Программа, методические указания по изучению дисциплины и выполнению практических работ по Электротехнике

Автономное образовательное учреждение Вологодской области

среднего профессионального образования

«Устюженский политехнический техникум»

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Программа, методические указания по изучению дисциплины и выполнению практических работ

для профессии 110800.02 Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства

Устюжна 201408

Основы электротехники: программа, методические указания по изучению дисциплины и выполнению практических работ. - Устюжна: АОУВО СПО «Устюженский политехнический техникум», 2014. - 76 с.

Пособие «Основы электротехники: программа, методические указания по изучению дисциплины и выполнению практических работ» предназначено для студентов, обучающихся по профессии 110800.02 Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства, изучающих дисциплину «Основы электротехники» (цикл ОПД). Содержит тематическое планирование, необходимые теоретические сведения, соответствующие содержанию ФГОС по профессии и рабочей программе дисциплины, а так же методические указания по выполнению практических работ.

Рассмотрено на заседании методического совета АОУВО СПО «Устюженский политехнический техникум»

Протокол № 6 от 22. 10. 2014 г.

Председатель: Смирнова А.Б.

Составители:

Журавлев И.Н., преподаватель АОУВО СПО «Устюженский политехнический техникум»

Рецензент:

Коновалов А.А., преподаватель АОУВО СПО «Устюженский политехнический техникум»

Содержание

Введение …………………………………………………………………………………..

4

Тематический план ………………………………………………………………………

5

Содержание дисциплины «Основы электротехники» ………………………………

5

Методические указания по выполнению практический работ по дисциплине «Основы электротехники» ……………………………………………………………...

34

Перечень практических работ ………………………………………………………….

36

Практическая работа № 1 «Изучение последовательного и параллельного соединения приёмников электрической энергии» ………………………………………

37

Практическая работа № 2 «Изучение явления и закона электромагнитной индукции» ………………………………………………………………………………….

39

Практическая работа № 3 «Изучение последовательных и параллельных цепей переменного тока. Резонанс напряжения, резонанс токов» …………………………….

42

Практическая работа № 4 «Изучение трёхфазной цепи при соединении активной нагрузки однофазных приёмников «звездой» и «треугольником» ……………………

44

Практическая работа № 5 «Электрические измерения, расчёт погрешностей измерения. Определение класса точности электроизмерительного прибора» ..............

46

Практическая работа № 6 «Изучение режимов работы однофазного трансформатора. Определение коэффициента трансформации» ………………………

48

Практическая работа № 7 «Испытание трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором» ……………………………………………………………..

50

Практическая работа № 8 «Характеристики генератора постоянного тока» ……….

52

Примерные вопросы и задания для проведения дифференцированного зачета по дисциплине «Основы электротехники» …………………………………………...

54

Словарь основных понятий и терминов ……………………………………………...

68

Приложение 1 Отчет о практической работе …………………………………………...

75

Приложение 2 Критерии оценок выполнения практических работ ………………….

76

Список рекомендованной литературы ……………………………………………….

77

Введение

Учебная дисциплина «Основы электротехники» относится к общепрофессиональному циклу дисциплин, изучается студентами, обучающимися по профессии 110800.02 Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства на втором курсе в первом полугодии.

В учебном плане на изучение дисциплины отводится:

максимальная учебная нагрузка - 48 часов, в том числе:

• обязательная аудиторная учебная нагрузка - 32 часа;

• самостоятельная работа студентов - 16 часов.

В результате освоения дисциплины студент должен уметь:

• читать принципиальные электрические и монтажные схемы;

• рассчитывать параметры электрических схем;

• собирать электрические схемы;

• пользовать электроизмерительными приборами и приспособлениями;

• проводить сращивание, спайку и изоляцию проводов и контролировать качество выполняемых работ.

В результате освоения дисциплины студент должен знать:

• электрическую терминологию;

• основные законы электротехники;

• типы электрических схем;

• правила графического изображения элементов электрических схем;

• методы расчета электрических цепей;

• основные элементы электрических сетей;

• принципы действия, устройство, основные характеристики электроизмерительных приборов, электрических машин, аппаратуры управления и защиты;

• схемы электроснабжения;

• основные правила эксплуатации электрооборудования;

• способы экономии электроэнергии;

• основные электротехнические материалы;

• правила сращивания, спайки и изоляции проводов.

В конце изучения дисциплины студенты сдают дифференцированный зачет.

Теоретической базой для изучения дисциплины «Основы электротехники» является дисциплина «Физика» (общеобразовательный цикл). При ее изучении даются базовые теоретические сведения, такие как электрическое и магнитное поля, проводники и диэлектрики, электрический ток, законы постоянного тока, электрический ток в различных средах, электромагнитная индукция и т.д. Такая перспективность межпредметной связи дисциплин позволяет при изучении дисциплины «Основы электротехники», опираясь на ранее изученные теоретические факты, сделать акцент на формирование практических умений, поэтому в рабочей программе на проведение практических работ отводится 16 часов от аудиторного времени.

Методические указания включают в себя тематический план, содержание дисциплины и краткие теоретические сведения по основным программным вопросам, после которых даны вопросы для самоконтроля и задачи. Программа предусматривает выполнение 8 практических работ. По каждой работе прилагается инструкционная карта, содержащая указания по выполнению работы, оформлению и сдаче отчета. Самостоятельная (внеаудиторная) работа по дисциплине включает в себя самостоятельное изучение некоторых теоретических вопросов, подготовку сообщений, решение задач, подготовку к выполнению практических работ. В методических указаний даны примерные вопросы и задания для проведения дифференцированного зачета.

Тематический план

№

Наименование разделов

Количество аудиторных часов

Количество часов на самостоятельную (внеаудиторную) работу студентов

Всего

В том числе практические работы

1

Введение

2

1

2

Электрическое поле

2

1

3

Электротехнические материалы

2

4

4

Электрические измерения

4

2

2

5

Электрические и магнитные цепи

10

8

4

6

Электрические машины и трансформаторы

8

6

2

7

Применение электрической энергии в сельском хозяйстве

2

2

8

Дифференцированный зачет

2

Всего

32

16

16

Содержание дисциплины «Основы электротехники»

Введение.

Предмет «Основы электротехники»: его роль в подготовке специалистов для сельского хозяйства. Условные графические изображения элементов в электрических схемах. Правила техники безопасности при работе в кабинете "Основы электротехники".

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для полного понимания происходящих в цепи процессов необходимо уметь правильно читать электрические схемы. Для этого надо знать условные обозначения. С 1986 года вступил в силу стандарт, который во многом убрал разночтения в обозначениях, имеющиеся между европейскими и российскими ГОСТами. Теперь электрическую схему из Финляндии может прочитать электрик из Милана и Москвы, Барселоны и Владивостока. В электрических схемах встречаются два вида обозначений: графические и буквенные. Буквенные коды наиболее распространенных видов элементов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Условные графические обозначения представлены в таблицах 2 - 5. Провода на схемах обозначаются прямыми линиями.

Таблица 2. Условные обозначения контактных соединений.

Место контакта или присоединения может располагаться на любом участке провода от одного разрыва до другого.

Таблица 3. Условные обозначения включателей, выключателей, разъединителей.

замыкающий

размыкающий

Однополюсный выключатель

Однополюсный разъединитель

Трехполюсный выключатель

Трехполюсный разъединитель

Трехполюсный разъединитель с автоматическим возвратом (сленговое название - «АВТОМАТ»)

Однополюсный разъединитель с автоматическим возвратом

Нажимной выключатель (т.н. - «КНОПКА»)

Вытяжной выключатель

Выключатель с возвратом при повторном нажатии кнопки (можно встретить в настольных или настенных светильниках)

Путевой однополюсный выключатель (также известен под именем «концевой» или «конечник»)

Вертикальные линии, пересекающие подвижные контакты, говорят, что все три контакта замыкаются (или размыкаются) одновременно от одного воздействия.
При рассмотрении схемы необходимо учитывать то, что некоторые элементы цепи чертятся одинаково, но их буквенное обозначение будет отличаться (например, контакт реле и выключатель).

Таблица 4. Обозначение контактов реле контакторов.

замыкающие

размыкающие

обычные

с замедлением при срабатывании

с замедлением при возврате

с замедлением при срабатывании и при возврате

Таблица 5. Полупроводниковые приборы

Диод

Стабилитрон

Тиристор

Фотодиод

Светодиод

Фоторезистор

Солнечный фотоэлемент

Транзистор

Конденсатор

Дроссель

Сопротивление

Обозначения электрических машин:

Электрические машины постоянного тока

Асинхронные трехфазные электрические машины переменного тока

При маркировке электрических цепей соблюдают следующие требования:

1. Участки цепи, разделенные контактами аппаратов, обмотками реле, приборов, машин и другими элементами, маркируют по-разному.

2. Участки цепи, проходящие через разъемные, разборные или неразборные контактные соединения, маркируют одинаково.

3. В трехфазных цепях переменного тока фазы маркируют: «А», «В», «С», в двухфазных - «А», «В»; «В», «С»; «С», «А», а в однофазных - «А»; «В»; «С». Ноль обозначают буквой - «О».

4. Участки цепей положительной полярности маркируют нечетными числами, а отрицательной полярности - четными.

5. Рядом с условным обозначением силового оборудования на чертежах планов дробью указывают номер оборудования по плану (в числителе) и его мощность (в знаменателе), а у светильников - мощность (в числителе) и высоту установки в метрах (в знаменателе).

Необходимо понимать, что все электрические схемы показывают состояние элементов в исходном состоянии, т.е. в тот момент, когда в цепи.

Раздел 1. Электрическое поле.

Передача взаимодействия между зарядами. Электрическое поле и его характеристики. Принцип суперпозиции полей. Использование электрического поля в технике и технологии. Защита от статического электричества.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для того, чтобы создать электрическое поле, необходимо создать электрический заряд. Свойства пространства вокруг зарядов (заряженных тел) отличаются от свойств пространства, в котором нет зарядов. При этом свойства пространства при внесении в него электрического заряда изменяются не мгновенно: изменение начинается у заряда и с определенной скоростью распространяется от одной точки пространства к другой.

В пространстве, содержащем заряд, проявляются механические силы, действующие на другие заряды, внесенные в это пространство. Эти силы есть результат не непосредственного действия одного заряда на другой, а действия через качественно изменившуюся среду.

Электрическое поле - особая форма материи, оно существует незевисимо от нас и наших знаний о нем. Порождается электрическими зарядами и проявляется по действию на электрические заряды.

Заряд, находящийся в электрическом поле, движется в направлении силы, действующей на него со стороны поля. Состояние покоя такого заряда возможно лишь тогда, когда к заряду приложена какая-либо внешняя (сторонняя) сила, уравновешивающая силу электрического поля.

Как только нарушается равновесие между сторонней силой и силой поля, заряд снова приходит в движение. Направление его движения всегда совпадает с направлением большей силы.

Для наглядности электрическое поле принято изображать так называемыми силовыми линиями электрического поля. Эти линии совпадают с направлением сил, действующих в электрическом поле. При этом условились проводить столько линий, чтобы их число на каждый 1 см2 площадки, установленной перпендикулярно к линиям, было пропорционально силе поля в соответствующей точке.

За направление поля условно принято направление силы поля, действующей на положительный заряд, помещенный в данное поле. Положительный заряд отталкивается от положительных зарядов и притягивается к отрицательным. Следовательно, поле направлено от положительных зарядов к отрицательным.

Направление силовых линий обозначается на чертежах стрелками. Наукой доказано, что силовые линии электрического поля имеют начало и конец, т. е. они не замкнуты сами на себя. Исходя из принятого направления поля, устанавливаем, что силовые линии начинаются на положительных зарядах (положительно заряженных телах) и заканчиваются на отрицательных.

Закон Кулона

Сила взаимодействия двух зарядов зависит от величины и взаимного расположения зарядов, а также от физических свойств окружающей их среды.

Для двух наэлектризованных физических тел, размеры которых пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между телами, хила взаимодействия математически определяется следующим образом:

где F - сила взаимодействия зарядов в ньютонах (Н), k - расстояние между зарядами в метрах (м), Q1 и Q2 - величины электрических зарядов в кулонах (к) , k - коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от свойств среды, окружающей заряды.

Приведенная формула читается так: сила взаимодействия между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна произведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними (закон Кулона).

Для определения коэффициента пропорциональности k служит выражение k = 1/(4πεε_о).

Потенциал электрического поля

Электрическое поле всегда сообщает движение заряду, если силы поля, действующие на заряд, не уравновешиваются какими-либо сторонними силами. Это говорит о том, что электрическое поле обладает потенциальной энергией, т. е. способностью совершать работу.

Перемещая заряд из одной точки пространства в другую, электрическое поле совершает работу, в результате чего запас потенциальной энергии поля уменьшается. Если заряд перемещается в электрическом поле под действием какой-либо сторонней силы, действующей навстречу силам поля, то работа совершается не силами электрического поля, а сторонними силами. В этом случае потенциальная энергия поля не только не уменьшается, а, наоборот, увеличивается.

Работа, которую совершает сторонняя сила, перемещая в электрическом поле заряд, пропорциональна величине сил поля, противодействующих этому перемещению. Совершаемая при этом сторонними силами работа полностью расходуется на увеличение потенциальной энергии поля. Для характеристики поля со стороны его потенциальной энергии принята величина, называемая потенциалом электрического поля.

Сущность этой величины состоит в следующем. Предположим, что положительный заряд находится за пределами рассматриваемого электрического поля. Это значит, что поле практически не действует на данный заряд. Пусть сторонняя сила вносит этот заряд в электрическое поле и, преодолевая сопротивление движению, оказываемое силами поля, переместит заряд в данную точку поля. Работа, совершаемая силой, а значит, и величина, на которую увеличилась потенциальная энергия поля, зависит всецело от свойств поля. Следовательно, эта работа может характеризовать энергию данного электрического поля.

Энергия электрического поля, отнесенная к единице положительного заряда, помещенного в данную точку поля, и называется потенциалом поля в данной его точке.

Если потенциал обозначить буквой φ, заряд - буквой q и затраченную на перемещение заряда работу - W, то потенциал поля в данной точке выразится формулой φ = W/q.

Из сказанного следует, что потенциал электрического поля в данной его точке численно равен работе, совершаемой сторонней силой при перемещении единицы положительного заряда из-за пределов поля в данную точку. Потенциал поля измеряется в вольтах (В). Если при переносе одного кулона электричества из-за пределов поля в данную точку сторонние силы совершили работу, равную одному джоулю, то потенциал в данной точке поля равен одному вольту: 1 вольт = 1 джоуль / 1 кулон

Напряжение электрического поля

В любом электрическом поле положительные заряды перемещаются от точек с более высоким потенциалом к точкам с потенциалом более низким. Отрицательные заряды перемещаются, наоборот, от точек с меньшим потенциалом к точкам с большим потенциалом. B обоих случаях работа совершается за счет потенциальной энергии электрического поля.

Если нам известна эта работа, т. е. величина, на которую уменьшилась потенциальная энергия поля при перемещении положительного заряда q из точки 1 поля в точку 2, то легко найти напряжение между этими точками поля U1,2:

U_1,2 = A/q,

где А - работа сил поля при переносе заряда q из точки 1 в точку 2. Напряжение между двумя точками электрического поля численно равно работе, которую совершает ноле для переноса единицы положительного заряда из одной точки поля в другую.

Как видно, напряжение между двумя точками поля и разность потенциалов между этими же точками представляют собой одну и ту же физическую сущность. Поэтому термины напряжение и разность потенциалов суть одно и то же. Напряжение измеряется в вольтах (В).

Напряжение между двумя точками равно одному вольту, если при переносе одного кулона электричества из одной точки поля в другую силы поля совершают работу, равную одному джоулю: 1 вольт = 1 джоуль / 1 кулон

Напряженность электрического поля

Из закона Кулона следует, что величина силы электрического поля данного заряда, действующей на помещенный в этом поле другой заряд, не во всех точках поля одинакова. Характеризовать электрическое поле в каждой его точке можно величиной силы, с которой оно действует на единичный положительный заряд, помещенный в данной точке.

Зная эту величину, можно определить силу F, действующую на любой заряд Q. Можно написать, что F = Q х Е, где F - сила, действующая со стороны электрического поля на заряд Q, помещенный в данную точку поля, Е - сила, действующая на единичный положительный заряд, помещенный в эту же точку поля. Величина Е, численно равная силе, которую испытывает единичный положительный заряд в данной точке поля, называется напряженностью электрического поля.

