Департамент образования и науки Костромской области Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Костромской энергетический техникум имени Ф.В. Чижова» ОГБПОУ «КЭТ им. Ф.В. Чижова» Методические рекомендации по выполнению контрольных работ ОП. 02 Электротехника и электроника Специальность: 13.02.03 Электрические станции, сети и системы базовой подготовки Кострома, 2019 ОДОБРЕНО Протоколом заседания ПЦК от ________________№ ____ Председатель ПЦК ____________ подпись председателя ПЦК УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по УиНМР ОГБПОУ «КЭТ им. Ф.В.Чижова» _________________ ___ ________________2019 г. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ разработаны на основании ФГОС по специальности среднего профессионального образования 13.02. 03 Электрические станции, сети и системы, положения о выполнении и рецензировании контрольных работ на заочном отделении областного государственного бюджетного профессионального образовательного учреждения «Костромской энергетический техникум им. Ф.В.Чижова» Организация-разработчик: ОГБПОУ «Костромской энергетический техникум им. Ф.В.Чижова» Разработчик: Симонов А.В. 1. Методические указания по выполнению контрольных работ 1. Цель и задачи контрольной работы, ее место в изучении дисциплины Контрольная работа является одним из видов самостоятельной учебной работы студентов-заочников, формой контроля освоения ими учебного материала по дисциплине «Электротехника», уровня знаний, умений и навыков. Выполнение контрольной работы формирует учебно-исследовательские навыки, закрепляет умение самостоятельно работать с первоисточниками, помогает усвоению важных разделов основного курса и программ дополнительного образования. Контрольная работа представляет собой систематическое, достаточно полное изложение соответствующей темы учебной дисциплины на основе указанных источников и/или решение задач. Цели проведения контрольной работы: – проверка и оценка знаний студентов, – получение информации о характере их познавательной деятельности, уровне самостоятельности и активности, об эффективности форм и методов учебной деятельности. 2. Порядок выбора варианта контрольной работы По последней цифре шифра студента. Например, шифр – 487. Это значит, что номер варианта контрольной работы – 7. 3. Структура контрольной работы В работе указывается тема, план выполнения, список литературы (источники за последние 5 лет). 4. Требования к оформлению контрольной работы Письменная контрольная работа оформляется студентом разборчиво, на листах с полями или в тетради. Титульный лист письменной домашней контрольной работы оформляется в соответствии с приложением 1 Положения о выполнении и рецензировании контрольных работ на заочном отделении. Объем домашней контрольной работы в печатной форме – 10-12 страниц машинописного текста формата А-4, шрифт Times New Roman, 14 пт; интервал - полуторный. Поля: верхнее, нижнее – 20 мм, левое – 30 мм, правое - 15 мм. Все чертежи, графики, рисунки и таблицы должны быть подписаны. Жирным шрифтом оформляются только заголовки. Нумерация страниц начинается с третьей страницы (обложка и оглавление не нумеруются). На проверку сдается печатный вариант. 5. Порядок представления контрольной работы в техникум Домашняя контрольная работа предоставляется на отделение в соответствии с учебным графиком до начала лабораторно-экзаменационной сессии. Справка-вызов на сессию выдаётся студенту после сдачи ДКР на отделение и её регистрации в журнале. Контрольная работа №1. 6. Варианты контрольной работы Таблица 1 Последняя цифра шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6.1. Теоретические вопросы Таблица 2 Вариант Номера теоретических вопросов Номера задач 1 1; 11 1; 2; 3 2 2; 12 1; 2; 3 3 3; 13 1; 2; 3 4 4; 14 1; 2; 3 5 5; 15 1; 2; 3 6 6; 16 1; 2; 4 7 7; 17 1; 2; 4 8 8; 18 1; 2; 4 9 9; 19 1; 2; 4 10 10; 20 1; 2; 4 1. Электрическая цепь постоянного тока: элементы цепи, их условно-графическое изображение согласно ГОСТ. 2. Электрический ток; сила тока. Электродвижущая сила источника (э.