Электротехника и электроника пояснительная записка

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16

РАЗДЕЛ 5. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Студент должен: знать:

- назначение, устройство и принцип действия трансформатора, его основные параметры;

- схему включения трансформатора в электрическую цепь;

- схемы и группы соединений трехфазных трансформаторов;

- автотрансформаторы;

- устройство трансформаторов специального назначения.

уметь:

- определять основные параметры трансформатора;

- включать трансформаторы в электрическую цепь;

- находить КПД трансформаторов по их характеристикам.

^ Тема 5.1 Назначение, устройство, основные параметры и принцип действия трансформатора

Принцип действия. Элементы конструкции, параметры. Электрическая схема однофазного трансформатора. Режимы работы трансформатора. Внешняя характеристика и КПД трансформатора. Зависимость КПД трансформатора от нагрузки.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Назовите основные элементы конструкции трансформатора ?

2 Основные режимы работы трансформатора ?

3 Какой вид имеет внешняя характеристика трансформатора ?

Литература: Л1-Стр ( 202-204) ; Л2-Стр ( 182-188 );

Л6- Стр(8-20)

Лабораторная работа №11

Тема 5.2 Трехфазные трансформаторы.

Трансформаторы специального назначения.

Автотрансформаторы.

Схемы и группы соединений трехфазных трансформаторов. Условные обозначения групп соединения трансформаторов. Трансформаторы специального назначения, их характеристики область применения. Автотрансформаторы. Электрическая схема. Достоинства и недостатки, область применения.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Чем отличается конструкция автотрансформаторов ?

2 Достоинство, недостатки и область применения автотрансформаторов ?

Литература: Л6-Стр (21-40) ; Л2-Стр ( 188-196 )

^ РАЗДЕЛ 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Студент должен: знать:

- классификацию электрических машин постоянного и переменного тока;

- принцип действия и устройство электрических машин принцип обратимости электрических машин;

- способы получения магнитного поля возбуждения в электрических машинах;

- принцип действия генераторов постоянного тока;

- схемы включения обмотки возбуждения генераторов постоянного тока;

- параллельную работу синхронных генераторов;

- пуск в ход и регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока;

- механические и рабочие характеристики двигателей постоянного тока;

- пуск в ход и регулирование частоты вращения двигателей переменного тока;

- устройство и принцип действия линейных и шаговых двигателей;

- классификацию, функциональные схемы, принцип действия и область применения электроприводов.

уметь:

- составлять принципиальные схемы включения;

- постоянного тока с независимым, параллельным и смешанным возбуждением;

- снимать внешнюю и регулировочную характеристики генератора постоянного тока;

- составлять схемы замещения однофазных генераторов;

- составлять принципиальные электрические схемы двигателей постоянного тока с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением;

- строить энергетические диаграммы двигателей постоянного и переменного тока;

- определять параметры и режимы работы электрических двигателей по их характеристикам;

- снимать рабочие характеристики и запускать в ход двигатели с короткозамкнутым ротором;

- строить нагрузочные диаграммы электропривода.
^

Тема 6.1 Общая теория электрических машин

Преобразование электрической и механической энергии в электрических машинах. Основные конструктивные части электрических машин. Принцип обратимости. Устройство, принцип действия и классификация электрических машин постоянного и переменного тока. Способы получения магнитного поля возбуждения в электрических машинах. Магнитные поля статора и ротора; ЭДС и реакция якоря.

^ Вопросы для самоконтроля:

1Вчем заключается принцип обратимости электрических машин ?

2 Назовите основные способы получения магнитного поля в электрических машинах ?

Литература: Л1-Стр ( 370-385 ) ; Л2-Стр ( 104-108, 199-206, 239-256 ) ;Л6-Стр (42-72)

^ Тема 6.2 Генераторы постоянного и переменного тока.

Принцип действия. Генераторы постоянного тока, схемы включения обмотки возбуждения. Однофазные и синхронные генераторы. Характеристика холостого хода и внешняя характеристика синхронного генератора. Параллельная работа синхронных генераторов.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Назовите основные элементы конструкции генераторов постоянного тока ?