Статическое электричество - это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов изделий или на изолированных проводниках. Заряды накапливаются на оборудовании и материалах, а сопровождающие электрические разряды могут явиться причиной пожаров и взрывов, нарушения технологических процессов, точности показаний электрических приборов и средств автоматизации.

Особую опасность в связи с накоплением статического электричества представляют предприятия пищевых производств, на которых технологические процессы связаны с дроблением, измельчением и просеиванием продукта (хлебопекарные, кондитерские, крахмальные, сахарные и др.), с очисткой и переработкой зерна, транспортированием твердых и жидких продуктов с помощью конвейеров и по трубам (склады бестарного хранения муки, пивоваренные, спиртовые заводы и др.).

При соприкосновении тел, различающихся по температуре, концентрации заряженных частиц, энергетическому состоянию атомов, шероховатости поверхности и другим параметрам, между ними происходит перераспределение электрических зарядов. При этом у поверхности раздела тел на одной из них концентрируются положительные заряды, а на другой отрицательные. Образуется двойной электрический слой. В процессе разделения контактирующих поверхностей часть зарядов нейтрализуется, а часть сохраняется на телах.

В производственных условиях электризация различных веществ зависит от многих факторов, и прежде всего от физико-химических свойств перерабатываемых веществ, вида и характера технологического процесса. Величина электростатического заряда зависит от электропроводности материалов, их относительной диэлектрической проницаемости, скорости движения, характера контакта между соприкасающимися материалами, электрических свойств окружающей среды, относительной влажности и температуры воздуха. Особенно резко возрастает электризация диэлектрических материалов при удельном электрическом сопротивлении 109 Ом-м, а также при относительной влажности воздуха менее 50 %. При удельном сопротивлении 108 Ом-м и менее электризация практически не обнаруживается. Степень электризации жидкостей в основном зависит от ее диэлектрических свойств и кинематической вязкости, скорости потока, диаметра и длины трубопровода, материала трубопровода, состояния его внутренних стенок, температуры жидкости. Интенсивность образования зарядов наблюдается при фильтрации за счет большой площади контакта жидкости с элементами фильтра. Разбрызгивание жидкостей при заполнении резервуаров свободно падающей струей горючей жидкости, например на спиртовых заводах, сопровождается электризацией капель, вследствие чего появляется опасность электрического заряда и воспламенение паров этих жидкостей. Поэтому налив жидкости в резервуары свободно падающей струей не допускается. Расстояние от конца загрузочной трубы до дна сосуда не должно превышать 200 мм, а если это невозможно, струю направляют вдоль стены. Разность потенциалов на оборудовании может достигать нескольких тысяч вольт, и, как следует из формулы, при этом даже при незначительной электрической емкости, несущей электростатический заряд, энергия разряда искры может превышать минимальную энергию воспламенения взрывоопасной среды. Например, при транспортировании сыпучих материалов на конвейере с резиновой лентой потенциал относительно земли может достигать 45 000 В, а кожаного приводного ремня со скоростью 15 м/с - до 80 000 В.

Электростатические заряды, достаточные для воспламенения практически всех взрывоопасных смесей воздуха с газами, парами и некоторыми пылями, могут накапливаться на человеке (одежда из синтетических тканей, передвижение по диэлектрикам, использование электронепроводящей обуви и т. п.), а также переходить на него с наэлектризованного оборудования и материалов.

Потенциал электростатического заряда на человеке может достигать 15 000-20 000 В. Разряды такого потенциала не представляют опасности для человека, так как сила тока ничтожно мала и ощущается как укол, толчем: или судорога. Однако под их воздействием возможны рефлекторные движения, что может привести к падению с высоты, попаданию в опасную зону машины и др.

Энергия разряда при потенциале 10 000 В и емкости человека, изменяющейся от 100 до 350 пФ, составляет 5-17,5 мДж. т. е. превышает значения минимальной энергии воспламенения этилового спирта, бензола и сероуглерода (0,95; 0,2; 0,0009 мДж соответственно).

Меры защиты от статического электричества разделяются на три основные группы:

• предупреждающие возможность возникновения электростатического заряда;

• снижающие величину потенциала электростатического заряда до безопасного уровня;

• нейтрализующие заряды статического электричества.

Основным способом предупреждения возникновения электростатического заряда является постоянный отвод статического электричества от технологического оборудования с помощью заземления. Каждую систему аппаратов и трубопроводов заземляют не менее чем в двух места. Резиновые шланги обвиваются заземленной медной проволокой с шагом 10 см. Следует иметь в виду, что в отличие от электротехники, где хорошими проводниками считаются материалы с удельным сопротивлением, оцениваемым долями Ома, в электростатике границей проводника и непроводника считается величина удельного сопротивления 10 кОм*м. Поэтому предельно допустимое сопротивление заземляющего устройства, используемого только для отвода электростатического заряда, не должно превышать 100 Ом.

Для предупреждения образования статического электричества на элементах металлических конструкций, трубопроводах разного назначения, расположенных на расстоянии менее 10 см параллельно друг друга, применяются замкнутые контуры, создаваемые с помощью устанавливаемых между ними металлических заземленных перемычек через каждые 20 м и менее.

Для снижения величины потенциала электростатического заряда, образующегося на оборудовании и перерабатываемых материалах, до безопасного уровня применяются технологические способы (безопасные скорости движения транспортируемых жидких и пылевидных веществ, подбор поверхностей трения, материалов взаимно компенсирующих возникающих зарядов и Т. п.), а также способы отвода путем повышения относительной влажности воздуха и материала, химической обработки поверхности, нанесения антистатических веществ и электропроводных пленок. Общее или местное увлажнение воздуха более 70 % обеспечивает постоянный отвод электростатических зарядов. Поверхностная проводимость материалов увеличивается обработкой поверхностно-активными веществами, использованием покрытий из электропроводящих эмалей, смазок. Заряды статического электричества нейтрализуются с помощью ионизации воздуха, при которой образующееся в единице его объема число пар ионов соответствует скорости возникновения нейтрализуемых электростатических зарядов. Для этого используются индукционные, радиоизотопные и комбинированные ионизаторы.

Для непрерывного снятия электростатических зарядов с человека используются электропроводящие полы, заземленные зоны или рабочие площадки, оборудование, трапы, а также средства индивидуальной зашиты в виде антиэлектростатических халатов и обуви, с кожаной подошвой или подошвой из электропроводной резины.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что является источником электрического поля.

2. Перечислите характеристики электрического поля.

3. Дайте формулировку закона Кулона. От чего зависит сила взаимодействия между электрическими зарядами?

4. Почему необходимо заземлять бытовые электроприборы?

5. Расскажите о назначении молниезащитных устройств. Есть ли они в вашем учебном заведении?

6. Как защищают транспортные средства от атмосферного электричества?

Задача.

В воздухе расположены два тела, у которых равные отрицательные электрические заряды, тела отталкиваются друг от друга с силой 0,9 Н. Расстояние между зарядами 8 см. Вычислить массу избыточных электронов в каждом теле, а также их количество.

Раздел 2. Электротехнические материалы.

Проводники. Электротехнические характеристики материалов и сплавов. Изделия из проводников.

Электроизоляционные материалы: поляризация, электропроводимость, диэлектрические потери, электрическая (пробивная) прочность, влияние окружающей среды на свойства изоляционных материалов, использование в электрических устройствах, выбор изоляционных материалов.

Правила сращивания, спайки и изоляции проводов.

Магнитные материалы: характеристики, виды, применение.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Уже давно ученые обратили внимание на то, что разные материалы по-разному ведут себя с током. Одни беспрепятственно его пропускают, другие упорно ему сопротивляются, третьи пропускают его только в одну сторону, или же пропускают «на определенных условиях». После испытаний на проводимость всех возможных материалов стало понятным, что абсолютно все материалы, в той или иной степени, могут проводить ток. Для оценки «меры» проводимости вывели единицу электрического сопротивления, и назвали её ОМ, а материалы, в зависимости от их «способности» пропускать ток, разделили на группы.

Одна группа материалов это проводники. Проводники без особых потерь проводят ток. К проводникам относятся материалы, имеющие сопротивление от нуля до 100 Ом/м. Такими свойствами обладают, в основном, металлы.
Другая группа - диэлектрики. Диэлектрики тоже проводят ток, но с огромными потерями. Их сопротивление от 10000000 Ом и до бесконечности. К диэлектрикам, в своем большинстве, относятся неметаллы, жидкости и различные соединения газов.
Сопротивление 1 Ом означает, что в проводнике сечением 1 кв. мм и длиной 1 метр потеряется 1 Ампер тока.

Величина обратная сопротивлению - проводимость. Величину проводимости того или иного материала всегда можно найти в справочниках. Удельные сопротивления и проводимости некоторых материалов приведены в таблице 6.

Таблица 6.

МАТЕРИАЛ

Удельное сопротивление

Удельная проводимость

Серебро

0,016

62,5

Медь

0,01786

56

Золото

0,024

41,6

Алюминий

0,0286

35

Вольфрам

0,055

18

Латунь

0.071

14,1

Железо

0,1 - 0,15

10 - 7

Свинец

0,21

4,8

Платиноиридиевый сплав

0,25

Никелин

0,43

2,3

Константан

0,5

2

Хромоникель

1,1

0,91

Графит

13

0,08

Уголь

40

0,025

Твердые изоляторы

От 10(в степени 6) и выше

10(в степени минус 6)

Фарфор

10(в степени 19)

10(в степени минус 19)

Эбонит

10(в степени 20)

10(в степени минус 20)

Жидкие изоляторы

От 10(в степени 10) и выше

10(в степени минус 10)

Газообразные

От 10(в степени 14) и выше

10(в степени минус 14)

Из таблицы можно видеть, что самыми проводящими материалами являются - серебро, золото, медь и алюминий. В силу высокой стоимости серебро и золото применяется только в высокотехнологичных схемах, а медь и алюминий получили широчайшее применение в качестве проводников.

Еще видно, что нет абсолютно проводящих материалов, поэтому при расчетах всегда надо учитывать, что в проводах теряется ток и падает напряжение.
Есть еще одна, довольно большая и "интересная" группа материалов - полупроводники. Проводимость этих материалов изменяется в зависимости от условий окружающей среды. Полупроводники начинают лучше или, наоборот, хуже проводить ток, если их подогреть/охладить, или осветить, или согнуть, или, например, ударить током.

Способы получения контактных соединений.

Казалось бы, что нет ничего проще, чем соединить два провода между собой - скрутил и все. Но, как подтверждает опыт, львиная доля потерь в цепи приходится именно на места соединений (контакты). Дело в том, что атмосферный воздух, содержит КИСЛОРОД, который является самым мощным окислителем, имеющимся в природе. Любое вещество, вступая с ним в контакт, подвергается окислению, покрываясь сначала тончайшей, а со временем всё более толстой пленкой окисла, имеющей очень высокое удельное сопротивление. Кроме того, возникают проблемы при соединении проводников, состоящих из разных материалов. Такие соединение, как известно, представляет собой либо гальваническую пару (которая окисляется еще быстрей) либо биметаллическую пару (которая при перепаде температуры изменяет свою конфигурацию). Разработано несколько способов надёжных соединений.

Сваркой соединяют железные провода при монтаже заземления и средств молнезащиты. Сварочные работы выполняются квалифицированным сварщиком, а электрики подготавливают провода.

Медные и алюминиевые проводники соединяют пайкой. Перед пайкой с жил снимают изоляцию на длину до 35мм, зачищают до металлического блеска и обрабатывают флюсом в целях обезжиривания и для лучшего сцепления припоя.

Для пайки алюминиевых однопроволочных жил 2,5-10кв.мм. используют паяльник. Скручивание жил выполняют двойной скруткой с желобком.

При пайке жилы нагревают до начала плавления припоя. Потирая желобок палочкой припоя, лудят жилы и заполняют желобок припоем, сначала с одной, а затем с другой стороны. Для пайки алюминиевых жил больших сечений используют газовую горелку.
Одно- и многопроволочные медные жилы спаивают луженой скруткой без желобка в ванночке с расплавленным припоем.

Вопросы для самоконтроля.

1. По каким признакам классифицируют электротехнические материалы?

2. Чем отличается электрический ток в металлах от электрического тока в жидкостях и газах?

3. Какие проводники чаще всего используют и почему?

4. Каковы основные свойства изоляционных материалов?

5. Чем вызваны диэлектрические потери и от чего зависит их значение?

Раздел 3. Электрические измерения.

Виды погрешностей при измерениях. Электроизмерительные приборы непосредственной оценки. Измерение силы тока и напряжения. Измерение мощности. Измерение электрического сопротивления. Измерение неэлектрических величин.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Измерение - это нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств. Точность полученных результатов определяется тем, насколько грамотно используются имеющиеся средства измерения.

Классификация измерительных приборов.

1. По виду измеряемой величины: амперметр - измеряет силу тока, вольтметр - измеряет напряжение, ваттметр - измеряет мощность, омметр - измеряет сопротивление и т.д.

2. По физическому принципу действия измерительного механизма:

а) магнитоэлектрические - взаимодействие рамки с током с магнитным полем постоянного магнита.

б) электромагнитные - взаимодействие магнитного поля катушки, со стальным сердечником.

в) электродинамические - взаимодействие двух катушек с током.

г) индукционные - взаимодействие переменного магнитного поля с вихревыми токами индуцируемыми в проводящем подвижном диске иле цилиндре.

3. По роду измеряемого тока:

а) постоянного.

б) переменного.

в) постоянного и переменного.

г) трёхфазная система.

4. По классу точности. Это относительная приведённая погрешность - отношение абсолютной погрешности к предельному значению измеряемой величины.

На шкале электроизмерительного прибора отмечаются: измеряемая им физическая величина, класс точности прибора, род тока, рабочее положение прибора, величина напряжения пробоя изоляции прибора, система прибора (найти эти условные обозначения на шкале прибора).

Согласно ГОСТу, электроизмерительные приборы должны удовлетворять следующим требованиям:

- погрешность не должна превышать класс точности и изменяться в процессе эксплуатации.

- на показания не должны влиять внешние поля и изменения температуры.

- приборы должны иметь хорошую успокоительную систему.

- прибор должен быть стойким к перегрузкам и иметь хорошую изоляцию.

- шкала должна быть по возможности равномерной и проградуирована в практических единицах.

Способы включения измерительных приборов в электрическую цепь.

Амперметра. Вольтметра

Ваттметра. Омметра.

Рис. 1. Схемы включения электроизмерительных приборов.

Погрешность измерения.

Количественной оценкой точности служит погрешность измерения.

Пусть при измерении тока I прибор показывает другое значение I _ПР. Тогда абсолютная погрешность измерения равна:

Абсолютная погрешность может иметь положительные и отрицательные значения, поскольку прибор может показывать ток больший или меньший действительного тока в цепи. Однако во многих случаях абсолютная погрешность не позволяет оценить качество измерений. В таких случаях удобнее использовать относительную погрешность.

Относительная погрешность характеризует точность измерения, но не может охарактеризовать точность конкретного прибора. В качестве такой оценки используют относительную приведённую погрешность - отношение абсолютной погрешности к предельному значению измеряемого тока.

Относительная приведённая погрешность - это значение класса точности прибора.

Вопросы для самоконтроля.

1. Как устанавливают класс точности измерительного прибора?

2. Как классифицируют электроизмерительные приборы?

3. Объясните принцип действия измерительных приборов магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической систем. Для измерения, каких величин они применяются?

4. Как достигается равновесие моментов в измерительных приборах?

5. Для измерения каких величин используют приборы индукционной системы?

6. Как расширяют пределы приборов при измерениях силы тока и напряжения?

7. При измерениях в какой части шкалы прибора относительная погрешность будет наибольшей?

Задачи.

1. Класс точности амперметров А1 и А2 одинаков, а верхний предел прибора А2 больше. Каким амперметром можно провести более точные измерения?

2. Амперметр с внутренним сопротивлением 0,02 Ом и верхним пределом измерения 10 А используют для измерения тока до 100 А. Определить сопротивление шунта.

3. Номинальное напряжение вольтметра 10 В, внутреннее сопротивление 5 кОм. Какое напряжение можно измерить вольтметром при подключении к нему добавочного резистора сопротивлением15 кОм?

4. Определить погрешность при измерении тока амперметром на 1 А класса точности 2,5, если он показал 1 А. Сравнить погрешность при измерении тока 1 А прибором на I_MAX=10 А класса точности 0,5 (это точный лабораторный прибор). Сделать вывод.

Раздел 4. Электрические и магнитные цепи

Электрические цепи постоянного тока: электрический ток, действия тока, закон Ома, законы Кирхгофа, виды соединений проводников, расчет сложных электрических цепей. Способы соединения химических источников электрической энергии.

