Задачи по электротехники

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Ноября 2011 в 14:59, контрольная работа

Краткое описание

Решения нескольких задач контрольной работы по электротехники

Содержимое работы - 1 файл

Задача с 1 по 4.doc

— 667.50 Кб (Скачать файл)

Задача 1 

      Цепь  постоянного тока содержит резисторы, соединенные смешанно. Схема цепи с указанием резисторов приведена  на рисунке 1.1. Всюду индекс тока или  напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует  это напряжение. Например, через резистор проходит ток и на нем действует напряжение .

Дано:

       В, Ом, Ом, Ом, Ом, Ом, Ом.

Определить: токи во всех элементах и напряжения на элементах схемы, мощность, потребляемую всей цепью, а также расход электрической энергии цепью за 6 часов работы.

Решение:

      
 

                  Рис. 1.1.                     Рис. 1.2. 

      Рассмотрим  последовательное соединение резисторов и (рис. 1.1). Найдем их общее (эквивалентное) сопротивление:

Ом.

      Рассмотрим  новую схему цепи с учетом полученного  элемента (рис. 1.2). Резисторы и соединены параллельно, поэтому их эквивалентное сопротивление можно найти следующим образом:

,

Ом.

      Рассмотрим  схему с учетом найденного сопротивления  (рис. 1.3). Резисторы и соединены последовательно, поэтому их эквивалентное сопротивление будет равно:

Ом. 

         
 

                        Рис. 1.3.      Рис. 1.4.

      Рассмотрим  схему с учетом найденного сопротивления  (рис. 1.4). Резисторы и соединены параллельно, следовательно, можно найти их общее сопротивление:

, 

Ом.

      В итоге получаем простейшую схему  электрической цепи с последовательным соединением резисторов и (рис. 1.5), поэтому их общее сопротивление, которое также является и общим сопротивлением всей цепи АВ, будет равно:

Ом. 

  
 

                     Рис. 1.5.      Рис. 1.6. 

      Зная  сопротивление  Ом и напряжение В, то по закону Ома можно найти силу тока , проходящего через резистор :

А.

      Так как резисторы  и соединены параллельно, то напряжения на них равны Ом, следовательно можно найти силу тока в резисторе :

А.

      Так как резистор - это последовательное соединение резисторов и , через которые протекает один общий ток (см. рис. 1.6), то А.

      По  закону Ома, зная сопротивление элемента и силу тока, проходящего через  него, можно найти напряжение на этом элементе, следовательно:

В,   
В.

      Рассмотрим  узел 1 нашей электрической цепи (рис. 7). По первому закону Кирхгофа:

А. 

 
 

                         Рис. 1.7.           Рис. 1.8.

      Так как резисторы  и соединены параллельно (см. рис. 1.4), то напряжения на них будут одинаковы: , а так как резистор - это последовательное соединение резисторов и (см. рис. 1.3 и 1.8), то токи, проходящие через эти элементы также будут одинаковы, то есть: А.

      В итоге получаем, что:

В.

      Зная  напряжение на элементе , можно найти величину проходящего через него тока:

А.

      По  первому закону Кирхгофа, с учетом рисунков 1.5 и 1.9, имеем: , а так как элемент - это параллельное соединение элементов и (см. рис. 1.9), то:

А. 

Рис. 1.9. 

      Зная  величину тока, проходящего через  резистор , можно определить напряжение на нем:

В.

      Зная  величину тока и общее сопротивление всей цепи АВ, определяем ее общее напряжение:

В.

      Далее определяем мощность электрической  цепи АВ:

Вт.

      Зная  мощность электрической цепи, можно определить расход электрической энергии данной цепью за 6 часов работы:

Вт ч или 
кВт ч.
 

Ответ:

      - токи в элементах цепи: А, А, А, А, А;

      - напряжения на всех элементах  схемы:  В, В, В, В, В, В;

      - мощность, потребляемая всей цепью:  Вт;

      - расход электроэнергии цепью  за 6 часов работы: кВт ч. 
 
 

Задача 2 

      В трехфазную сеть включили треугольником  несимметричную нагрузку: в фазу АВ – резистор с сопротивлением Ом; в фазу ВС – индуктивную катушку с активным сопротивлением Ом и индуктивностью мГц; в фазу СА – резистор с сопротивлением Ом (рис. 2.1). Частота сети Гц. Линейное напряжение В.

      Определить фазные токи , , ; активную, реактивную и полную мощности трехфазной цепи.

      Расчетное значение округлить до целого числа. Построить векторную диаграмму и по ней определить линейные токи , , . 

Решение:

Дано:

       Ом, Ом, мГц, Ом, Гц, В.

Определить:

       , , , , , , , , . 

Рис. 2.1. 

      При соединении потребителей треугольником  выполняется соотношение:

В.

      Определяем  сопротивление индуктивного элемента в фазе ВС:

Ом.

      Определяем  полное сопротивление фазы ВС:

Ом.

      Определяем  фазные токи:

А;

А;

А.

      Определим активные мощности каждой из фаз:

Вт или 
кВт;

Вт  или 
кВт;

Вт  или 
кВт.

      Определяем  активную мощность трехфазной цепи:

Вт или 
кВт.

      Определим реактивные мощности каждой из фаз:

,  
;

ВАр или 
кВАр;

,  
.

      Определим реактивную мощность всей цепи:

 кВАр.

      Определяем  полную мощность трехфазной цепи:

кВА.

      Для построения векторной диаграммы  выбираем масштабы по току А/см и по напряжению В/см.

      Определяем  длины векторов фазных токов и  фазных (они же являются линейными) напряжений:

см;

см;

см;

см.

      Определим угол сдвига фаз между током  и напряжением :

;  
.

      Это означает, что вектор тока совпадает по фазе с вектором напряжения , так как нагрузка в фазе АВ чисто активная, .

      Определим угол сдвига фаз между током  и напряжением :

;  
.

      Получаем, что вектор тока отстает от вектора напряжения на угол , так как в фазе ВС включена активно-индуктивная нагрузка.

      Определим угол сдвига фаз между током  и напряжением :

;  
.

      Это означает, что вектор тока совпадает по фазе с вектором напряжения , так как нагрузка в фазе СА также, как и в фазе АВ, чисто активная, .

      Строим  векторы фазных напряжений и под углом друг относительно друга и векторы фазных токов , , с учетом углов сдвига фаз , и , соответственно (рис. 2.2).

      После этого строим векторы линейных токов  на основании уравнений, составленных по 1-му закону Кирхгофа:

;  
;

;  
;

;  
.
 
 

 

Рис. 2.2. Векторная диаграмма напряжений и токов. 

      Измеряя длины векторов линейных токов  , , , получаем:

см, отсюда 
А;

см;  отсюда 
А;

см;  отсюда 
А.
 

Ответ:

      - фазные токи: А;

      - активная мощность трехфазной  цепи: кВт;

      - реактивная мощность трехфазной  цепи: кВАр;

      - полная мощность трехфазной цепи: кВА;

      - линейные токи по векторной диаграмме (рис. 2): А, А, А. 

Задача 3 

      К трехфазному трансформатору с номинальной  мощностью  кВА и номинальными напряжениями первичной кВ и вторичной кВ обмоток присоединена активная нагрузка кВт, коэффициент мощности .

      Определить:

  1. коэффициент нагрузки трансформатора ;
  2. токи в обмотках и при фактической нагрузке;
  3. суммарные потери мощности при номинальной нагрузке;
  4. к.п.д. трансформатора при фактической нагрузке.

Информация о работе Задачи по электротехники