3 + R4 = 14 (Ом)
Соответственно увеличится и эквивалентное сопротивление параллельных ветвей с 5 Ом до:
R2345 = R2*R345/(R2 + R345) =
= 10*14/24 = 5,83 (Ом)
Увеличится напряжение на параллельных ветвях:
U2345 = R2345*I1 = 5,83*20 = 116,6 (В)
И, наконец, ток I3 будет равен:
I3 = U2345/R345 = 116,6/14 = 8,33 (A), т.е. ток I3 увеличится.
Задача 2.
Дано:
R1 = 20 Ом, R2 = 10 Ом
xL1 = 10 Ом, xC1 = 50 Ом
Q = -640 вар
Найти. В соответствии с заданием.
1) Полное сопротивление цепи Z;
z =
x = xL1 - xC1 = 10 - 50 = -40 (Ом)
R = R1 + R2 = 20 + 10 = 30 (Ом)
3) силу тока в цепи;
Q = x*I2 = -40*I2= -640 → I =
2) напряжение, U приложенное к цепи;
U = z*I = 50*4 = 200 (В)
4) угол сдвига фаз φ (величину и знак);
φ = arctg(x/R) = arctg(-40/30) = -arctg(1,3333) = -53,13 (град.)
5) активную P, реактивную Q и полную S мощности, потребляемые цепью.
S = U*I = 200*4 = 800 (ВА)
P = S*cosφ = 800*0,6 = 480 (Вт)
Q = S*sinφ = -800*0,8 = -640 (вар, емкостн.)
6) Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и объяснить её построение.
Составляющие диаграммы:
Ur1 = R1*I = 20*4 = 80 (В)
UL1 = xL1*I = 10*4 = 40 (В)
Ur2 = R2*I = 10*4 = 40 (В)
UC1 = xC1*I = 50*4 = 200 (В)
Построение начинаем с напряжения U. Под уголом φ к нему изображаем вектор тока I.
Вектора Ur1 и Ur2 откладываем в том же направлении, что и ток I.
Из конца вектора Ur1 под углом 90 град. против часовой стрелки в сторону отставния откладываем вектор UL1 (ток отстает от напряжения на 90 град.).
Далее из конца вектор UL1 строим вектор Ur2, а из его конца - вектор UC1 под углом также 90 град, но по часовой стрелке (ток опережает напряжение).
Замыкающий вектор с координатами [0, конец вектора UC1] - искомый вектор напряжения U.
7) С помощью логических рассуждений пояснить, как изменится ток в цепи и угол сдвига фаз, если частоту тока увеличить вдвое. Напряжение, приложенное к цепи, считать неизменным.
С увеличением частоты вдвое индуктивное сопротивление вораздет в два раза, а емкостное во столько же уменьшится.
Емкостной характер цепи сохраниться, но полное сопротивление уменьшится, и, следовательно, ток возрастет.
Задача 4.
Дано: Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
cosφном = 0,84
ηном = 0,86
Iном = 21 А
∑Р = 1,62 кВт
Мном = 97,5 Н*м
Ммакс = 176 Н*м
Мпуск = 117 Н*м
f2 = 1 Гц
Определить:В соответствии с заданием.
1. Параметры двигателя:
Номинальная мощность:
ηном = →
Pном = округлили до типовой
мощности
Номинальное напряжение:
Полная мощность:
S1 =
Кратности моментов:
Ммакс/Мном = 176/97,5 = 1,81
Мпуск/Мном = 117/97,5 = 1,2
Скольжение:
sном = f2/f1 = 1/50 = 0,02
Номинальная скорость:
2. Пояснить получение вращающегося магнитного поля в асинхронном двигателе.
Асинхронный электродвигатель конструктивно имеет две основные части - статор и ротор. В статоре расположена распределенная трехфазная обмотка, которая подключается к трехфазному источнику питания.Обмотка в простейшем случае состоит из трех фазных катушек, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению друг к другу на 120° (т.е. распределены в пространстве). Фазные катушки соединяют между собой по схемам звезда, либо треугольник.
Благодаря тому, что и катушки имеют пространственный сдвиг, а питающее напряжение фаз - временной сдвиг, результирующее магнитное поле статора оказывается вращащимся (вектор поля будет перемещатся по окружности переходя из одной фазы в другую) и увлекая за собой ротор в котором будет наводится ЭДС и возникать ток.
Теория.
1. Опишите устройство фотоэлементов с внешним фотоэффектом, принцип действия. Приведите их характеристики и укажите применение.
Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект наблюдается в твердых телах (металлах, полупроводниках, диэлектриках), а также в газах.
В частности - испускание электронов по действием светового потока используется в фотоэлементах и, в частности, в вакуумном фотоэлементе. Он состоит из стеклянного баллона, покрытого изнутри с одной стороны цезием (элемент с малой работой выхода) - катод. В центре баллона располагается кольцо - анод. В баллоневакуум.
Под действием света, попадающего в фотоэлемент через специальное окно из катода выбиваются электроны. Электрическое поле направляет электроны на анод. Чем больше света, тем больше ток в фотоэлементе.
На этом принципе разработаны фотоэлементы внешнего фотоэффекта, которые нашли применение:
- в пленочных киноустановках для воспроизведения звука;
- передача информации на расстояние (фототелегрф, фототелефон);
- в измерительной технике и, в частности, для точного измерения силы света в определенном диапазоне длин волн (набор светофильтров);
- автоматика (фотореле).
В настоящее время такие фотоэлементы практически вытеснены фотоэлементами с внутренним фотоэфектом. За исключением, пожалуй, точных измерений.
Задача 7.
Дано:
Ро = 100 Вт
Uo = 40 В
Напряжение на вторичной обмотке питающего трансформатора:
U2 = 1,11Ud = 1,11*40 = 44,4 (В)
Uобр = *U2 = 1,41*44,4 = 62,6 (В)
Средний ток диода:
Iср = Id/2 = 2,5/2 = 1,25 (A)
Id = Pd/Ud = 100/40 = 2,5 (A)
К установке принимаем V1-4 типа Д214Б с параметрами:
- Iдоп - 2A>Iср = 1,25A
- Uобр.макс = 200 В >Uобр = 62,6 В
Задача 8.
Выполнить арифметические действия в двоичной системе счисления и произвести проверку, переведя ответ из двоичной в десятичную систему счисления
1. Сложить.
Переводим слагаемые в двоичную систему через последовательное деление на основание (2) до остатка.
73:2 = 36 (1)
36:2 = 18(0)
18:2 = 9(0)
9:2 = 4 (1)
4:2 = 2 (0)
2:2 = 1 (0)
1:2 = 0 (1)
Снизу вверх числа в скобках и есть 732. Аналогично переводим и остальные десятичные числа.
73 → 1001001; 44 →101100
1001001
+
0101100
1110101→ 117
Проверка: 1110101→26 + 25+ 24+ 22+ 20= 117
2. Вычесть:
91 → 1011011; 28→11100
1011011
-
0011100
0111111→ 63
Проверка: 0111111→ 25 + 24 + 23 +22 + 21 + 20 = 63
3. Умножить:
27 → 11011; 5→101
11011
*
101 = 0011011
+
11011(сдвиг на два разряда влево)
10000111 →135
Проверка: 10000111 → 27 +22 + 21 + 20 = 135
4. Разделить:
Делимое больше делителя. Правила деления аналогичны делению в десятичной системе и сводятся к выполнению умножений, вычитаний и сдвигов. Графически и текстом сложно изобразить процесс, приводим результат.
70 → 1000110; 7→111
1000110 : 111 → 1010
Проверка: 1010→ 23 + 21 = 10