д.с.) – пояснить физический смысл этих величин, единицы измерения. 3. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи. 4. Электрическое сопротивление проводников, электрическая мощность, электрическая энергия – объяснить физический смысл этих величин, привести расчетные формулы, единицы измерения. 5. Поясните явление электромагнитной индукции. Приведите формулы э.д.с. индукции, возникающей в проводнике и замкнутом контуре. Практическое применение явления электромагнитной индукции. 6. Устройство, принцип работы однофазного генератора переменного синусоидального тока. График тока, параметры переменного синусоидального тока. 7. Расчет цепи переменного тока с последовательно соединенными активным сопротивлением и индуктивностью. Векторные диаграммы, треугольники мощностей и сопротивлений. 8. Устройство и принцип действия трехфазного генератора. Соединение обмоток статора звездой и треугольником. Напряжения фазные и линейные, соотношение между ними. 9. Устройство, принцип действия однофазного трансформатора, его параметры (коэффициент трансформации, э.д.с обмоток), схема. Трехфазные трансформаторы. 10. Автотрансформаторы, измерительные трансформаторы. 11. Устройство, принцип работы асинхронного трехфазного электродвигателя. Частота вращения магнитного поля. Скольжение. 12. Устройство, принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором. 13. Устройство, принцип действия и область применения электрических машин постоянного тока. 14. Классификация электроизмерительных приборов. Классы точности. Расширение пределов измерения. Погрешности измерения. 15. Измерение силы тока, напряжения, мощности, электрической энергии. Схемы включения приборов при измерении этих величин. 16. Виды проводимости полупроводников. Полупроводниковые диоды. 17. Транзисторы. Тиристоры. Устройство, типы, применение в промышленной электронике. 18. Классификация выпрямителей. Однофазный однополупериодный выпрямитель. 19. Двухполупериодный выпрямитель с выводом нулевой точки. Мостовая схема. 20. Трёхфазный выпрямитель. Электрические фильтры. 6.2. Задачи Задача 1 Цепь постоянного тока содержит шесть резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи и значения резисторов указаны на соответствующем рисунке. Номер рисунка и величина одного из заданных токов или напряжений приведена в таблице 3. Индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует указанное напряжение. Например, через резистор R5 проходит ток I5 и на нем действует напряжение U5. Определить: 1) эквивалентное сопротивление цепи относительно вводов АВ; 2) ток в каждом резисторе; 3) напряжение на каждом резисторе; 4) расход электрической энергии цепью за 10 часов. Таблица 3 Номер вариантов Номера рисунков Задаваемая величина 1 1 I4 = 6A 2 1 U2 = 100B 3 1 I2 = 10A 4 2 UAB = 30B 5 2 I1 = 1,08A 6 2 U1 = 10,8B 7 3 I1 = 3,6А 8 3 U5 = 21,6B 9 3 I3 = 10,8A 10 3 U6 = 108B Рис.1 Рис.2 Рис.3 Задача 2. Опишите назначение, особенности конструкции и правила эксплуатации прибора по условным обозначениям, нанесенным на шкалу. Таблица 4 Номер варианта Обозначение на шкале прибора 1 V 2,5 ~ А 2 A 1,0 ― В 3 A 4,0 ~ Б 4 Wh 4,0 Б 5 A 2,5 А 6 V 0,5 ― Б 7 W 4,0 Б 8 V 2,5 ― В 9 A 0,5 ― В 10 V 2,5 В Задача 3 (варианты 1 – 5). Производственное помещение освещается лампами накаливания. Лампы включены звездой с нулевым проводом в трехфазную четырехпроводную сеть в соответствии с рисунком 4. Линейное напряжение сети равно UНОМ. В фазы А, В и С включены соответственно nA, nB и nC ламп мощностью каждая РЛ. Определить линейные токи в проводниках линии и начертить в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов, из которой графически найти ток нулевого провода. Вычислить мощность, потребляемую каждой фазой и всей цепью. Заданные величины даны в таблице 5. Таблица 5 Вариант UНОМ nA, шт nВ, шт nС, шт РЛ, Вт 1 380 50 30 20 300 2 220 30 25 15 200 3 380 40 50 20 500 4 220 60 40 50 200 5 380 20 30 25 500 Рис. 4 Указания: 1) Линейные (фазные) токи определяются по формуле: , где , . 