2 Что собой представляет внешняя характеристика генератора ?

Литература: Л2-Стр ( 233, 256-264 )

Тема 6.3 Двигатели постоянного и переменного тока.

Классификация электрических двигателей. Вращающийся момент и уравнение механического состояния двигателя, его устойчивость в работе. Двигатели постоянного тока, энергетическая диаграмма, потери, КПД. Принцип действия.

Коммутации в двигателях постоянного тока. Пуск в ход и регулирование частоты вращения двигателей с параллельным и последовательным возбуждением. Механические и рабочие характеристики двигателя постоянного тока с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Асинхронные двигатели; их мощность, частота вращения, скольжение и вращающий момент, механическая характеристика. Пуск в ход асинхронных двигателей с фазным ротором. Особенности пусковых характеристик двигателя с короткозамкнутым ротором. Однофазные и двухфазные асинхронные двигатели, их устройство, принцип действия и область применения. Синхронные двигатели; взаимное расположение полей статора и ротора; рабочие характеристики; способы пуска. Синхронный компенсатор.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Назовите основные элементы конструкции двигателей постоянного и переменного тока ?

2 Отличие механических характеристик двигателей постоянного тока с различным видом возбуждения?

3 Чем отличаются характеристики синхронных двигателей от асинхронных ?

Литература: Л6-Стр ( 42-114;115-158 ) ; Л2-Стр ( 206-230, 236-239, 269-277 )

Лабораторная работа №12

Лабораторная работа №13

Тема 6.4 Электрические машины малой мощности

Тахогенераторы синхронные, асинхронные, постоянного тока. Принцип действия, характеристики и области применения. Универсальные асинхронные и коллекторные двигатели. Синхронные двигатели малой мощности; их характеристики области применения. Понятие об использовании двигателей в автоматических устройствах. Линейные и шаговые двигатели; область их применения.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Какие принципы положены в основу электрических машин малой мощности ?

2 В чем проявляются особенности конструкции машин малой мощности ?

Литература: Л6-Стр (203-218;150-202 ) ;

^ Тема 6. 5 Основы электропривода

Классификация электроприводов. Функциональные схемы. Режимы работы электроприводов. Нагрузочные диаграммы работы электропривода. Выбор типа и мощности электродвигателей, применяемых в электроприводе. Классификация режимов работы электропривода. Определение мощности при продолжительном и повторно - кратковременном режимах работы.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Назовите основные режимы работы электропривода ?

2 Как производится выбор мощности электродвигателя ?

Литература: Л6-Стр (268-277) ; Л2-Стр ( 398-407 )

^ РАЗДЕЛ 7. ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Студент должен:

знать:

- общую схему электроснабжения и передачи электрической энергии, классификацию электростанций, способы учета и контроля потребления электроэнергии;

- способы экономии электроэнергии.

уметь:

- составлять простейшие схемы электроснабжения промышленных предприятий и жилых зданий.

Электроснабжение и передача электрической энергии. Кабель и воздушные линии электропередачи.

Подстанции. Способы снижения потерь мощности при передаче электроэнергии. Классификация электростанций. Распределение электрической энергии между потребителями. Комплектные распределительные устройства. Типы потребителей. Способы учета и контроль потребления электроэнергии. Электроснабжение промышленных предприятий и жилых зданий. Экономия электроэнергии.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Назовите основные типы потребителей электрической энергии ?

2 Как производится учет электрической энергии ?

Литература: Л2-Стр (350-354) ; Л2-Стр ( 362-397 )

^ РАЗДЕЛ 8. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

Студент должен: знать:

- классификацию, физические основы работы и область применения полупроводниковых приборов;

- вольтамперные характеристики и основные параметры полупроводниковых приборов;

уметь:

- находить параметры полупроводниковых приборов

по их вольтамперным характеристикам;

- составлять схемы включения транзисторов с общей базой, эмиттером и коллектором.