Электрические цепи переменного тока: Электромагнетизм: магнитное поле, магнитная индукция, магнитный поток, напряженность магнитного поля, вихревые токи, самоиндукция. Электрические цепи переменного тока: элементы электрической цепи переменного тока, источники электрической энергии переменного тока, комплексный метод расчета цепей переменного тока.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цепи постоянного тока.

При последовательном соединении (Рис. 2) конец предыдущего потребителя соединяют с началом последующего потребителя.

Рис.2 Последовательное соединение резисторов.

Сила тока на всех участках цепи одинакова. I₁=I₂=I₃=…=I.

Напряжение U на концах цепи равно сумме напряжений на потребителях. U=U₁+U₂+U_3. (2-правило Кирхгофа).

По закону Ома для участка цепи U₁=IR₁U₂=IR₂U₃=IR₃ и R=R₁+R₂+R_3.

Отдаваемая источником мощность равна мощности потребляемой всей цепью: Р=UI=I²R.

При параллельном соединении (Рис. 3) начала всех потребителей соединяют в одной точке, а их концы в другой.

Рис.3 Параллельное соединение резисторов.

Сила тока в неразветвлённой цепи равна сумме сил токов в параллельно соединённых проводниках I=I₁+I₂+I₃ (1-правило Кирхгофа).

Напряжение на концах всех потребителей одинаково U=U₁=U₂=U₃

По закону Ома I₁=U/R₁ I₂=U/R₂ I₃=U/R_3.

Мощность, как при последовательном, так и при параллельном, соединении потребителей равна сумме мощностей потребляемых каждым элементом электрической цепи P=P₁+P₂+P₃ .

Цепи переменного тока.

В электротехнике наибольшее распространение получил синусоидальный переменный ток (величина которого изменяется по закону синуса).

Любое электротехническое устройство, работающее на переменном токе можно представить в виде соединённых между собой определённым образом резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов.

Последовательное соединение

Цепь, содержащая последовательно соединённые катушку и конденсатор, обладает активным сопротивлением R и реактивным сопротивлением Х, определяемым индуктивностью катушки L_К и ёмкостью конденсатора С

X_L=L_K, X_C=1/(C); X=X_L-X_C. В соответствии со вторым правилом Кирхгофа вектор приложенного напряжения равен векторной сумме падений напряжений на элементах цепи.

U=U_R+U_L+U_C (1)

Рис. 4 Последовательное соединение.

Вектор напряжения на активном сопротивлении U_R совпадает по фазе с вектором тока, на индуктивности U_L опережает на 90⁰ вектор тока, а на ёмкости U_C отстаёт от вектора тока на 90⁰, то векторная диаграмма напряжении имеет следующий вид.

Рис.5 Векторная диаграмма напряжений.

Из треугольника напряжения следует:

U= (2)

где U=IZ; U_R=IR U_L=IX_L U_C=IX_C. Подставив полученные выражения в (2) и сократив, силу тока получим выражение для треугольника сопротивлений.

Z= (3)

Рис.6 Треугольник сопротивлений.

Практический интерес представляет равенство индуктивного сопротивления катушки и емкостного сопротивления конденсатора. В этом случае полное сопротивление Z становится чисто активным, ток в цепи совпадает по фазе с напряжением, электрическая цепь потребляет лишь активную мощность. Ток в этот момент максимален, напряжения на элементах цепи могут во много раз превышать напряжение питания электрической цепи.

Это явление получило название-резонанс напряжений. Оно может приводить к нежелательным последствиям, к пробою изоляции в катушках индуктивности или к пробою конденсаторов. Однако резонанс напряжений широко используется в радиотехнике, для создания электрических фильтров.

Резонанс напряжения легко достигнуть за счёт изменения ёмкости при постоянной индуктивности и частоте питающего напряжения.

Параллельное соединение.

В электрической цепи содержащей параллельно включенные катушку индуктивности и конденсатор, также возможен резонанс, но не напряжения, а токов.

Рис.7 Параллельное соединение.

В соответствии с первым правилом Кирхгофа:

I=I_К+I_C (4)

Рис.8 Векторная диаграмма токов.

(5)

Учитывая, что

I=U/Z=Uy(6)

Где y=1/Z полная проводимость электрической цепи, измеряется в сименсах.

Рис.9 Треугольник проводимостей.

Из треугольника проводимостей:

g=R/Z_K² -активная проводимость,

b_C=1/X_C - емкостная проводимость,

b_L=X_L/Z_K²- индукционная проводимость.

(7)

В случае параллельного соединения практический интерес представляет равенство активной и ёмкостной проводимости (величина обратная сопротивлению). При небольшом активном сопротивлении она может быть весьма малой, соответственно невелик и ток, потребляемой электрической цепью, в то время как токи в ветвях с индуктивностью и ёмкостью весьма значительны. Это явление получило название резонанс токов.

Условие резонанса токов - равенство индуктивной проводимости катушки и ёмкостной проводимости конденсатора, а следствие наименьший ток, потребляемый из сети, потребление цепью чисто активной мощности, равные и значительные значения токов в ветвях с индуктивностью и ёмкостью. Резонанс токов широко используют в радиотехнике, для построения резонансных контуров и в промышленных электроустановках для повышения коэффициента мощности.

Трёхфазной системой переменного тока называется совокупность трёх однофазных переменных токов одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых друг относительно друга по фазе на 1/3 периода или 120⁰.

Рис.10. Временная и векторная диаграмма.

Чтобы образовать из этих независимых однофазных систем единую трёх фазную систему, необходимо определённым образом электрически соединить отдельные обмотки. Существуют два способа соединения звездой и треугольником.

В цепях трёхфазного тока вне зависимости от способа соединения различают два типа напряжений, линейные U_Л напряжение между двумя линейными проводами и фазные U_Ф напряжение между линейным и нулевым проводом. Также различают два типа токов, линейные I_Л токи, протекающие в линейных проводах и фазные I_Ф токи в нагрузках фаз.

Соединение звездой. Если все концы обмоток генератора соединить в одной точке, а к их началам присоединить провода, идущие к приёмникам электрической энергии, у которых концы также соединены в одной точке, то получим соединение «звездой».

Рис.11. Вектора напряжений при соединении звездой.

При соединении звездой линейный ток совпадает с фазным и как видно из схемы линейные напряжения являются векторными разностями соответствующих фазных напряжений.

U_АВ=U_А-U_ВU_ВС=U_В-U_СU_СА=U_С-U_А

На основании векторных разностей можно построить векторную диаграмму.

Рис.12. Векторная диаграмма.

Для нахождения соотношения между модулями линейных и фазных напряжений рассмотрим треугольник с углом 120⁰ при вершине образованный векторами

, , . Если опустить перпендикуляр из вершины тупого угла, то получим

.

Ток, протекающий в нулевом проводе равен нулю только при симметричной нагрузке фаз.

При несимметричной нагрузке, по нулевому проводу будет протекать некоторый ток, а фазные напряжения станут, равны номинальному.

Доказать это с помощью векторной диаграммы.

Соединение треугольником. Если обмотки генератора соединить так, что конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй с началом третьей, конец третьей с началом первой, а к общим точкам подключить линейные провода, то получим соединение треугольником.

Рис.14. Соединение треугольником.

При этом соединении существуют только линейные напряжения (почему?), но фазные и линейные токи становятся не равными. Применив для каждой узловой точки первое правило Кирхгофа, получим соотношения между ними.

I_А=I_АВ-I_САI_В=I_ВС-I_АВI_С=I_СА-I_ВС

Для построения векторной диаграммы в качестве исходных данных возьмём три вектора линейных напряжений. При симметричной нагрузке векторы фазных токов сдвинуты по фазе на угол , величина которого зависит от характера нагрузки.

Рис.15. Векторная диаграмма.

Вопросы для самоконтроля.

1. Как определяются сила тока, напряжение, сопротивление в случаях параллельного и последовательного соединений проводников?

2. Как получить трехфазную систему соединения звездой и треугольником обмоток генератора и фаз приемника? Каковы соотношения между фазными и линейными величинами для этих соединений?

3. Может ли в сложной цепи содержаться четыре узла и пять ветвей?

4. В чем преимущество трехфазного тока?

Задачи.

1. К обмотке статора генератора, присоединены три одинаковые лампы с сопротивлением по 153 Ом.

Рис. 16. Схема включения ламп.

Линейное напряжение 220 В. Определить напряжение и ток каждой лампы.

2. Цепь состоит из последовательно соединённых активного сопротивления, катушки с индуктивностью L= 1 Гн, конденсатора ёмкостью С= 4 мкФ.

Рис.17. Схема соединения.

При каких условиях в цепи возникнет резонанс?

Раздел 5. Электрические машины и трансформаторы.

Классификация электрических машин: генераторы электрического тока, электрические двигатели.

Машины постоянного тока. Устройство и виды машин постоянного тока.

Основные сведения об устройстве и действии трансформаторов. Виды трансформаторов. Принцип действия. Режимы работы, потери, КПД.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Асинхронный двигатель, изобретённый в 1888 году, благодаря простоте своей конструкции в настоящее время является основным типом приводных двигателей в промышленности и быту. Скорость вращения ротора двигателя не постоянна и отстаёт от скорости вращения магнитного поля статора, т.е. вращение ротора будет асинхронно. Двигатель состоит из двух основных частей: статора, выполненного в виде полого цилиндра с пазами, в которые уложены три обмотки сдвинутые друг относительно друга на угол 120⁰ и ротора представляющий собой стальной цилиндрический сердечник, собранный из пластин электротехнической стали, с пазами, в которые уложена обмотка в виде «беличьего колеса».

Рис. 18.

Основные части двигателя.

1-статор, 2-ротор, 3-крыльчатка вентилятора, 4-подшипниковые шитки.

Обмотки статора трёхфазного двигателя можно соединить «звездой» или «треугольником».

Рис. 19.

«звезда» «треугольник»

В основу работы положены законы электромагнитной индукции. Если к трём обмоткам статора сдвинутыми в пространстве на 120 ⁰, подвести три напряжения, сдвинутые по фазе на 120 ⁰, то на статоре создаётся вращающее магнитное поле.

n₁=60f/p

Оно, пересекая обмотки ротора, наводит в них ЭДС. В обмотке закороченного ротора под действием ЭДС появляется ток ротора и по закону Ампера, вращающее магнитное поле начинает действовать на проводник с током, создаётся вращающий момент. Под действием этого момента ротор приходит во вращение, пытаясь догнать магнитное поле статора. Почему он не может догнать магнитное поле?

Степень отставания ротора от магнитного поля статора, выраженная в процентах называется скольжением.

S=(n₁-n)/n₁

При номинальной нагрузке оно составляет 3-7% и увеличивается при увеличении нагрузки.

Генераторы - электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую. Принцип работы генератора основан на возникновении ЭДС в рамке, вращающейся в магнитном поле.

Рис. 20. Принцип работы генератора.

При вращении рамки индуцируемая в ней ЭДС будет изменяться по синусоиде, за один оборот рамки дважды поменяет знак. Чтобы ток во внешней цепи имел одно направление (постоянное), применяют коллектор, на рисунке это два полукольца, соединённые с концами рамки, которые через щётки соединяются с внешней цепью. Объясните, как происходит выпрямление тока?

Обмотки, расположенные на полюсах статора и создающие постоянный магнитный поток, называют обмотками возбуждения. По способу включения обмоток возбуждения различают следующие типы машин:

независимое параллельное последовательное смешанное

Три последних типа машин получили название машин с самовозбуждением, т.к. напряжение подаётся на обмотки возбуждения непосредственно от обмотки якоря. Какова суть явления самовозбуждения?

Характеристика холостого хода: По ней можно судить о магнитных свойствах электрического генератора. Представляет собой зависимость ЭДС Е_О от тока возбуждения. Эту характеристику можно рассматривать как магнитную характеристику машины. Увеличение тока возбуждения ведёт к увеличению магнитного потока, а, следовательно, и ЭДС.

Рис. 21. Характеристики холостого хода.

По правой характеристике можно судить о степени насыщения магнитной системы машины. Коэффициент насыщения определяется отношением отрезков АС/АВ. Почему?

При К<1,25 машина насыщена слабо, при К=1,25….1,75 насыщение среднее, при К>1,75 машина насыщена сильно.

Внешняя характеристика: зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Внешние характеристики зависят от способа возбуждения машины.

Рис. 22.

Внешние характеристики генератора: 1-независимое, 2-паралельное, 3-4 смешанное при согласном и встречном включении обмоток соответственно.

Объясните по кривым графика, как отражается величина напряжения на увеличение тока нагрузки в зависимости от способа возбуждения?

Процентное уменьшение напряжения при переходе от холостого хода к номинальному току нагрузки определяется по формуле

Трансформатор - это статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока иного напряжения при неизменной частоте. Он состоит из двух основных частей: магнитопровода (сердечника) и обмоток (первичной и вторичной).

Для уменьшения потерь конструкция трансформатора выполнена по определённым правилам. Определите, как уменьшают потери от перемагничивания и от вихревых токов .

Если к первичной обмотке трансформатора подвести переменное напряжение, то в ней появится некоторый ток, который создаст в сердечнике переменный магнитный поток. Это поток по закону электромагнитной индукции наведёт в обеих обмотках ЭДС индукции. Отношение напряжений на обмотках равно отношению чисел витков в этих обмотках и называется коэффициентом трансформации (справедливо для идеального трансформатора).

Трансформатор имеет три режима работы: режим холостого хода (работает без нагрузки), рабочий режим (во вторичную обмотку включена нагрузка), режим короткого замыкания.

По приведённой схеме объясните явление саморегуляции трансформатора.

Рис. 23. Принцип работы трансформатора.

Внешняя характеристика отражает зависимость напряжения на вторичной обмотке U₂ от тока нагрузки I₂ при неизменном номинальном напряжении на первичной обмотке. По внешней характеристике может быть определено изменение напряжения при номинальной нагрузке по отношению к напряжению при холостом ходе.

Потери в трансформаторе определяют с помощью двух опытов: потери в стали опытом холостого хода, здесь же можно определить коэффициент трансформации, опытом короткого замыкания определяют потери в меди (обмотках).

Вопросы для самоконтроля.

1. Как регулируется скорость асинхронных двигателей?

2. Как произвести реверс асинхронного двигателя?

3. Как увеличить активную и реактивную мощность синхронного генератора?

4. Почему велик пусковой ток двигателя постоянного тока?

5. В чем состоит принципиальная разница между генераторным и двигательным режимом работы машины?

6. Как реверсируют двигатель постоянного тока?

7. Что такое коэффициент трансформации и как его определить?

8. Каковы потери в трансформаторах?

9. Как определяется КПД трансформаторов?

10. Почему сердечники трансформаторов набирают из отдельных листов стали?

Задачи.

1. Первичная обмотка трансформатора включена в сеть с напряжением U=220В, число витков этой обмотки w=500. Определить коэффициент трансформации и число витков вторичной обмотки, если вторичное напряжение U=1100 В.

2. Какую мощность получают из сети трёхфазные асинхронные двигатели, если линейные напряжения U=380 В, а линейный ток I=20 А при cos ф 0,7?

рис. 7.4

Схемы подключения двигателей.

3. Генератор с параллельным возбуждением имеет следующие параметры: Р=7,36 кВт, U=110 В, сопротивление обмотки возбуждения 30 Ом. Определить ток в якоре

.

Рис.8.5 Схема включения

4. Как изменится пусковой ток асинхронного двигателя при снижении питающего напряжения на 5, 10, 29 % ?

5. С какой частотой вращается магнитное поле в трехфазном асинхронном двигателе, имеющем 1,2,3,4 пары полюсов на фазу при частоте питающей сети 50 Гц?

Раздел 6. Применение электрической энергии в сельском хозяйстве.