2) Суммарная мощность всех ламп в цепи . Задача 4 (варианты 6-10). Три активных сопротивления RAB, RBC и RCA соединили в треугольник и включили в трехпроводную сеть с линейным напряжением UНОМ. Начертить схему цепи и определить фазные токи и потребляемую цепью активную мощность в нормальном режиме. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи, из которой графически найти линейные токи. Данные для своего варианта принять из таблицы 6. На схеме покажите фазные и линейные токи. Таблица 6 Вариант RAB, Ом R BC, Ом RCA, Ом Uном, В 6 11 22 44 220 7 30 15 60 660 8 76 38 19 380 9 44 88 22 220 10 19 38 38 380 Рис. 5 Указания: 1) Линейные токи определяются из следующих уравнений, записанных в векторной форме 2) Активная мощность Р равна сумме активных мощностей трех фаз т.е. 6.3. Методические указания к выполнению контрольной работы Пример методики решения задачи №1. «Расчет цепей постоянного тока» Для схемы, приведенной на рисунке 6, заданы сопротивления резисторов и ток I4 в резисторе R4. Определить: 1.эквивалентное сопротивление цепи RAB, 2. токи в каждом резисторе, 3. напряжение UAB, приложенное к цепи. Рис. 6 Решение. Задача относится к теме «Электрические цепи постоянного тока». После усвоения условия задачи приводим поэтапное решение, предварительно обозначив стрелкой направление тока в каждом резисторе. Индекс тока должен соответствовать номеру резистора, по которому он проходит. 1. Расчет эквивалентного сопротивления цепи. 1.1. Определяем общее сопротивление разветвления R2, R3. Резисторы соединены параллельно, поэтому Теперь схема принимает вид, показанный на рисунке 7. Рис. 7 1.2 Резисторы R2,3 и R5 соединены последовательно, их общее сопротивление Соответствующая схема приведена на рисунке 8. Рис. 8 1.3. Резисторы R2,3,5 и R4 соединены параллельно, их общее сопротивление Теперь схема цепи имеет вид, приведенный на рисунке 9. Рис. 9 1.4. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи (Рис. 10). Рис. 10 2.Определение токов в резисторах 2.1. Зная силу тока I4, находим напряжение на резисторе R4: Это же напряжение приложено к резисторам R2,3 +R5 (рис. 8). Поэтому ток в резисторе R5 2.2 Находим падение напряжения на резисторе R5: Поэтому напряжение на резисторах R2 и R3: 2.3 Определяем токи в резисторах R2 и R3 : ; Применяя закономерности параллельного соединения резисторов, находим ток в резисторе R1: 2.4. Вычисляем падение напряжения на резисторе R1: 3. Находим напряжение UAB, приложенное ко всей цепи: или Пример решения задачи №2 «Электроизмерительные приборы». На шкале прибора имеются следующие условные обозначения: V; 2,5; ; ; ; ; Б. Что они обозначают? Решение. Это значит, что этот прибор – вольтметр; погрешность при измерении (класс точности) 2,5 %; род тока – постоянный и переменный; электромагнитная электрическая система; вертикальная установка; изоляция испытана на напряжение 2 кВ; прибор предназначен для установки в закрытых неотапливаемых помещениях. Пример решения задач №3, 4 «Соединение электроприемников в трехфазной цепи звездой и треугольником». Решение задач этой группы требует знания учебного материала темы «Трехфазные электрические цепи». Необходимо знать способы соединения обмоток трехфазного генератора – звездой и треугольником; понимать отличие линейных и фазных напряжений; знать соотношение между ними; уметь рассчитывать трехфазные цепи при соединении потребителей звездой и треугольником; уметь строить векторные диаграммы токов и напряжений при равномерной и неравномерной нагрузках. Для пояснения методики решения задач при расчете трехфазных цепей приведены примеры 4 и 