^ Тема 8.1 Физические основы работы полупроводниковых приборов

Классификация, условно-графические обозначения и применение полупроводниковых приборов в электротехнической промышленности. Электропроводность полупроводников,, образование и свойства р - n перехода, прямое и обратное включение р - n перехода, вольтамперная характеристика р – n перехода, виды пробоя.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Назовите основные свойства p-n перехода ?

2 Назовите основные виды пробоев p-n перехода ?

Литература: Л1-Стр ( 35-40) ; Л2-Стр ( 457-477 )

^ Тема 8.2 Полупроводниковые приборы

Полупроводниковые диоды, стабилитроны и стабисторы. Вольтамперные характеристики. Основные параметры. Биполярные и полевые транзисторы. Схемы включения. Режимы работы. Типовые и специальные полупроводниковые приборы. Определение параметров по вольтамперным характеристикам. Область применения.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Назовите основные параметры стабилитронов ?

2 В чем проявляются преимущества полевых транзисторов 7

3 Назовите область применения специальных типов приборов

Литература:; Л2-Стр ( 482-508 ) ; Л3-Стр (7-51 )

Лабораторная работа №14

^ РАЗДЕЛ 9. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Студент должен:

знать:

- основные требования и электрические схемы выпрямителей и сглаживающих фильтров;

- основные параметры и принципы построения каскада усиления;

- электрическую схему усилителя на транзисторе;

электрические схемы автогенераторов типа RС и LС и принцип работы;

уметь :

- составлять принципиальные электрические
схемы полупроводниковых выпрямителей различного типа;

- определять значения выпрямленного напряжения и тока в мостовой схеме выпрямителя;

- составлять принципиальные электрические схемы простейших усилителей на транзисторе;

определять коэффициент усиления и полосу пропускания усилителя.

^ Тема 9.1 Выпрямители и сглаживающие фильтры

Классификация выпрямителей и сглаживающих фильтров.

Основные требования. Электрические схемы. Внешние характеристики выпрямителей и фильтров.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Зарисуйте схему включения П – образного фильтра ?

2 Какую роль играет в фильтре конденсатор и индуктивность

Литература: Л3-Стр ( 215-237) ; Л2-Стр ( 525-537 )

^ Тема 9.2 Усилители

Классификации и основные параметры. Принцип построения каскада усиления. Обратные связи в усилителях. Усилители мощности. Усилители постоянного тока.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Дайте определение отрицательной обратной связи ?

2 Как влияет отрицательная обратная связь на свойства усилителя ?

3 Назовите режимы работы усилителей мощности ?

Литература: Л3-Стр (86-129) ; Л2-Стр ( 541-558 )

Лабораторная работа № 15.

Тема 9.3 Генераторы

Основные понятия. Условия самовозбуждения автогенераторов. Структурная схема автогенератора. Автогенераторы типа RС н LС. Стабилизация частоты в автогенераторах.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 Какие условия должны выполнятся для возбуждения автогенераторов ?

2 Как повысить стабильность частоты в генераторах ?

Литература: Л3-Стр (143-148) ; Л2-Стр ( 560-570 )

^ РАЗДЕЛ 10. ИЗМЕРЕНИЯ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Студент должен: знать:

- особенности измерения в цепях высокой частоты;

применение осциллографа для исследования мгновенных значений напряжений от времени и измерения частоты и фазы;

методы измерения параметров электрической цепи;

уметь:

- определять- амплитуду, частоту и длительность напряжений времени с помощью осциллографа;

- определять частоту гармонических колебаний с помощью фигур Лиссажу;

- измерять индуктивность и емкость в цепях переменного тока высокой частоты.

Особенности измерения в цепях переменного тока высокой частоты. Цепи с сосредоточенными и распределительными параметрами. Измерение емкости и индуктивности в цепях переменного тока высокой частоты. Измерительные генераторы. Осциллографы. Исследование зависимости мгновенных значений напряжений от времени с помощью осциллографа. Осциллографические методы наблюдения и исследования функциональных зависимостей неэлектрических величин преобразуемых в электрические. Методы измерения сдвига фаз: непосредственной оценки и сравнения с помощью осциллографа методом эллипса.