Электроснабжение сельскохозяйственных потребителей. Электрические линии высокого и низкого напряжения. Внутренние электропроводки. Потребление и оплата электроэнергии. Электробытовые приборы личного пользования. Электрификация личных подсобных участков. Электроустановки в животноводстве. Электрификация подсобных сельскохозяйственных помещений.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Развитие сельскохозяйственной отрасли сопровождается увеличивающимся потреблением энергии, в общем балансе которой значительную и быстро растущую долю занимает электрическая энергия. Из всех видов энергии она наиболее легко транспортируется, преобразовывается и используется. С каждым годом появляется все больше способов и технологий ее применения. Электровооруженность труда приобретает все более распространенный характер. Новые машины, механизмы и технологии, порожденные научно-техническим прогрессом, требуют для своего осуществления электроэнергию. Развитие сельской электрификации обусловливает восприимчивость сельскохозяйственного производства к достижениям научно- технического прогресса. Электроэнергия дала жизнь (или изменила их содержание) многим сельским профессиям. Обработка и очистка зерна сегодня просто немыслимы без электроагрегатов, а такой анахронизм, как профессия пастуха, вполне разрешим с помощью электроизгороди. Без электроэнергии немыслимы сушка, электромелиорация и многие другие виды работ.
Электричество является единственным видом энергии для электрификации птицеводства и растениеводства, электромеханизации животноводства. С его помощью осуществляются водоснабжение, кормоприготовление и раздача кормов, уборка помещений, обогрев и создание микроклимата в помещениях, сушка и переработка зерна и других сельскохозяйственных продуктов, сев и уборка, орошение и мелиорация земель, инкубация и выращивание молодняка, содержание взрослого поголовья. Интенсивно используется электроэнергия в электротепловых установках и установках для создания микроклимата - устройства для обогрева полов помещений, водонагреватели, калориферы и кондиционеры, холодильники, компрессоры, системы вентиляции. Прогрессивные виды технологии также используют электроэнергию, где с ее помощью работают электрофильтры, в электрических полях окрашиваются различные изделия, осуществляется сепарирование и предпосевная обработка семян, проводятся опыты по электроактивации жидкостей и воды. Сушка, нагрев, дезинсекция, металлизация изделий распылением, осуществляемые с помощью токов высокой частоты и ультразвуком, немыслимы без электроэнергии, как немыслима без нее работа ремонтных и перерабатывающих предприятий, на которых установлено большое количество технологических линий и машин, станков и агрегатов, с помощью которых осуществляется переработка овощей и фруктов, молока, мяса и другой сельскохозяйственной продукции. Обрабатываются металлы, изготавливаются и ремонтируются узлы, детали, машины. Электричество прочно вошло в жизнь и просто немыслимо его отсутствие в быту, в оборудовании предприятий бытового обслуживания и общественного питания, где с помощью электроиспользующих установок приготовляют пищу, стирают, обогревают жилища, здания и сооружения и т.д. Очевидно, не нужно пояснять, что единственным источником энергии для искусственного освещения является электричество, с помощью которого осуществляются общее, местное и другие специальные виды электроосвещения, создается искусственная световая среда и облучение (ультрафиолетовое и инфракрасное) в теплицах для повышения урожайности, в птице- и животноводческих помещениях для повышения продуктивности. Эти виды облучения используются также как бактерицидные, для дезинфекции и дезинсекции, сушки и нагрева.

Почти половина всей электроэнергии, используемой в сельском хозяйстве, расходуется на освещение и облучение. Для освещения используются лампы накаливания и газоразрядные лампы, устанавливаемые в светильники различного исполнения в зависимости от конкретных условий применения. Светильники используются для общего и местного освещения производственных зданий и сооружений, помещений содержания животных и птицы, жилья, культурных, спортивных, бытовых и многих других помещений, а также открытых пространств - улиц и площадей, кормовых и выгульных площадок, стоянок и мест ремонта техники при полевых работах и т.д. Облучательные установки применяют в зависимости от конкретных целей для: дополнительного облучения рассады овощей в теплицах для ускорения роста и развития растений; облучения растений при выращивании их в помещениях без естественного света; дополнительного облучения растений в теплицах для продления короткого естественного дня; облучения проростков зерновых и бобовых культур при беспочвенном выращивании зеленого корма из семян (гидропоника); облучения семян и клубней перед посевом; уничтожения вредных насекомых с помощью ультрафиолетового облучения (УФО); повышения продуктивности животных и птицы с помощью УФО; обогрева молодняка с помощью инфракрасного обогрева (ИКО); сушки и дезинсекции зерна ИКО, а также овощей и фруктов. Как видим, одно только простое перечисление основных способов использования освещения и облучения заняло достаточно места, при этом за каждым из перечисленных пунктов стоит соответствующая техника и технология, оборудование и теоретическая база. Для нормальной эксплуатации необходимы соответствующие знания и навыки.

Большинство машин и агрегатов, электродвигателей и другого электрооборудования, обслуживающего и ремонтного персонала, специалистов-электриков связаны с так называемыми силовыми стационарными процессами, потребляющими основную часть используемой в сельском хозяйстве электроэнергии. К ним относят процессы по обслуживанию животных на фермах (водоподъем и водоснабжение, заготовка, приготовление и раздача кормов, вентиляция помещений и искусственный микроклимат, уборка навоза и двоение коров и многое другое), процессы земледелия и растениеводства (машинное орошение и обводнение сельскохозяйственных угодий, послекомбайновая очистка и переработка зерна, электрификация процессов на закрытом грунте).

Значительное количество электроэнергии потребляют тепловые процессы на животноводческих фермах, птицефабриках, где электроэнергия используется для приготовления горячей воды, производства пара, тепловой обработки кормов, технологического оборудования и посуды, создания микроклимата, а также на предприятиях закрытого грунта, в теплицах, при сушке зерна, кормов и другой сельскохозяйственной продукции, для хранения сельхозпродуктов и др. К силовым стационарным относят новые процессы, основанные на новых способах применения электроэнергии и особых видов энергии, получаемой в результате преобразования электроэнергии, - УФО, ИКО и другие виды облучения животных и растений для повышения их продуктивности, электроискровую обработку почвы, электрическую и электромагнитную обработку воды, посевного материала, электронно-ионную технологию, а также привод технологического оборудования.
Большое значение имеет электрификация быта в сельской местности, поскольку дает огромный социальный эффект. Это использование электроприборов культурного и хозяйственного назначения, применение электроэнергии для приготовления пищи, горячей воды, отопления зданий, электрооборудование предприятий сферы обслуживания населения (общественное питание, прачечные, другие коммунальные, торговые и общественные предприятия).

Совершенно новыми областями использования электроэнергии в сельском хозяйстве являются такие достижения научно- технического прогресса, как сельскохозяйственная робототехника и электроника, содержащие различные электроприводы, электроаппараты, электрические схемы управления и регулирования и имеющие огромные области применения. Практически в настоящее время созданы лишь автоматизированные установки для поточного доения коров. Интенсивно развивающаяся вычислительная техника может быть с большим эффектом использована в работе сельского электрика. Весьма интенсивно в сельском хозяйстве используются различные электронные регуляторы и измерительные приборы самых различных технологических процессов, машин и установок. И, хотя они относятся к электронике, сельскому электрику приходится обслуживать и их. При этом следует отметить, что электроника и робототехника представляют собой еще мало разработанные области совершенствования сельскохозяйственного производства, где имеется широкий простор для творчества и инициативы.

Основными потребителями электроэнергии в сельском хозяйстве в настоящее время являются электроприводы различных механизмов, машин и поточных линий, а также систем вентиляции и микроклимата. Так, в процессе кормоприготовления на животноводческих фермах используется целая гамма различных машин, осуществляющих свои функции исключительно благодаря применению в них электроприводов. Очистка концентрированных кормов ведется на зерноочистительных машинах. Для измельчения этих кормов применяют молотковые дробилки разных конструкций, жерновые и вальцовые мельницы. В последнее время наибольшее распространение получили универсальные дробилки, имеющие молотковый барабан с шарнирно навешенными молотками и ножевой орган для предварительного измельчения таких кормов, как кукурузные початки, зеленая масса, корнеклубнеплоды, сено (например, дробилки ДКУ-1,0, КДУ-2, КДМ-2 агрегаты ОКЦ-15, ОКЦ-30). Для обработки сочных и грубых кормов применяют соломосилосорезки РСС-6, измельчители "Волгарь-5", ИГК-30А, корнерезки КПИ-4, мойки-корнерезки МРК-5, а для приготовления кормов - агрегаты КН-3, смесители кормов серии С и АПС, варочные котлы ВК-1, ВКС-ЗМ и др. Широко используются агрегаты для приготовления заменителя цельного молока АЗМ-0,8. Эти и другие машины и механизмы применяются как отдельно, так и в составе кормоцехов, где также используются различные транспортеры и питатели кормов, котлы-парообразователи. Все они снабжены электроприводами и системами управления. Например, широко распространенный кормоцех "Маяк-6" имеет установленную мощность электрооборудования 58 кВт, освещения - 4,5 кВт. Для раздачи кормов животным применяются стационарные и мобильные кормораздающие устройства. В качестве рабочих органов в них используют шнеки, ленты, скребки. Так, транспортер-раздатчик кормов внутри кормушек ТВК-80А снабжен приводным устройством с электродвигателем мощностью 4,5 кВт, платформенный раздатчик РКС-3000 имеет электрооборудование мощностью 8,2 кВт с довольно развитой системой управления, а пневмотранспортер кормов снабжен электрооборудованием мощностью 56 кВт. Такие процессы, как загрузка и выгрузка хранилищ, также осуществляются с помощью электрифицированных механизмов как механических, так и использующих сжатый воздух, например ПК-6,0, ТК-3, ТС-40С, ТПП-30 и многие другие. Их мощности находятся в диапазоне от 1,1 до 30 кВт. Аппараты для первичной обработки и хранения молока на месте дойки и последующей его переработки включают множество насосов различных типов, доильных установок, охладителей и холодильных установок, пастеризаторов, сепараторов и т.д.

Огромную область применения электроэнергии представляет собой электромеханизация процессов предпосевной и послеуборочной обработки, хранения и переработки зерна. Сюда входят универсальные и специализированные пункты для обработки и хранения семенного, продовольственного и фуражного зерна, заводы для обработки и хранения семян элиты и первой репродукции, цехи и заводы для производства комбикормов. Перечисленные производства оборудованы разнообразными машинами. Это зерноочистительные, сушильные, сортировальные, обеззараживающие, вентилирующие, транспортирующие и другие агрегаты, потребляющие электроэнергию. Количество электроприводов в них достигает нескольких сотен. Единичные мощности достигают сотни киловатт.

Электромеханизация водоснабжения и мелиорации включает электроснабжение и электрооборудование насосных станций, установок для орошения грунта - как открытого, так и в теплицах и парниках. В систему машин входят различные насосы, нагнетатели, оросители, увлажнители, гидропонные установки и т.п., в которых использованы электродвигатели, электроклапаны и распределители, испарители и другое электрооборудование.

Вентиляционные установки и установки микроклимата во всех отраслях агропромышленного комплекса насчитывают большое количество электрифицированного оборудования и систем управления. Сюда относят как отдельно устанавливаемые вентиляторы, так и целые комплексы для приготовления воздуха, общеобменной вентиляции и воздушного отопления.
Перспективную и стремительно развивающуюся сферу интенсивного использования электроэнергии представляет электронагрев. В настоящее время он включает электрический подогрев воды - прямой и косвенный, т.е. с помощью пропускания тока через воду или электронагревателями, электрическое парообразование, осуществляемые с помощью электроводонагревателей, электрокотлов и парообразователей. Электровентиляцию с подогревом воздуха и микроклимат (нагрев воздуха) осуществляют с помощью электронагревателей в электрокалориферах и теплогенераторах. С помощью электронагрева осуществляют обогрев животных и птицы элементными нагревателями, ИКО-нагревателями. Электрообогрев и воздушное электроотопление применяют в инкубаторах для инкубации яиц. Широко используют электрообогреваемые полы и стены в животноводческих помещениях, парниках и теплицах, где для электронагрева используют предварительно заложенные в обогреваемые поверхности нагревательные провода, например марок ПОСХВ, ПОСХП. С помощью электрических калориферов сушат зерно и сено в колхозах, совхозах, на вышеупомянутых зерноперерабатывающих предприятиях.

Электроэнергия используется для получения с помощью генераторов токов высокой частоты и ультразвука, используемых в сельском хозяйстве для тепловой обработки не проводящих ток материалов: сушки и дезинсекции зерна, семян трав, фруктов и овощей, сена, чая, табака, бобов какао, хлопка, шелковичных коконов. На ремонтных предприятиях и в цехах применяют токи высокой частоты для закалки и сварки металлов, плавки стали, цветных металлов и сплавов, заливки биметаллических втулок подшипников, пайки режущих инструментов и деталей, восстановления деталей способом наплавки металла, сушки электрических машин после пропитки их лаками, металлизации изношенных поверхностей рабочих органов машин путем распыления металла. Ультразвук используют для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур для повышения их всхожести, ускорения прорастания и повышения урожайности, для интенсификации мойки овощей, фруктов и тары на перерабатывающих предприятиях, для обеззараживания воды, пастеризации, стерилизации и гомогенизации молока и других продуктов и для многих других целей.
Совершенно немыслимо без электричества ремонтное производство, где электроэнергия используется для привода различных станков, например токарных, токарно-винторезных, сверлильных и шлифовальных, заточных, фрезерных и притирочных, трубогибных и резьбонарезных, различных линий, сварочных агрегатов и машин, деревообрабатывающих станков, сушильных и окрасочных камер и т.п. То же самое можно сказать и о подсобных предприятиях колхозов и совхозов, осуществляющих переработку сельскохозяйственной продукции, изготовление строительных материалов и изделий промыслового характера: в них электрификация позволяет значительно уменьшить долю ручного труда и интенсифицировать производство. На предприятиях агропромышленного комплекса электричество является единственным видом энергии, позволяющей механизировать и автоматизировать производство, поддерживать высокую производительность труда при наименьших затратах.

Перечисление использования электроэнергии в сельском хозяйстве показывает, что благодаря электричеству существует и может функционировать большинство машин, механизмов и агрегатов. Сельскохозяйственные потребители получают электроэнергию из электрической сети, где электроэнергия вырабатывается тепловыми, гидравлическими и атомными электростанциями. На местах, в основном в качестве резервных источников, применяются передвижные и стационарные дизельные электростанции, расширяется применение ветроэлектрических установок и микрогидроэлектростанций, устанавливаемых на малых реках с быстрым потоком воды - в рассредоточенных сельскохозяйственных районах, особенно в высокогорных. Для передачи, преобразования и распределения электроэнергии предназначены воздушные линии электропередачи (BЛ) и трансформаторные подстанции. Все больше применяют кабельные линии. Трансформаторные подстанции строят как закрытые, так и открытые (напряжение - до 35 кВ, преимущественно 6-10 кВ, низковольтной распределительной сети - 380/220 В).
Как видно из изложенного, в сельском хозяйстве работает огромное количество разнообразного электрооборудования. Преимущественную часть составляют электроприводы, электрические аппараты и комплектные устройства для распределения и преобразования электроэнергии целевого назначения - шкафы, устройства и пульты для управления агрегатами, поточными линиями, цехами, фермами, предприятиями. Как правило, в эти современные средства заложено большое количество различной электроаппаратуры и средств автоматизации. Работа на них, их обслуживание, наладка и ремонт требуют немалых знаний, опыта и любви к своему делу. Одновременно следует отметить, что именно электрооборудование диктует темп работы технологических машин, ее качество и уровень. Именно через электрификацию приходят в сельское хозяйство новинки научно-технического прогресса.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что такое централизованное электроснабжение и каковы его преимущества?

2. Каково назначение линий электропередач?

3. Расскажите о типах внутренних электропроводок.

4. Расскажите об использовании электротехнологий в животноводстве и растениеводстве.

Методические указания по выполнению практических работ

по дисциплине «Основы электротехники»

Подготовка и правила выполнения практических работ

В результате выполнения практических работ подтверждаются теоретические положения, полнее осмысливаются физические явления и установленные теорией закономерности.

Очередность и даты выполнения практических работ объясняются преподавателем на вводном занятии. Студент должен заблаговременно подготовиться к предстоящему занятию в лаборатории. В подготовку входит: изучение соответствующих разделов теоретического курса; подробное изучение содержания работы; аккуратное вычерчивание электрических схем экспериментов и таблиц наблюдений в отчет по выполнению работы.
До начала лабораторных занятий надо познакомиться с правилами выполнения лабораторных работ, методикой оценки погрешностей, способами приближенных вычислений, приемами построения графиков и векторных диаграмм.
Каждый студент обязан усвоить правила техники безопасности, уметь оказать первую помощь при поражении электрическим током и механических травмах.
Студенты, явившиеся на занятие неподготовленными, не допускаются к работе, в течение времени, отведенном для выполнения практической работы, изучают в читальном зале или лаборатории не освоенный ими материал по учебной литературе.
Студенты, работающие в лаборатории, разделяются на группы по три-четыре человека. В начале каждого занятия проверяется подготовленность студента к выполнению практической работы. При этом студенту задаются вопросы.

• Какую лабораторную работу собираетесь выполнять?

• Что в данной работе должно быть установлено?