5. Пример 3. В четырехпроводную трехфазную цепь (Рис. 11) включена активная нагрузка – лампы накаливания. Линейное напряжение сети UЛ НОМ = 380В. В фазы А; В; С включены лампы мощностью 200 Вт. В фазу А – 15 ламп. nА = 15. В фазу В – 35 ламп, nВ = 35; В фазу С = 40 ламп. nС = 40. Определить линейные токи, построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений, из которой графически определить ток в нулевом проводе, вычислить мощность, потребляемую всей цепью. Рис. 11 1. Определяем фазное напряжение на потребителях 2. Определяем фазные токи (они же линейные) IФ = IЛ. , где РЛ – мощность одной лампы, Вт; n – их количество в каждой фазе. 3. Определяем мощность трехфазной цепи. 4. Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току и по напряжению: по току 1см = 10А. по напряжению 1 см = 40В. Вектора фазных напряжений UA, UB, UC строим со сдвигом фаз 120О. Фазные токи совпадают по фазе с фазными напряжениями, угол сдвига фаз φ = 0, так как нагрузка чисто активная, лампы накаливания. Длина векторов фазных напряжений UA = UB = UC = 220 B составит 220/40 = 5,5 см. Длина вектора тока IA = 13,64 / 10 = 1,36 см. Длина вектора тока IB = 31,8 / 10 = 3,18 см. Длина вектора тока IС = 36,3 / 10 = 3,63 см. Ток в нулевом проводе I0 равен геометрической сумме трех фазных токов. Измеряя длину вектора тока I0 , получаем 1,2 см, значит I0 = 1,2·10 = 12 А. Векторная диаграмма представлена на рисунке 12. Рис. 12 Пример 4. Три сопротивления RAB, RBC, RCA соединили в треугольник и включили в трехфазную сеть с линейным напряжением UЛ НОМ = 380 В. В фазах нагрузки протекают токи IAB, IBC, ICA – это фазные токи IФ (рис. 13). Начертить схему цепи, на схеме показать токи фазные и линейные. Определить: 1. Токи фазные 2. Потребляемую цепью активную мощность 3. Начертить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений, на которой графически определить линейные токи IA, IB, IC. 4. Определить те же величины в аварийном режиме (например, отключился линейный провод В), и начертить векторную диаграмму цепи, на которой так же графически найти линейные токи. RAB = 50 Oм. RBC = 40 Oм RCA = 20 Oм Рис. 13 Решение: 1. Определяем фазные токи. При соединении треугольником UЛ = UФ. 2. Мощность трехфазной цепи 3. Для определения линейных токов построим векторную диаграмму токов и напряжений; для чего выбираем масштабы: по току – 1 см = 2 А, по напряжению 1 см = 50 В. Затем в принятом масштабе откладываем векторы фазных напряжений (они же линейные) UAB, UBC, UCA под углом 1200 относительно друг друга. Длина векторов 380 / 50 = 7,6 см. Затем откладываем векторы фазных токов IAB, IBC, ICA, совпадающие по фазе с напряжением, угол сдвига фаз φ = 0, т.к. нагрузка активная. Длина вектора тока IAB = 7,6 / 2 = 3,8 см. Длина вектора тока IBС = 9,5 / 2 = 4,7 см. Длина вектора тока IСА = 19 / 2 = 9,5 см. Затем строим векторы линейных токов IA, IB, IC на основании известных уравнений. ; ; Вектор линейного тока равен геометрической разности векторов соответствующих фазных токов. Измеряя длины векторов линейных токов и пользуясь масштабом, находим их значения: IA = 11,7 см · 2 = 23,4 А IВ = 8,5 см · 2 = 17 А IС = 10,5 см · 2 = 21 А Векторная диаграмма показана на рисунке 14. Рис. 14 Литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники: Учеб. для сред. спец. учеб. заведений. – 8-е изд., стереотип. – М.: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 2014. 2. Немцов М,В, Немцова М.Л. Электротехника и электроника, учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. Издательский центр «Академия», 2017г. 3. Ярочкина Г.В. Электротехника. Рабочая тетрадь. – Академия, 2014. – 96 с. 4.Материалы ресурсов интернета (электроинформационные сайты) http://elektroshema.ucoz.ru/index/inform/0-2. http://elektroshema.ucoz.ru/index/katalog_ehlektroskhem/0-10. http://elektroshema.ucoz.ru/index/katalog_spravochnykh_materialov/0-5.