^ Вопросы для самоконтроля:

1 В чем проявляются особенности измерения параметров в цепях переменного тока ?

2 Какие параметры позволяет измерять осциллограф ?

3 На каком принципе работают измерительные генераторы ?

Литература: Л5-Стр ( 252-253, 209-215,310-315,200-208 ) ; Л2-Стр ( 318-323 )

^ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Изучение последовательного соединения приемников электрической энергии и проверка второго закона Кирхгофа.

2. Изучение параллельного соединения приемников электрической энергии и проверка первого закона Кирхгофа

3. Исследование цепи переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями.

4. Исследование цепи переменного тока с активным и емкостным сопротивлением.

5. Получение резонанса напряжений.

6. Получение резонанса токов.

7. Исследование трехфазной цепи при соединении приемника «звездой» при симметричной и несимметричной нагрузках.

8. Исследование трехфазной цепи при соединении приемника «треугольником» при симметричной и несимметричной нагрузках.

9. Проверка градуировки амперметра и вольтметра путем сравнения с контрольными приборами.

10. Измерение сопротивления с помощью амперметра , вольтметра и омметра.

11. Испытание однофазного трансформатора.

12. Испытание двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением . Снятие его рабочих характеристик.

13. Испытание трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Пуск его в ход и снятие рабочих характеристик.

14. Исследование работы транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

15. Исследование работы усилителя на транзисторе, построенного по схеме с общим эмиттером .

^ РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1 Евдокимов В.Е. «Теоретические основы электротехники» -М.: Высшая школа, 1994

2 Данилов И.А. «Общая электротехника с основами электроники» -М.: Высшая школа, 2000

3 Криштафович А.К. « Основы промышленной электроники» -М.: Высшая школа, 1985

4 Зайчик М.Ю. «Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике» -М.: Энергия, 1973

5 Малиновский В.Н. «Электрические измерения» -М.: Энергоиздат, 1982

6 Кацман М.М. «Электрические машины и электропривод автоматических устройств» -М.: Высшая школа, 1987

7 Данилов И.А. «Дидактический материал по общей электротехнике с основами электроники» -М.: Высшая школа, 1987

^ ДОМАШНЯЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Методические указания к решению задачи 1

Задачи основаны на знании материала темы 1.2 «Электрические цепи постоянного тока» и темы 1.3 « Законы Кирхгофа. Расчет сложных электрических цепей ». Решение задачи требует знаний закона Ома для всей цепи и ее участков, законов Кирхгофа, методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов, а также умения вычислять мощность, работу и энергию электрического тока. Содержание задачи и схемы электрических цепей приведены в условии, а данные к ним в соответствующих таблицах.

Л2 - Данилов И.А. «Общая электротехника с основами электроники» -М.: Высшая школа, 2000 . Примеры решения задач приведены в литературе Л1: - Евдокимов В.Е. «Теоретические основы электротехники» -М.: Высшая школа, 1994; Л4 - Зайчик М.Ю. «Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике» -М.: Энергия, 1973

^ Методические указания к решению задачи 2

Задачи основаны на знании материала темы 3.1 «Однофазные электрические цепи синусоидального напряжения » . Решение этой задачи требует знания основных понятий об однофазном переменном токе:

Мгновенных и действующих значений токов, напряжений и ЭДС, периоде и частоте изменения переменных синусоидальных величин, начальной фазе и сдвиге фаз между током и напряжением. Необходимо так же понимать физические процессы в неразветвленных цепях однофазного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений, знать формулы расчета таких цепей. При построении векторных диаграмм необходимо помнить, что вектора токов и напряжений вращаются против часовой стрелки с угловой скоростью – «w», а построения необходимо производить для момента времени : t = 0. Опережение или отставание вектора определяется характером нагрузки и принятым направлением вращения против часовой стрелки. Величины векторов определяются действующими значениями токов и напряжений. Содержание задачи и схемы электрических цепей приведены в условии, а данные к ним в соответствующих таблицах.