• Какие данные будут определены из опыта? Что должно быть рассчитано аналитически?

• Какие графики, кривые, векторные диаграммы необходимо получить из опыта?

• Какие схемы и таблицы для записи опытных данных заготовлены студентом?

• Какие электроизмерительные приборы, аппараты и проводники будут использованы при опыте?

Студент, получивший допуск к выполнению практической работы, приступает к сборке электрической цепи опыта. Рекомендуется сначала выполнить сборку последовательной части цепи, а затем параллельной; сборку схемы следует начинать от одного зажима источника питания и, пройдя по схеме последовательную цепь, закончить ее на другом зажиме. Включать стенд под напряжение не разрешается до проверки преподавателем правильности соединения приборов, аппаратов и прочего оборудования. В случае каких-либо переключений в собранной цепи последняя перед включением должна быть еще раз проверена преподавателем.

Закончив испытание, каждый студент обязан до разборки схемы предъявить преподавателю для подписи бланк с результатами наблюдений. Если результаты опыта будут признаны неудовлетворительными, то необходимо повторить опыт. По окончании работы все соединения должны быть разобраны, все проводники аккуратно возвращены на место.

Отчет по проделанной практической работе

Отчет должен содержать: титульный лист, схемы экспериментов, таблицы с данными измерений, графики, векторные диаграммы, результаты вычислений, расчетные формулы, перечень использованного оборудования и выводы.

Полученные данные наблюдений студент частично обрабатывает в лаборатории, а окончательно - дома. Электрические схемы, векторные диаграммы и графики следует вычерчивать аккуратно карандашом, применяя чертежные принадлежности. Векторные диаграммы строятся с соблюдением масштаба: выбранный масштаб указывается рядом с начерченной диаграммой. При вычерчивании электрических схем следует использовать условные обозначения в соответствии с ГОСТ. При построении графиков необходимо на осях координат написать обозначения откладываемых величин, единицы их измерений. Вдоль осей координат наносят деления и представляют в масштабе числовые значения.
Отчет выполняется рукописно на стандартных листах формата А4 (размеры 210х297 мм) и скрепляется скрепкой. Нумерация страниц отчета - сквозная (первой страницей является титульный лист). Отчет с проставленной датой выполнения работы и подписанный студентом представляется преподавателю на следующее лабораторное занятие. При защите работы студент обязан объяснить любой выполненный опыт или расчет и ответить на дополнительные вопросы преподавателя по данной теме. Студенты, не представившие отчет и не получившие зачет по предыдущей работе, к выполнению последующих работ не допускаются.

Форма отчета о проделанной практической работе содержится в приложении 1. В приложении 2 даны критерии оценивания выполнения практических работ.

Правила техники безопасности в лаборатории «Основы электротехники»

1. Нельзя касаться руками клемм, открытых токоведущих частей и находящихся под напряжением элементов цепей.

2. Прежде чем производить какие-либо изменения в схеме, ее нужно отключить от источника электрической энергии.

3. Все переключения в электрических схемах необходимо производить только при снятом напряжении, то есть при отключенном автоматическом предохранителе.

4. Прежде чем приступить к соединению элементов схемы, расположенных на стенде, необходимо убедиться, что контакты автоматов сети отключены.

5. Нельзя проверять пальцами наличие напряжения между выводами источника питания или линейных проводов сети.

6. Не прикасайтесь к зажимам отключенных от работающей цепи конденсаторов. Помните, что в нем может сохраняться опасный для здоровья остаточный заряд.

7. Сборка электрических схем должна производиться соединительными проводами с исправной изоляцией. Нельзя пользоваться проводами без наконечников или штырей.

8. Прежде чем разбирать цепь, убедитесь, что контакты автоматов сети разомкнуты, источники питания отключены.

9. Нельзя самостоятельно исправлять вышедшее из строя электрооборудование.

10. Во время выполнения лабораторной работы категорически запрещается хождение по лаборатории.

11. Производить какие-либо переключения на главном распределительном щите лаборатории и пульте управления лабораторными стендами студентам ЗАПРЕЩЕНО!

Перечень практических работ по дисциплине «Основы электротехники»

№

Раздел

Наименование работы

1

Электрические и магнитные цепи

Изучение последовательного и параллельного соединения приёмников электрической энергии.

Изучение явления и закона электромагнитной индукции.

Изучение последовательных и параллельных цепей переменного тока. Резонанс напряжения, резонанс токов.

Изучение трёхфазной цепи при соединении активной нагрузки однофазных приёмников «звездой» и «треугольником».

2

Электрические измерения

Электрические измерения, расчёт погрешностей измерения. Определение класса точности электроизмерительного прибора.

3

Электрические машины и трансформаторы

Изучение режимов работы однофазного трансформатора. Определение коэффициента трансформации.

Испытание трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Характеристики генератора постоянного тока.

Практическая работа №1

Тема: «Изучение последовательного и параллельного соединения преёмников электрической энергии».

Цель работы:

• изучить методы измерения и расчёта тока, напряжения, мощности и сопротивления в электрических цепях постоянного тока с последовательным и параллельным соединением резисторов;

• сравнить экспериментальные показания и расчётные значения закона Ома;

• развить практические навыки по сборке и наладке электрических схем соединения резисторов.

Оборудование: Источник питания - U=0...20В, резисторы, реостаты, измерительные приборы (миллиамперметр, омметр и вольтметр постоянного тока), соединительные провода.

Порядок выполнения работы

1.1 Собрать электрическую цепь №1 по приведённой схеме.

Рис. 1. Схема для испытания.

1.2. Установить среднее значение сопротивления резистора R_5. В обесточенной цепи замерить сопротивление каждого резистора с помощью омметра. Соединить точки d и d₁ и замерить сопротивление электрической цепи между точками a и b. Результаты занести в таблицу 1.

1.3. Включить вместо перемычки d и d₁ миллиамперметр постоянного тока и подать в цепь постоянное напряжение в пределах 10…20 В. Измерить падение напряжения на каждом резисторе. Заполнить таблицу 1.

Таблица 1

Параметр

Участок электрической цепи

R₁

R₄

R₅

R₆

R_А-В

R, Ом

U, В

I, мА

P, Вт

1.4. Сравнить значения параметров падения напряжения на каждом участке, общего сопротивления и мощности, полученных экспериментальным и расчётным путём.

1.5. Собрать электрическую цепь №2 по приведённой схеме.

Рис.2. Схема для испытания.

1.6. Установить среднее значение сопротивления резистора R_5. В обесточенной цепи замерить сопротивление каждого резистора с помощью омметра.

Соединить точки d и d_1, с и с₁ и замерить сопротивление электрической цепи между точками a и b. Результаты занести в таблицу 2.

1.7. Включить вместо перемычки d и d_1, с и с₁ миллиамперметры постоянного тока и подать в цепь постоянное напряжение в пределах 10…20 В. Измерить падение напряжения на каждом резисторе. Заполнить таблицу 2.

Таблица №2

Параметр

Участок электрической цепи.

R₁

R₂

R₃

R₄

R₅

R₆

R_А-В

R, Ом

U, В

I, мА

P, Вт

1.8. Сравнить значения силы тока в каждой ветви, общего сопротивления и мощности, полученных экспериментальным и расчётным путём.

1.9. Оформить отчёт по работе (форма приведёна в приложении), сделать выводы по разнице между экспериментальными и расчётными значениями параметров.

Контрольные вопросы

1. Что такое электрический ток?

2. Что называют электрической цепью?

3. Что такое сила тока?

4. Какова причина электрического сопротивления?

5. Сформулируйте закон Ома для участка цепи, для полной цепи.

6. Сформулируйте 1-е и 2-е правило Кирхгофа.

7. Чему равно общее сопротивление последовательно и параллельно соединённых проводников?

Практическая работа №2

Тема: «Изучение явления и закона электромагнитной индукции».

Цели работы:

• изучить явление и причины возникновения индукционного тока и возникновения экстра токов самоиндукции;

• доказать с помощью опытов зависимость наводимой ЭДС от скорости наведения магнитной индукции, от числа витков катушки, от угла вектора магнитной индукции и от площади поперечного сечения катушки;

• развить практические навыки расчета магнитного потока и применение их для решения практических задач.

Оборудование: установка для изучения явления магнитной индукции, источник постоянного тока, гальванометр.

Краткие теоретические сведения.

Явление электромагнитной индукции было открыто Фарадеем в 1831 году. Его опыты показали, что во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении числа линий магнитной индукций, проходящих через него, возникает электрический ток. Это ток был назван индукционным.

Рис 2.1.

В момент вдвигания магнита и в момент его выдвижения из катушки наблюдается отклонения стрелки гальванометра. Отклонения тем больше, чем быстрее двигается магнит. Если сменить полюса магнита, то отклонения стрелки будут противоположны первоначальным (Рис 2.1).

Рис.2.2

Если катушку К₁ поместить в К₂, то в момент включения или выключения тока, или его изменения, или при перемещении катушек друг относительно друга наблюдается отклонение стрелки гальванометра (Рис.2.2).

Если в контуре течёт переменный ток, то в этом контуре возникает ЭДС индукции, так как ток создаёт через контур переменный магнитный поток, величина которого изменяется в соответствии с изменением тока. Возникающая ЭДС создаёт дополнительный ток в контуре. Это явление называется самоиндукцией, а дополнительные токи - экстра токами самоиндукции.

Применяя закон Фарадея к явлению самоиндукции, получим: ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре при изменении тока в нём, прямо пропорционально скорости изменения этого тока.

Порядок выполнения работы

2.1. Собрать установку для изучения электромагнитной индукции.

Рис.2.3 Установка для испытания.

2.2. Меняя сопротивление реостата, изменяем величину тока, в цепи наблюдая за величиной отброса стрелки гальванометра. Результаты испытания занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Сделать вывод на основании полученных результатов.

2.3. Установить ток в цепи равный 2А. Меняя количество витков N малой катушки произвести замеры показания гальванометра и заполнить таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Сделать вывод на основании полученных результатов.

2.4. Установить ток в цепи равный 2А. Изменяя положение малой катушки относительно большой, снять показания гальванометра и заполнить таблицу 2.3.

Таблица 2.3

Номер испытания.

Угол.

Количество делений по шкале гальванометра. n.

1

0⁰

2

45⁰

3

90⁰

4

135⁰

5

180⁰

Сделать вывод на основании полученных результатов.

Оформить отчёт по работе (форма приведёна в приложении).

Контрольные вопросы

1. Какой физической величиной характеризуется магнитное поле? Назовите ее единицу измерения.

2. Сформулируйте закон Ампера и запишите его формулу.

3. Как определяется величина магнитного потока, пронизывающего контур?

4. Сформулируйте и запишите закон электромагнитной индукции.

5. Сформулируйте правило Ленца.

6. В чём состоит сущность явления самоиндукции?

7. По какой формуле вычисляется ЭДС самоиндукции?

Практическая работа №3

Тема: «Изучение последовательных и параллельных цепей переменного тока».

Цель работы:

• изучить явление резонанса напряжений;

• изучить явление резонанса токов;

• выявить влияния параметров R, L, C на значение тока в электрической цепи и напряжения на её элементах;

• научится методам анализа электрической цепи с применением векторных диаграмм.

Оборудование: дроссель (катушка индуктивности), набор конденсаторов, источник питания U=20В, 50Гц, измерительные приборы.

Порядок выполнения работы.

1. Собрать электрическую цепь №1 по приведённой схеме.

Рис.3.7 Схема электрической цепи для изучения резонанса напряжений.

3.2. После проверки схемы подать питание. Постепенно увеличивая ёмкость, установить такое значение, при котором ток в цепи будет наибольшим (режим резонанса напряжений). Снять показания приборов. Затем, изменяя значение ёмкости в большую и меньшую стороны, снять показания приборов ещё для четырёх значений ёмкости. Результаты занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

С, мкФ.

U, B

I, мА

U_К, В

U_С, В

P, Вт

С_РЕЗ.

3.3. На основании полученных экспериментальных данных построить зависимости I(C), U_K(C), U_C(C).

При R=15 Ом и L=0,6 Гн. Заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2

C, мкФ

Z_К,Ом

X_С,Ом

X_L,Ом

Z,Ом

C_РЕЗ

3.4. Собрать электрическую цепь №2 по приведённой схеме.

Рис.3.8 Схема электрической цепи для изучения резонанса токов.

3.5. После проверки схемы подать питание. Постепенно увеличивая ёмкость, установить такое значение, при котором ток, потребляемый всей цепью, будет наименьшим

(режим резонанса токов). Снять показания приборов. Затем, изменяя значение ёмкости в большую и меньшую стороны, снять показания приборов ещё для четырёх значений ёмкости. Результаты занести в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

С, мкФ

U, B

I, мА

I_K,мА

I_C, мА

С_РЕЗ

3.6. На основании полученных экспериментальных данных построить зависимости

I (C), I_К(C), I_С(C).

При R=15 Ом и L=0,6 Гн. Заполнить таблицу 3.4.

Таблица 3.4

C, мкФ

y, См

y_k, См

b_C, См

b_L, См

C_РЕЗ

На основании построенных графиков и проведённых расчётов сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Какой ток называется переменным? Изобразите график переменного тока.

2. Какое сопротивление называют активным, а какое реактивным?

3. От чего зависит ёмкостное сопротивление?

4. От чего зависит индуктивное сопротивление?

5. Запишите условие резонанса напряжений?

6. Запишите условие резонанса токов?

Практическая работа №4

Тема: «Изучение трёхфазной цепи при соединении активной нагрузки однофазных приёмников «звездой» и «треугольником».

Цель работы:

• проверить экспериментальным путём

соотношения между линейным и фазным напряжением при соединении нагрузки «звездой»;

соотношение между линейными и фазными токами при соединении нагрузки «треугольником»;

• научится методам анализа трёхфазных цепей с применением векторных диаграмм.

Оборудование: три однофазных приёмника (активная нагрузка), источник трёхфазного напряжения U_Ф=20 В. Электроизмерительные приборы.

Порядок выполнения работы.

4.1. Собрать электрическую цепь №1 по приведённой схеме.

Рис 4.6 Схема соединения.

4.2. После проверки схемы подать питание. Измерить линейные и фазные напряжения, линейные токи и ток в нейтральном проводе. Отключить питание. Закоротить нагрузку одной фазы, подать напряжение и произвести аналогичные замеры. Результаты испытаний занести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Тип нагрузки.

U_АВ В.

U_ВС В.

U_АС В.

U_А В.

U_В В.

U_С В.

I_А мА.

I_В мА.

I_С мА.

I_NмА.

Симметричная.

Короткое замыкание фазы.

4.3. По данным таблицы 4.1 построить векторные диаграммы напряжений с симметричной нагрузкой, выбрав соответствующие масштабы.

4.4. Собрать электрическую цепь №2 по приведённой схеме.

Рис.4.7 Схема соединения.

4.5. После проверки схемы подать питание. Измерить линейные и фазные токи и линейное напряжение. Отключить питание и сделать нагрузку несимметричной и вновь произвести измерения. Результаты занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

Тип нагрузки

U_AB B.

U_BC B.

U_CA B.

I_AB мА

I_BC мА

I_CA мА

I_A мА

I_B мА

I_C мА

Симметричная.

Несимметричная.

4.6. По данным таблицы 4.2 построить векторные диаграммы токов для симметричной нагрузки, выбрав соответствующие масштабы.

Контрольные вопросы.

1. Дайте определение трёхфазной системе переменного тока.

2. Какие соединения называют соединением звездой?

3. Какие соединения называют соединением треугольником?

4. Как строятся векторные диаграммы для этих соединений?

5. Какова связь между линейными и фазными напряжениями при соединении звездой?

6. Какова связь между линейными и фазными токами при соединении треугольником?

7. Каково назначение нулевого провода в соединении звездой?

Практическая работа №5

Тема: «Электрические измерения, расчёт погрешностей измерения. Определение класса точности электроизмерительного прибора».

Цель работы:

• изучить основные характеристики измерительных приборов и методы измерения тока, напряжения, сопротивления и мощности;

• научится рассчитывать абсолютную и относительную погрешности измерения;

• научиться подбирать электроизмерительные приборы для определённого вида измерения.

Оборудование: измерительные приборы (миллиамперметр и вольтметр постоянного тока, ваттметр, омметр), подстроечные резисторы.

Порядок выполнения работы.

5.1. Собрать электрическую цепь по приведенной схеме.

Рис.5.2 Схема соединения.

5.2. После проверки схемы подключить питание напряжением U=5В и снять показания амперметра и ваттметра. Измерить напряжение на нагрузке U_Н. Повторить измерения при напряжении питания 10 и 15 В. Данные измерений занести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1.

U, В

Измеренные значения

Вычисленные значения

U_Н, В

I, мА

P, Вт

R_Н, Ом

P, Вт

R_Н, Ом

5

10

15

5.3. Заполнить таблицу 5.2. зная класс точности измерительных приборов и используя для расчётов формулы, приведённые в теоретической части работы.

Таблица 5.2

Параметр

Амперметр

Вольтметр

Ваттметр

Омметр

Класс точности

Абсолютная погрешность

Относительная погрешность.%

5В

10В

15В

Относительная приведённая погрешность.

5.4. На основании результатов испытаний сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы.

1. Что такое погрешности измерения?

2. Какие условные обозначения имеются на шкале прибора?

3. Какие системы приборов по физическому принципу действия вам известны?

4. Почему у омметра нулевое деление шкалы находится справа?

Практическая работа №6

Тема: «Изучение режимов работы однофазного трансформатора. Определение коэффициента трансформации».

Цель работы: научиться определить основные параметры трансформатора и рассчитывать коэффициент трансформации.

Оборудование: однофазный трехобмоточный трансформатор, нагрузка (переменный резистор), источник переменного тока, измерительные приборы.

Порядок выполнения работы.

6.1. Записать паспортные данные трансформатора:

- тип

- напряжение на первичной обмотке

- номинальный ток нагрузки

- число витков дополнительной обмотки

- площадь сечения сердечника.

6.2. Опыт холостого хода при номинальном напряжении на первичной обмотке.

Собрать электрическую цепь по предложенной схеме.

Рис. 6.2. Схема включения.

После проверки схемы подать напряжение на первичную обмотку и снять показание всех приборов. Данные измерения занести в таблицу 6.1.

Таблица №6.1.

U₁, В

U₂, В

U_доп. В

W_доп.

I_х.х, мА

P_х.х, Вт

W₁

W₂

n

Сделать вывод по величине потерь в стали.

6.3. Внешняя характеристика трансформатора.

Собрать электрическую цепь по предложенной схеме.

Рис. 6.3. Схема включения.

После проверки схемы подать напряжение на первичную обмотку и изменяя нагрузку от 0 до 1,2 I_НОМ. снять показания приборов для пяти точек. Данные измерений занести в

таблицу 6.2.

Таблица 6.2

№ опыта

1

2

3

4

5

U_Н, В

I_Н, мА

По полученным данным построить график зависимости.

Контрольные вопросы.

1. Какой принцип положен в основу работы трансформатора?

2. Почему сердечник трансформатора изготавливается из тонких изолированных друг от друга пластин? Какие материалы используются для изготовления сердечников трансформатора?

3. Что такое коэффициент трансформации?

4. Что можно определить из опыта холостого хода?

5. Что можно определить из опыта короткого замыкания?

6. Почему при изменении нагрузки трансформатора магнитный поток в его сердечнике остаётся практический неизменным?

Практическая работа №7.

Тема: «Испытание трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором».

Цель работы:

• изучить схемы включения и методы реверса асинхронного двигателя;

• научится снимать механическую характеристику и рассчитывать величину скольжения двигателя.

Оборудование: трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, нагрузка (генератор, в выходную цепь которого включен переменный резистор), датчик частоты вращения, измерительные приборы, устройства коммутации и управления.

Порядок выполнения работы.

7.1. Собрать электрическую цепь для испытания трёхфазного двигателя на установке по приведённой схеме.

Рис.7.3 Установка для испытания.

После проверки схемы произвести пробный пуск. Измерить частоту вращения двигателя и ток потребляемый обмоткой статора.

7.2. Замер пускового тока. Отключить двигатель, дождаться полной остановки ротора. Подать питание и отметить максимальное отклонение стрелки амперметра, включенного в обмотку статора.

Замерить частоту вращения двигателя и фазное напряжение.

Отключить питание и переключить обмотки статора, соединив их «треугольником». Для этого соединить концы С1 с С5, С2 с С6, С3 с С4. После проверки схемы пустить двигатель и произвести аналогичные замеры.

7.3. Реверс. Для осуществления реверса поменять местами начала фаз С2 с С3 т.е. подключить зажим С2 к линейному проводу С, а зажим С3 к линейному проводу В.

7.4. Механическая характеристика. Включить двигатель и установить резистором R_В номинальное напряжение на выходе генератора. Снять показания амперметра в цепи нагрузки генератора и частоту вращения двигателя. Увеличивая нагрузку R_Н снимать показания и заполнить таблицу 7.1.

Таблица 7.1

№ опыта.

1

2

3

4

5

I_Н, мА

n, об/мин.

Сделать выводы по результатам расчётных и опытных данных.

Контрольные вопросы.

1. Как устроен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

2. Каков принцип работы асинхронного двигателя?

3. Объясните создание вращающего магнитного поля статора.

4. Что такое скольжение?

5. Почему ротор не может «догнать» вращающее магнитное поле статора?

6. Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?

Практическая работа №8.

Тема: «Характеристики генератора постоянного тока».

Цель работы:

научиться снимать

• характеристику холостого хода генератора и определять по ней коэффициент насыщения.

• внешнюю характеристику генератора и определять процентное уменьшение напряжения.

Оборудование: Трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, нагрузка (генератор, в выходную цепь которого включен переменный резистор), датчик частоты вращения, измерительные приборы, устройства коммутации и управления.

Порядок выполнения работы.

8.1. Собрать электрическую цепь для испытания генератора постоянного тока на установке в соответствии с приведённой схемой

.

Рис 8.4 Установка для испытания.

8.2. После проверки схемы произвести пробный пуск. Измерить частоту вращения двигателя и потребляемый статорной обмоткой ток холостого хода. Если они соответствуют норме вывести генератор на номинальный режим работы, установив на якоре с помощью регулировочного резистора номинальное напряжение.

8.3. Снятие характеристик холостого хода: плавно изменять резистором R_В ток возбуждения от максимального значения, до нуля. Результаты занести в таблицу 8.1.

Таблица 8.1

№ опыта.

1

2

3

4

5

6

Е_О, В

I_В, мА

Построить на основании экспериментальных данных кривую зависимости E₀=f(I_B). Определить по ней коэффициент насыщения магнитной системы генератора при номинальном токе.

8.4. Снятие внешней характеристики: Установить ток возбуждения генератора таким, чтобы напряжение на зажимах генератора на холостом ходу было номинальным. Постепенно увеличивая нагрузку изменяя сопротивление резистора R_Н снять показания приборов. Результаты занести в таблицу 8.2.

Таблица 8.2

№ опыта.

1

2

3

4

5

U, B.

I_H, мА

На основании испытаний и расчётов сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы.

1. Объясниете принцип работы генератора постоянного тока.

2. Какие законы положены в основу работы генератора?

3. От чего зависит ЭДС и вращающий момент генератора постоянного тока?

4. Какую роль играет коллектор генератора?

5. Нарисуйте схемы возбуждения генератора.

6. В чём сущность режима самовозбуждения генератора?

7. Что позволяют определить характеристики генератора?

Примерные вопросы и задания для проведения дифференцированного зачета по дисциплине «Основы электротехники»

1. Электрическое поле и его характеристики.

2. Проводники и диэлектрики.

3. Электрический ток. Сила тока. Электрическое сопротивление. Проводимость.

4. Законы Ома. Простейшая электрическая цепь и её элементы.

5. Последовательное соединение сопротивлений и его свойства.

6. Параллельное соединение сопротивлений и его свойства.

7. Элементы схем электрических цепей. Законы Кирхгофа.

8. Магнитное поле и его характеристики.

9. Расчёт магнитных цепей.

10. Электромагнитная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

11. Явление электромагнитной индукции.

12. Переменный ток. Получение синусоидальной ЭДС.

13. Параметры переменного тока.

14. Электрическая цепь переменного тока с активным сопротивлением.

15. Электрическая цепь переменного тока с индуктивностью.

16. Электрическая цепь переменного тока с емкостью.

17. Последовательное соединение R, L, C. Резонанс напряжений.

18. Параллельное соединение R, L, C. Резонанс токов.

19. Получение трехфазного тока. Его преимущества перед однофазным.

20. Соединение «звездой» генераторов и потребителей переменного тока.

21. Соединение «треугольником» генераторов и потребителей переменного тока.

22. Классификация измерительных приборов. Приборы для измерения тока и напряжения.

23. Прибор для измерения мощности.

24. Прибор для измерения электрической энергии.

25. Методы измерения сопротивлений.

26. Назначение трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.

27. Автотрансформаторы.

28. Измерительные и трехфазные трансформаторы.

29. Машины переменного тока. Назначение, устройство, классификация. Обратимость машин.

30. Вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя.

31. Пуск и регулирование частоты вращения асинхронных двигателей.

32. Устройство и принцип работы машин постоянного тока.

33. Виды генераторов постоянного тока и их принцип действия.

34. Устройство и принцип работы двигателей постоянного тока.

35. Электропривод.

36. Измерительные преобразователи, их назначение и классификация.

37. Индуктивный преобразователь.

38. Устройство и принцип работы нейтрального реле.

39. Передача и распределение электрической энергии. Способы экономии энергии.

40. Элементы устройства электрических сетей.

41. Применение электроэнергии в сельском хозяйстве.

Раздел 1 «Постоянный электрический ток»

1.Определить сопротивление лампы накаливания , если на ней написано 100 Вт и 220 В

а) 484 Ом б)486 Ом

в) 684 Ом г) 864 Ом

2.Какой из проводов одинаково диаметра и длины сильнее нагревается - медный или стальной при одной и той же силе тока ?

а) Медный б) Стальной

в) Оба провода нагреваются г) Ни какой из проводов

одинаково не нагревается

3.Как изменится напряжение на входных зажимах электрической цепи постоянного тока с активным элементом, если параллельно исходному включить ещё один элемент?

а) Не изменится б) Уменьшится

в) Увеличится г) Для ответа недостаточно данных

4.В электрической сети постоянного тока напряжение на зажимах источника электроэнергии 26 В. Напряжение на зажимах потребителя 25 В. Определить потерю напряжения на зажимах в процентах.

а) 1 % б) 2 %

в) 3 % г) 4 %

5.Электрическое сопротивление человеческого тела 3000 Ом. Какой ток проходит через него, если человек находится под напряжением 380 В?

а) 19 мА б) 13 мА

в) 20 мА г) 50 мА

6.Какой из проводов одинаковой длины из одного и того же материала, но разного диаметра, сильнее нагревается при одном и том же токе?

а) Оба провода нагреваются одинаково;

б) Сильнее нагревается провод с большим диаметром;

в) Сильнее нагревается провод с меньшим диаметром;

г) Проводники не нагреваются;

7.В каких проводах высокая механическая прочность совмещается с хорошей электропроводностью?

а) В стальных б) В алюминиевых

в) В стальалюминиевых г) В медных

8. Определить полное сопротивление цепи при параллельном соединении потребителей, сопротивление которых по 10 Ом?

а) 20 Ом б) 5 Ом

в) 10 Ом г) 0,2 Ом

9. Два источника имеют одинаковые ЭДС и токи, но разные внутренние сопротивления. Какой из источников имеет больший КПД ?

а) КПД источников равны.

б) Источник с меньшим внутренним сопротивлением.

в) Источник с большим внутренним сопротивлением.

г) Внутреннее сопротивление не влияет на КПД.

10.В электрической схеме два резистивных элемента соединены последовательно. Чему равно напряжение на входе при силе тока 0,1 А, если R₁ = 100 Ом; R₂ = 200 Ом?

а) 10 В б) 300 В

в) 3 В г) 30 В

11. Какое из приведенных свойств не соответствует параллельному соединению ветвей?

а) Напряжение на всех ветвях схемы одинаковы.

б) Ток во всех ветвях одинаков.

в) Общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех ветвей схемы

г) Отношение токов обратно пропорционально отношению сопротивлений на ветвях схемы.

12. Какие приборы способны измерить напряжение в электрической цепи?

а) Амперметры б) Ваттметры

в) Вольтметры г) Омметры

13. Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение?

а) Последовательное соединение б) Параллельное соединение

в) Смешанное соединение г) Ни какой

14.Электрическое сопротивление человеческого тела 5000 Ом. Какой ток проходит через него, если человек находится под напряжением 100 В?

а) 50 А б) 5 А

в) 0,02 А г) 0,2 А

15. В электрическую цепь параллельно включены два резистора с сопротивлением 10 Ом и 150 Ом. Напряжение на входе 120 В. Определите ток до разветвления.

а) 40 А б) 20А

в) 12 А г) 6 А

16. Мощность двигателя постоянного тока 1,5 кВт. Полезная мощность, отдаваемая в нагрузку, 1,125 кВт. Определите КПД двигателя.

а) 0,8 б) 0,75

в) 0,7 г) 0,85

17. Какое из приведенных средств не соответствует последовательному соединению ветвей при постоянном токе?

а) Ток во всех элементах цепи одинаков.

б) Напряжение на зажимах цепи равно сумме напряжений на всех его участков.

в) напряжение на всех элементах цепи одинаково и равно по величине входному напряжению.

г) Отношение напряжений на участках цепи равно отношению сопротивлений на этих участках цепи.

18. Какими приборами можно измерить силу тока в электрической цепи?

а) Амперметром б) Вольтметром

в) Психрометром г) Ваттметром

19.Что называется электрическим током?

а) Движение разряженных частиц.

б) Количество заряда, переносимое через поперечное сечение проводника за единицу времени.

в) Равноускоренное движение заряженных частиц.

г) Порядочное движение заряженных частиц.

20.Расшифруйте абривиатуру ЭДС.

а) Электронно-динамическая система б) Электрическая движущая система

в) Электродвижущая сила г) Электронно действующая сила.

Раздел 2 «Переменный электрический ток»

1.Заданы ток и напряжение: i = _max * sin (t) u = u_max * sin(t + 30⁰). Определите угол сдвига фаз.

а) 0⁰ б) 30⁰

в) 60⁰ г) 150⁰

2. Схема состоит из одного резистивного элемента с сопротивлением R=220 Ом. Напряжение на её зажимах u= 220 * sin 628t. Определите показания амперметра и вольтметра.

а) = 1 А u=220 В б) = 0,7 А u=156 В

в) = 0,7 А u=220 В г) = 1 А u=156 В

3. Амплитуда синусоидального напряжения 100 В, начальная фаза = - 60⁰, частота 50 Гц. Запишите уравнение мгновенного значения этого напряжения.

а) u=100 * cos(-60t) б) u=100 * sin (50t - 60)

в) u=100*sin (314t-60) г) u=100*cos (314t + 60)

4. Полная потребляемая мощность нагрузки S= 140 кВт, а реактивная мощность Q= 95 кВАр. Определите коэффициент нагрузки.

а) cos = 0,6 б) cos = 0,3

в) cos = 0,1 г) cos = 0,9

5. При каком напряжении выгоднее передавать электрическую энергию в линии электропередач при заданной мощности?

а) При пониженном б) При повышенном

в) Безразлично г) Значение напряжения утверждено ГОСТом

6.Напряжение на зажимах цепи с резистивным элементом изменяется по закону: u=100 sin (314=30⁰).Определите закон изменения тока в цепи, если R=20 Ом.

а) I = 5 sin 314 t б) I = 5 sin (314t + 30⁰)

в)I = 3,55 in (314t + 30⁰) г) I = 3,55 sin 314t

7.Амплитуда значения тока _max = 5 A, а начальная фаза = 30⁰ . Запишите выражения для мгновенного значения этого тока.

а) I = 5 cos 30 t б) I = 5 sin 30⁰

в) I = 5 sin (t+30⁰) г) I = 5 sin (t+30⁰)

8. Определите период сигнала , если частота синусоидального тока 400 Гц.

а) 400 с б) 1,4 с

в)0.0025 с г) 40 с

9. В электрической цепи переменного тока, содержащей только активное сопротивление R, электрический ток.

а) Отстает по фазе от напряжения на 90⁰

б) Опережает по фазе напряжение на 90⁰

в) Совпадает по фазе с напряжением

г) Независим от напряжения.

10.Обычно векторные диаграммы строят для :

а) Амплитудных значений ЭДС, напряжений и токов

б) Действующих значений ЭДС, напряжений и токов.

в) Действующих и амплитудных значений

г) Мгновенных значений ЭДС, напряжений и токов.

11.Амплитудное значение напряжения u_max =120В, начальная фаза =45.Запишите уравнение для мгновенного значения этого напряжения.