Л2 - Данилов И.А. «Общая электротехника с основами электроники» -М.: Высшая школа, 2000

Примеры решения задач приведены в литературе Л1: - Евдокимов В.Е. «Теоретические основы электротехники» -М.: Высшая школа, 1994; Л4 - Зайчик М.Ю. «Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике» -М.: Энергия, 1973

Методические указания к решению задачи 3

Задачи основаны на знании материала Тема 5.1. «Назначение, устройство, основные параметры и принцип действия трансформатора» и Тема 5.2. «Трехфазные трансформаторы. Трансформаторы специального назначения . Автотрансформаторы». Решение этой задачи требует знания явления электромагнитной индукции и основных понятий по устройству, принципу действия и соотношения между основными электрическими параметрами для однофазных и трехфазных трансформаторов. Трансформаторы характеризуются полной, активной и реактивной мощностью. Для трехфазных трансформаторов необходимо учитывать, что магнитопровод имеет три стержня, через которые замыкается магнитный поток, индукция магнитного поля трехфазного трансформатора зависит также от сечения магнитопровода, а схемы соединения обмоток высшего и низшего напряжения влияют на коэффициент трансформации. Для трансформаторов необходимо учитывать потери в стали и потери в меди, которые влияют на коэффициент полезного действия. При расчетах активные потери распределяют поровну между первичной и вторичной обмотками. Содержание задачи и схемы электрических цепей приведены в условии, а данные к ним в соответствующих таблицах.

Л2- Данилов И.А. «Общая электротехника с основами электроники» -М.: Высшая школа, 2000. Примеры решения задач приведены в литературе : Л7 - Данилов И.А. «Дидактический материал по общей электротехнике с основами электроники» -М.: Высшая школа, 1987

Методические указания к решению задачи 4

Задачи основаны на знании материала Тема 6.1. «Общая теория электрических машин» и Тема 6.3. « Двигатели постоянного и переменного тока». Решение задач требует знаний по устройству и принципу действия асинхронных трехфазных двигателей переменного тока с короткозамкнутым и фазным ротором, зависимости между электрическими величинами, характеризующими их работу. Устройство фазной обмотки ротора асинхронного трехфазного двигателя подобно устройству обмотки статора, концы фазной обмотки ротора соединяются с контактными кольцами и через щетки соединяются с регулировочными или пусковыми реостатами. Принцип действия трехфазных двигателей основан на явлении электромагнитной индукции. Отличие частота вращения ротора от частоты вращения с магнитного поля статора характеризуется скольжением, которое зависит от нагрузки АД и в номинальном режиме составляет примерно – (2 – 5) %. Важнейшим параметром АД является число пар полюсов, которое задает скорость вращения магнитного поля статора. Индуктивное сопротивление обмотки ротора зависит от скольжения, поэтому ток в обмотке ротора определяется на основании закона Ома для переменного тока. Необходимо изучить вид и особенность механической и рабочих характеристик . Потери энергии в АД складываются из потерь в обмотках статора и ротора, потерь в магнитопроводе, механических и добавочных. Важнейшей характеристикой АД является коэффициент мощности - Cosf, который показывает, какая часть полной мощности идет на механическую работу и потери. Содержание задачи и схемы электрических цепей приведены в условии, а данные к ним в соответствующих таблицах.

Л2 - Данилов И.А. «Общая электротехника с основами электроники» -М.: Высшая школа, 2000. Примеры решения задач приведены в литературе : Л7- Данилов И.А. «Дидактический материал по общей электротехнике с основами электроники» -М.: Высшая школа, 1987

Blog

Электротехника и электроника пояснительная записка

Содержание

РАЗДЕЛ 5. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Тема 6.1 Общая теория электрических машин