а) u= 120 cos (45t) б) u= 120 sin (45t)

в) u= 120 cos (t + 45⁰) г) u= 120 cos (t + 45⁰)

12.Как изменится сдвиг фаз между напряжением и током на катушке индуктивности, если оба её параметра (R и X_L) одновременно увеличатся в два раза?

а) Уменьшится в два раза б) Увеличится в два раза

в) Не изменится г) Уменьшится в четыре раза

13. Мгновенное значение тока I = 16 sin 157 t. Определите амплитудное и действующее значение тока.

а) 16 А ; 157 А б) 157 А ; 16 А

в)11,3 А ; 16 А г) 16 А ; 11,3

14. Каково соотношение между амплитудным и действующим значение синусоидального тока.

а) = б) = _max*

в) = _max г) =

15.В цепи синусоидального тока с резистивным элементом энергия источника преобразуется в энергию:

а) магнитного поля б) электрического поля

в)тепловую г) магнитного и электрического полей

16. Укажите параметр переменного тока, от которого зависит индуктивное сопротивление катушки.

а) Действующее значение тока б) Начальная фаза тока

в) Период переменного тока г) Максимальное значение тока

17.Какое из приведённых соотношений электрической цепи синусоидального тока содержит ошибку ?

а) б) u =

в) г)

18. Конденсатор емкостью С подключен к источнику синусоидального тока. Как изменится ток в конденсаторе, если частоту синусоидального тока уменьшить в 3 раза.

а) Уменьшится в 3 раза б) Увеличится в 3 раза

в) Останется неизменной г) Ток в конденсаторе не зависит от

частоты синусоидального тока.

19. Как изменится период синусоидального сигнала при уменьшении частоты в 3 раза?

а) Период не изменится б) Период увеличится в 3 раза

в) Период уменьшится в 3 раза г) Период изменится в раз

20. Катушка с индуктивностью _L подключена к источнику синусоидального напряжения. Как изменится ток в катушке, если частота источника увеличится в 3 раза?

а) Уменьшится в 2 раза б) Увеличится в 32раза

в) Не изменится г) Изменится в раз

Раздел 3 «Трехфазный ток»

1.Чему равен ток в нулевом проводе в симметричной трёхфазной цепи при соединении нагрузки в звезду?

а) Номинальному току одной фазы б) Нулю

в) Сумме номинальных токов двух фаз г) Сумме номинальных токов трёх фаз

2.Симметричная нагрузка соединена треугольником. При измерении фазного тока амперметр показал 10 А. Чему будет равен ток в линейном проводе?

а) 10 А б) 17,3 А

в) 14,14 А г) 20 А

3.Почему обрыв нейтрального провода четырехпроходной системы является аварийным режимом?

а) На всех фазах приёмника энергии напряжение падает.

б) На всех фазах приёмника энергии напряжение возрастает.

в) Возникает короткое замыкание

г) На одних фазах приёмника энергии напряжение увеличивается, на других уменьшается.

4.Выбераите соотношение, которое соответствует фазным и линейным токам в трехфазной электрической цепи при соединении звездой.

а) _л = _ф б) _л =_ф

в) _ф = _л г) _ф =_л

5.Лампы накаливания с номинальным напряжением 220 В включают в трехфазную сеть с напряжением 220 В. Определить схему соединения ламп.

а) Трехпроводной звездой.

б) Четырехпроводной звездой

в) Треугольником

г) Шестипроводной звездой.

6.Каково соотношение между фазными и линейными напряжениями при соединении потребителей электроэнергии треугольником.

а) И_л =И_ф б) И_л = * И_л

в)И_ф = * И_л г) И_л = * И_ф

7. В трехфазной цепи линейное напряжение 220 В, линейный ток 2А, активная мощность 380 Вт. Найти коэффициент мощности.

а) cos = 0.8 б) cos = 0.6

в) cos = 0.5 г) cos = 0.4

8.В трехфазную сеть с линейным напряжением 380 В включают трехфазный двигатель, каждая из обмоток которого рассчитана на220 В. Как следует соединить обмотки двигателя?

а) Треугольником б) Звездой

в) Двигатель нельзя включать в эту сеть г) Можно треугольником, можно

звездой

9. Линейный ток равен 2,2 А .Рассчитать фазный ток, если симметричная нагрузка соединена звездой.

а) 2,2 А б) 1,27 А

в) 3,8 А г) 2,5 А

10.В симметричной трехфазной цепи линейный ток 2,2 А.Рассчитать фазный ток, если нагрузка соединена треугольником.

а) 2,2 А б) 1,27 А

в) 3,8 А г) 2,5 А

11.Угол сдвига между тремя синусоидальными ЭДС, образующими трехфазную симметричную систему составляет:

а) 150⁰ б) 120⁰

в) 240⁰ г) 90⁰

12.Может ли ток в нулевом проводе четырехпроводной цепи, соединенной звездой быть равным нулю?

а) Может б) Не может

в) Всегда равен нулю г ) Никогда не равен нулю.

13.Нагрузка соединена по схеме четырехпроводной цепи. Будут ли меняться фазные напряжения на нагрузке при обрыве нулевого провода: 1) симметричной нагрузки 2) несимметричной нагрузки?

а) 1) да 2) нет б) 1) да 2) да

в) 1) нет 2) нет г) 1) нет 2)да

Раздел 4 «Техника безопасности»

1.По степени безопасности, обусловленной характером производства и состоянием окружающей среды, помещения с повышенной опасностью…

а) Это помещения сухие, отапливаемые с токонепроводящими полами и относительной влажностью не более 60 %

б) это помещения с высокой влажностью, более 75 %, токопроводящими полами и температурой выше + 30

в) это помещение с влажностью, близкой к 100 %, химически активной средой

г ) все перечисленные признаки

2. Какие линии электропередач используются для передачи электроэнергии?

а) Воздушные б) Кабельные

в) Подземные г ) Все перечисленные

3.Какие электрические установки с напряжением относительно земли или корпусов аппаратов и электрических машин считаются установками высокого напряжения?

а) Установки с напряжением 60 В б) Установки с напряжением 100 В

в) Установки с напряжением 250 В г ) Установки с напряжением 1000 В

4.Укажите величины напряжения, при котором необходимо выполнять заземление электрооборудования в помещениях без повышенной опасности.

а) 127 В б) 220 В

в) 380 В г ) 660 В

5.Для защиты электрических сетей напряжением до 1000 В применяют:

а) автоматические выключатели б) плавкие предохранители

в) те и другие г) ни те, ни другие

6.Какую опасность представляет резонанс напряжений для электрических устройств?

а) Недопустимый перегрев отдельных элементов электрической цепи б) Пробой изоляции обмоток электрических машин и аппаратов

в) Пробой изоляции кабелей и конденсаторов

г) Все перечисленные аварийные режимы

7.Электрические цепи высокого напряжения:

а)Сети напряжением до 1 кВ б) сети напряжением от 6 до 20 кВ

в)сети напряжением 35 кВ г ) сети напряжением 1000 кВ

8. Какое напряжение допустимо в особо опасных условиях?

а) 660 В б) 36 В

в)12 В г ) 380 / 220 В

9. В соответствии с требованиями к защите от воздействий окружающей среды электродвигатели выполняются:

а) защищенными б) закрытыми

в)взрывобезопасными г ) все перечисленными

10. Какой ток наиболее опасен для человека при прочих равных условиях?

а)Постоянный б) Переменный с частотой 50 Гц

в)Переменный с частотой 50 мГц г) Опасность во всех случаях

11.Какое напряжение допустимо в помещениях с повышенной опасностью ?

а) 660 В б) 36 В

в)12 В г ) 180 / 220 В

12.Укажите наибольшее и наименьшее напряжения прикосновения, установленные правилами техники безопасности в зависимости от внешних условии:

а)127 В и 6 В б) 65 В и 12 В

в) 36 В и 12 В г) 65 В и 6 В

13.Защитное заземление применяется для защиты электроустановок (металлических частей) …

а) не находящихся под напряжением б) Находящихся под напряжением

в) для ответа на вопрос не хватает данных

14.От чего зависит степень поражения человека электрическим током?

а) От силы тока б) от частоты тока

в) от напряжения г) От всех перечисленных факторов

15.Какая электрическая величина оказывает непосредственное физическое воздействие на организм человека?

а) Воздушные б) Кабельные

в) Подземные г) Все перечисленные

16. Сработает ли защита из плавких предохранителей при пробое на корпус двигателя: 1) в трехпроводной 2) в четырехпроводной сетях трехфазного тока?

а) 1) да 2) нет б) 1) нет 2) нет

в) 1) да 2) нет г) 1) нет 2) да

17.Какие части электротехнических устройств заземляются?

а) Соединенные с токоведущими деталями б) Изолированные от токоведущих деталей

в) Все перечисленные г) Не заземляются никакие

18. Опасен ли для человека источник электрической энергии, напряжением 36 В?

а) Опасен б) Неопасен

в) Опасен при некоторых условиях г) Это зависит от того, переменный ток или

постоянный.

Раздел 5 «Трансформаторы»

1.Какие трансформаторы используются для питания электроэнергией бытовых потребителей?

а) измерительные б) сварочные

в) силовые г) автотрансформаторы

2.Изиерительный трансформатор тока имеет обмотки с числом витков 2 и 100. Определить его коэффициент трансформации.

а) 50 б) 0,02

в) 98 г) 102

3.Какой прибор нельзя подключить к измерительной обмотке трансформатора тока?

а) Амперметр б) Вольтметр

в) Омметр г) Токовые обмотки ваттметра

4. У силового однофазного трансформатора номинальное напряжение на входе 6000 В, на выходе 100 В. Определить коэффициент трансформации.

а) 60 б) 0,016

в) 6 г) 600

5. При каких значениях коэффициента трансформации целесообразно применять автотрансформаторы

a) k > 1 б) k > 2

в) k ≤ 2 г) не имеет значения

6. почему сварочный трансформатор изготавливают на сравнительно небольшое вторичное напряжение? Укажите неправильный ответ.

а) Для повышения величины сварочного тока при заданной мощности. б) Для улучшения условий безопасности сварщика

в) Для получения крутопадающей внешней характеристики г) Сварка происходит при низком напряжении.

7.Какой физический закон лежит в основе принципа действия трансформатора?

а) Закон Ома б) Закон Кирхгофа

в) Закон самоиндукции г) Закон электромагнитной индукции

8. На какие режимы работы рассчитаны трансформаторы 1) напряжения , 2) тока?

а) 1) Холостой ход 2) Короткое замыкание б) 1) Короткое замыкание 2) Холостой ход

в) оба на ежим короткого замыкания г ) Оба на режим холостого хода

9.Как повлияет на величину тока холостого хода уменьшение числа витков первичной обмотки однофазного трансформатора?

а) Сила тока увеличится б) Сила тока уменьшится

в) Сила тока не изменится г) Произойдет короткое замыкание

10. Определить коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, если его номинальные параметры составляют ₁ = 100 А ; ₁ = 5 А?

а) k = 20 б) k = 5

в) k = 0,05 г) Для решения недостаточно данных

11. В каком режиме работают измерительные трансформаторы тока (Т Т) и трансформаторы напряжения (ТН). Указать неправильный ответ:

а) Т Т в режиме короткого замыкания б) ТН в режиме холостого хода

в) Т Т в режиме холостого хода г) ТН в режиме короткого замыкания

12. К чему приводит обрыв вторичной цепи трансформатора тока?

а) К короткому замыканию б) к режиму холостого хода

в) К повышению напряжения г) К поломке трансформатора

13.В каких режимах может работать силовой трансформатор?

а) В режиме холостого хода б) В нагрузочном режиме

в) В режиме короткого замыкания г) Во всех перечисленных режимах

14.Какие трансформаторы позволяют плавно изменять напряжение на выходных зажимах?

а) Силовые трансформаторы б) Измерительные трансформаторы

в) Автотрансформаторы г) Сварочные трансформаторы

15.Какой режим работы трансформатора позволяет определить коэффициент трансформации?

а) Режим нагрузки б) Режим холостого хода

в) Режим короткого замыкания г) Ни один из перечисленных

16. Первичная обмотка трансформатора содержит 600 витков, а коэффициент трансформации равен 20. Сколько витков во вторичной обмотке?

а) Силовые трансформаторы б) Измерительные трансформаторы

в) Автотрансформаторы г) Сварочные трансформаторы

17. Чем принципиально отличается автотрансформаторы от трансформатора?

а) Малым коэффициентом трансформации

б) Возможностью изменения коэффициента трансформации

в) Электрическим соединением первичной и вторичной цепей

г) Мощностью

18. Какие устройства нельзя подключать к измерительному трансформатору напряжения?

а) вольтметр б) амперметр

в) обмотку напряжения ваттметра г) омметр

Раздел 6 «Асинхронные машины»

1.Частота вращения магнитного поля асинхронного двигателя 1000 об/мин. Частота вращения ротора 950 об/мин. Определить скольжение.

а) 50 б) 0,5

в) 5 г) 0,05

2.Какой из способов регулирования частоты вращения ротора асинхронного двигателя самый экономичный?

а) Частотное регулирование б) Регулирование измерением числа пар полюсов

в) Реостатное регулирование г) Ни один из выше перечисленных

3.С какой целью при пуске в цепь обмотки фазного ротора асинхронного двигателя вводят дополнительное сопротивление?

а) Для получения максимального начального пускового момента.

б) Для получения минимального начального пускового момента.

в) Для уменьшения механических потерь и износа колец и щеток г) Для увеличения КПД двигателя

4.Определите частоту вращения магнитного поля статора асинхронного короткозамкнутого двигателя, если число пар полюсов равна 1, а частота тока 50 Гц.

а) 3000 об/мин б) 1000 об/мин

в) 1500 об/мин г) 500 об/мин

5.Как изменить направление вращения магнитного поля статора асинхронного трехфазного двигателя?

а) Достаточно изменить порядок чередования всех трёх фаз б) Достаточно изменить порядок чередования двух фаз из трёх

в) Достаточно изменить порядок чередования одной фазы г) Это сделать не возможно

6.Какую максимальную частоту вращения имеет вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя при частоте переменного тока 50 Гц?

а) 1000 об/мин б) 5000 об/мин

в) 3000 об/мин г) 100 об/мин

7.Перегрузочная способность асинхронного двигателя определяется так:

а) Отношение пускового момента к номинальному

б) Отношение максимального момента к номинальному

в) Отношение пускового тока к номинальному току

г) Отношение номинального тока к пусковому

8.Чему равна механическая мощность в асинхронном двигателе при неподвижном роторе? (S=1)

а) P=0 б) P>0

в) P<0 г) Мощность на валу двигателя

9.Почему магнитопровод статора асинхронного двигателя набирают из изолированных листов электротехнической стали?

а) Для уменьшения потерь на перемагничивание

б) Для уменьшения потерь на вихревые токи

в) Для увеличения сопротивления

г) Из конструкционных соображений

10.При регулировании частоты вращения магнитного поля асинхронного двигателя были получены следующие величины: 1500; 1000; 750 об/мин. Каким способом осуществлялось регулирование частоты вращения?

а) Частотное регулирование. б) Полюсное регулирование.

в) Реостатное регулирование г) Ни одним из выше перечисленного

11.Что является вращающейся частью в асинхронном двигателе?

а) Статор б) Ротор

в) Якорь г) Станина

12.Ротор четырехполюсного асинхронного двигателя, подключенный к сети трехфазного тока с частотой 50 Гц, вращается с частотой 1440 об/мин. Чему равно скольжение?

а) 0,56 б) 0,44

в) 1,3 г) 0,96

13.С какой целью асинхронный двигатель с фазным ротором снабжают контактными кольцами и щетками?

а) Для соединения ротора с регулировочным реостатом б) Для соединения статора с регулировочным реостатом

в) Для подключения двигателя к электрической сети

г)Для соединения ротора со статором

14.Уберите несуществующий способ регулирования скорости вращения асинхронного двигателя.

а) Частотное регулирование б) Регулирование изменением числа пар

полюсов

в) Регулирование скольжением г) Реостатное регулирование

15.Трехфазный асинхронный двигатель мощностью 1кВт включен в однофазную сеть. Какую полезную мощность на валу можно получить от этого двигателя?

а) Не более 200 Вт б) Не более 700 Вт

в) Не менее 1 кВт г) Не менее 3 кВт

16.Для преобразования какой энергии предназначены асинхронные двигатели?

а) Электрической энергии в механическую

б) Механической энергии в электрическую

в) Электрической энергии в тепловую

г) Механической энергии во внутреннюю

17. Перечислите режимы работы асинхронного электродвигателя

а) Режимы двигателя б) Режим генератора

в) Режим электромагнитного тормоза г) Все перечисленные

18.Как называется основная характеристика асинхронного двигателя?

а) Внешняя характеристика б) Механическая характеристика

в) Регулировочная характеристика г) Скольжение

19. Как изменится частота вращения магнитного поля при увеличении пар полюсов асинхронного трехфазного двигателя?

а) Увеличится б) Уменьшится

в) Останется прежней г) Число пар полюсов не влияет на частоту

вращения

20. определить скольжение трехфазного асинхронного двигателя, если известно, что частота вращения ротора отстает от частоты магнитного поля на 50 об/мн. Частота магнитного поля 1000 об/мин.

а) S=0,05 б) S=0,02

в) S=0,03 г) S=0,01

21.Укажите основной недостаток асинхронного двигателя.

а) Сложность конструкции

б) Зависимость частоты вращения от момента на валу

в) Низкий КПД

г) Отсутствие экономичных устройств для плавного регулирования частоты вращения ротора.

22.С какой целью при пуске в цепь обмотки фазного ротора асинхронного двигателя вводят дополнительное сопротивление?

а) Для уменьшения тока в обмотках б) Для увеличения вращающего момента

в) Для увеличения скольжения г) Для регулирования частоты вращения

Словарь основных понятий и терминов

А

Авометр, ампервольтметр или тестер - устройство переносного типа для измерений постоянного и переменного токов, напряжения и активного сопротивления. В некоторых типах авометров предусмотрено также измерение электрической емкости конденсаторов и проверка исправности транзисторов (Ц - 4341). Авометр состоит из чувствительного стрелочного прибора магнитоэлектрической системы, набора добавочных сопротивлений (для измерения напряжения) и шунтов (для измерения силы тока в цепи). Измерение активного сопротивления производится от встроенного в авометр источника постоянного тока (батарейки) или от внешнего источника. Наиболее распространенные типы авометров характеризуются следующими пределами измерений: сила тока - от десятков м икроампер (мкА) до десятков ампер (А); напряжение - от единиц милливольт (мВ) до сотен вольт (В); активное сопротивление - от единиц ом (Ом) до тысяч килоом (кОм).

Автотрансформатор- электрический трансформатор, часть обмотки которого пренадлежит одновременно первичной и вторичной цепям. При питании первичной обмотки от сети переменного тока в сердечнике возбуждается магнитный поток, наводящий в ней противоэдс. На участке ax, являющемся вторичной цепью, устанавливается напряжение пропорциональноечислу его витков. Ток вторичной цепи I₂ проходит по участку ax, а ток первичной- по всей обмотке AX. При подключении нагрузки R_n на часть обмотки AX токи I₁ и I₂ имеют встречное направление и поэтому по обмотке AX будет проходить разность токов I_ax=I₁- I₂. Это позволяет выполнять обмотку AX проводом меньшего сечения.

Автотрансформатор, изображенный на рис.а, понижающий, так как количество витков первичной цепибольше количества витков вторичной цепи W₁> W₂. Если на обмотку ax подать входное напряжение, он станет повышающим, так как количество витков первичной обмотки (первичной цепи) станет меньше количества витков вторичной обмотки (вторичной цепи).

Автотрансформатор с изменяющимся коэффициентом трансформации может плавно регулировать напряжение от 0 до 1,1U_вх. Лабораторные регулирующие однофазные автотрансформаторы типа ЛАТР состоят из кольцеобразного ферромагнитного сердечника, обмотанного одним слоем изолированногомедного провода. От этой обмотки сделано несколько отводов, которые позволяют использовать автотрансформатор как повышающий или понижающий с постоянным коэффициентом трансформации. На поверхности обмотки, очищенной от изоляции, имеется узкая дорожка, по которой перемещается щеточный или роликовый контакт. С его помощью плавно изменяется выходное напряжение. Обмотка автотрансформатора при длительной работе не дложна нагреваться выше 65⁰С. Во избежание этого плотность тока в проводе не должна превышать 2...2,2А/мм².

Применение автотрансформаторов выгодно в том случае, когда коэффициент трансформации К≤1,25...2,0. Они служат для связи высоковольтных сетей 500 и 220кВ, пуска асинхронных и синхронных двигателей, в лабораторных условиях и др.

Активная мощность - среднее за период значение мгновенной мощности переменного тока. В электрической цепи однофазного переменного тока P=UI*cos φ . Обозначается - ватт (Вт).

Ампер [от имени француз. физика А. М. Ампер (1775-1836), создавшего первую теорию, выражающую взаимосвязь электрических и магнитных явлений. Им было введено понятие «электрический ток» и выдвинута гипотеза о природе магнетизма] - сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии одного метра один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2х10^-7 Н на участке длинной один метр. Обозначение - ампер (А):

I=Q/t

где I - сила тока, А; Q - количество электричества, Кл; t - время, с

Амперметр (от ампер и греч. metreo - измеряю) - прибор для измерения силы постоянного и переменного тока в электрической цепи. Так как показания амперметра зависят от величины тока, протекающего через него, то сопротивление амперметра по сравнению с сопротивлением нагрузки должно быть как можно меньшим. Это необходимо для того, чтобы при подключении амперметра сила тока в измеряемой нагрузке не изменялась. По конструкции амперметры подразделяются на магнитоэлектрические, электромагнитные, тэрмоэлектрические, электродинамические, ферродинамические и выпрямительные.

Б

Батарея (франц. batterie, от battre - бить) - соединение нескольких гальванических источников тока (гальванических элементов) для получения требуемых значений напряжения и тока, превышающих соответствующие величины одного источника. Элементы, соединяемые в батарею, должны иметь одинаковые эдс и внутреннее сопротивление.

В

Ваттметр (от ватт и греч. metreo - измеряю) - прибор для измерения активной электрической мощности в ваттах (Вт). Для измерений в цепях постоянного и переменного токов применяются электродинамические ваттметры, переменного - ферродинамические реже индукционные. Двухэлементный ваттметр имеет две неподвижные катушки тока и соответственно им две подвижные катушки напряжения, укрепленные на одной оси с указательной стрелкой. Мгновенная мощностьтрехфазной цепи равна сумме мгновенных мощностей трех фаз

P=P_A+P_B+P_C=I_AU_A+I_BU_B+I_CU_C

Ветвь электрической цепи - участок электрической цепи, расположенный между двумя узлами.

Воздушные линии и сети - это устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе. Состоит из проводов, опор и изоляторов. Провода крепятся на изоляторах, установленных на опорах. Воздушные линии напряжением 35 кВ и выше имеют голые алюминиевые или сталеалюминиевые провода, гирлянды подвесных изоляторов и металлические, железобетонные или деревянные опоры. Расстояние между проводами делается с учетом того, чтобы исключить возможность пробоя воздушного промежутка между ними.

Для линий напряжением ниже 35 кВ применяются штыревые изоляторы; до 1000 кВ - алюминиевые или сталеалюминиевые провода (например, марка АС-16 имеет шесть алюминиевых проволок диаметром 1,8 мм и одну стальную того же диаметра). Провода монтируются на низковольтных фарфоровых изоляторах (типа ТФ), которые навертываются на штыревую часть крюка или штыря и крепятся к опорам. По условиям механической прочности сечение алюминиевых проводов должно быть не менее 16 мм². Провода закрепляют на шейке изолятора (реже на головке) при помощи «вязки» из мягкой стальной оцинкованной проволоки диаметром около 1 мм. В качестве опор для линий напряжением до 1000 В применяются деревянные или железобетонные столбы высотой около 9 м. У деревянных опор нижняя часть столба (нога) может быть составной и несоставной. При составной нижний конец опоры присоединяется к железобетонному или (реже) деревянному «стулу» или «пасынку». Соединение ноги с «пасынком» выполняется при помощи бандажа, состоящего из шести - восьми витков оцинкованной стальной проволоки диаметром около 4 мм. Натяжение бандажа и закрутка бандажного провода производятся отрезком стального прутка диаметром 15...25 мм. Расстояние между опорами - 30...80 м; расстояние провода от земли - не менее 5 м; между проводами - не менее 20 см по горизонтали и 40 см по вертикали.

Вольт [от имени итал. физика А. Вольты (1745-1827)] - единица электрического напряжения, электрического потенциала, разности электрических потенциалов, электродвижущей силы (эдс). Обозначение - В; 1 В = 1 Дж / 1 Кл.

Вольт-амперная характеристика - зависимость силы электрического тока в электрической цепи или ее отдельном элементе (реостате, конденсаторе и т.д.) от напряжения.

Д

Длительность временного перенапряжения - интервал времени между начальным моментом возникновения временного перенапряжения и моментом его исчезновения

Длительность импульса - интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального или близкого к нему уровня

Допустимое значение воздействующего фактора - значение воздействующего фактора, которому соответствуют характеристики, указанные изготовителем. При испытаниях этот фактор может отклоняться от допустимого

Дифференциальный (остаточный) ток - действующее значение векторной суммы токов, протекающих в первичной цепи УЗО

Дополнительная изоляция - электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции

Двойная изоляция - электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции.

Допустимый длительный ток (проводника) - ток, который может длительно протекать по проводнику, причем установившаяся температура проводника не должна превышать заданное значение при определенных условиях

Длительность изменения напряжения - интервал времени от начала одиночного изменения напряжения до его конечного значения

З

Заземление - преднамеренное электрическое соединение какой-либо части электроустановки с заземляющим устройством

Заземлитель - совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей или ее эквивалентом

Зануление (защитное зануление) - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением

Защита от прикосновения к токоведущим частям - устройство, предотвращающее прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением

Заземляющий проводник - защитный проводник, соединяющий заземляемые части электроустановки с заземлителем

Защита от непосредственного прикосновения к токоведущим частям. защита от прямого контакта - технические мероприятия, электрозащитные средства и их совокупности, предотвращающие прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, или приближение к ним на расстояние менее безопасного

Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током

И

Измерительный трансформатор - трансформатор, предназначенный для передачи информационного сигнала измерительным приборам, счетчикам, устройствам защиты и (или) управления

Изоляция кабеля - изоляционные материалы, включаемые в кабель с целью обеспечения электрической прочности

Импульс напряжения - резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд

Импульсный трансформатор - трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса.

К

Кабель - один или несколько изолированных друг от друга проводников (жил), заключённых в оболочку.

Класс точности - относительная погрешность измерения физической величины. В данном случае электроэнергии. Применяются счетчики электроэнергии с классами точности 0.2; 0.5; 1.0; 2.0. Использование в каждом конкретном случае регулируется ПУЭ.

Коммутационный аппарат - аппарат, предназначенный для включения или отключения тока в одной или нескольких электрических цепях.

Контактор - двухпозиционный контактный аппарат с самовозвратом, предназначенный для коммутации токов, не превышающих предусмотренных токов перегрузки, и приводимый в действие двигательным приводом; контактор предназначен для частых коммутаций тока.

Короткое замыкание - непредвиденное нормальными условиями работы системы соединение между фазами или между фазами и землей, являющееся следствием нарушения изоляции фаз; при этом токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток.

Контактор - двухпозиционный электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных включений и выключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы.

Л

Линия электропередачи (ЛЭП) - электрическая линия, выходящая за пределы электростанции или подстанции, и предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние.

Лампа накаливания - электрическая лампа, в которой свет излучается телом, раскаленным в результате прохождения через него электрического тока

Люминесцентная лампа - разрядная лампа, в которой свет излучается в основном, слоем люминесцирующего вещества, возбуждаемого ультрафиолетовым излучением электрического разряда

Латр (автотрансформатор) - вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую.

М

Масса - проводящее тело, потенциал которого принят за базовый

Малое напряжение (Безопасное напряжение) - номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током

Мощность - физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Н

Номинальное напряжение - напряжение, на которое рассчитана электроустановка

Напряжение прикосновения - напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек

Напряжение шага - напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек

Нулевой защитный проводник - проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом

Неотпускающий ток - электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник

Напряжение относительно земли - напряжение относительно точки земли, находящейся вне зоны растекания тока замыкания на землю

Напряжение прикосновения - напряжение, появляющееся на теле человека при одновременном прикосновении к двум точкам проводников или проводящих частей, в том числе при повреждении изоляции

Номинальное значение подводимой величины - значение подводимой величины, указанное изготовителем.

Т

Ток замыкания на землю - ток, проходящий в землю через место замыкания при повреждении изоляции

Ток утечки - ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрически неповрежденной цепи

Ток перегрузки - сверхток в электрической цепи электроустановки при отсутствии электрических повреждений

Ток короткого замыкания - сверхток, обусловленный повреждением с пренебрежимо малым полным сопротивлением между точками, находящимися под разными потенциалами в нормальных рабочих условиях

Ток повреждения - ток, появившийся в результате повреждения или перекрытия изоляции

Ток утечки в сети с изолированной нейтралью - ток протекающий между фазой и землей в сети с изолированной нейтралью

Ток утечки в сети постоянного тока - ток, протекающий между полюсом и землей в сети постоянного тока

Ток утечки в сети с заземленной нейтралью - ток, протекающий по участку электрической цепи, соединенному параллельно с нулевым рабочим проводником, а при отсутствии нулевого рабочего проводника - ток нулевой последовательности

Токоведущая часть - электропроводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением

Точка общего присоединения - точка электрической сети общего назначения, электрически ближайшая к сетям рассматриваемого потребителя электрической энергии (входным устройствам рассматриваемого приемника электрической энергии), к которой присоединены или могут быть присоединены электрические сети других потребителей (входные устройства других приемников)

Трансформатор - статическое (не имеющее подвижных частей) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока обычно другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности

Трансформатор тока - трансформатор, питающийся от источника тока.

Трансформатор напряжения - трансформатор, питающийся от источника напряжения.

Ф

Фаза - проводник, пучок проводников, ввод, обмотка или иной элемент многофазной системы переменного тока, являющийся токоведущим при нормальном режиме работы

Фибрилляционный ток - электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца

Фликер - субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники.

Э

Электрозащитные средства - переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.

Электрооборудование - любое оборудование, предназначенное для производства, преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии, например: машины, трансформаторы, аппараты, измерительные приборы, устройства защиты, кабельная продукция, электроприемники.

Электроустановка - любое сочетание взаимосвязанного электрооборудования в пределах данного пространства или помещения.

Электрическая цепь - совокупность электрооборудования, соединенного проводами и кабелями, через которое может протекать электрический ток.

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электротравма - травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.

Электротравматизм - явление, характеризующееся совокупностью электротравм.

Электрическое замыкание - случайное электрическое соединение на корпус токоведущей части с металлическими. Замыкание на корпус нетоковедущими частями электроустановки.

Электрическое замыкание на землю - случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями, или предметами, не изолированными от земли.

Система электроснабжения общего назначения - совокупность электроустановок и электрических устройств энергоснабжающей организации, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных потребителей (приемников электрической энергии).

Электрическая сеть общего назначения - электрическая сеть энергоснабжающей организации, предназначенная для передачи электрической энергии различным потребителям (приемникам электрической энергии).

Электротехника - область технических наук, изучающая практическое применение электричества.

Электричество - понятие, выражающее свойства и явления, обусловленные структурой физических тел и процессов, сущностью которой является движение и взаимодействие микроскопических заряженных частиц вещества (электронов, ионов, молекул, их комплексов и т. п.).

Электрический счетчик (Счётчик электрической энергии) - прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт•ч или А•ч).

Энергосберегающая лампа - люминесцентная лампа, имеющая меньшие размеры по сравнению с колбчатой лампой и меньшую чувствительность к механическим повреждениям.

Приложение 1

Отчёт по практической работе №__ .

Тема: « ».

1. Цель работы: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Схемы электрических цепей.

Рис._____

3. Таблицы экспериментальных данных.

Таблица №_____

4. Формулы и необходимые расчёты.

5. Графические построения.

Рис._______

Выводы по работе: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Приложение 2

Критерии оценок выполнения практических работ

Критерий.

Показатель выполнения.

Количества баллов.

1. Теоретическая подготовка к выполнению работы.

1.Ответ полный, правильный, уверенный.

2. Допущены незначительные погрешности.

3. Ответ неполный неуверенный требует дополнительных наводящих вопросов.

3-балла.

2-балла.

1-балл.

2. Сборка электрической цепи.

1. Цепь собрана правильно и самостоятельно.

2. Цепь собрана правильно с некоторой помощью преподавателя.

3. Цепь собрана совместно с преподавателем.

3-балла.

2-балла.

1-балл.

3. Заполнение таблиц, экспериментальные замеры и расчёты.

1. Выполнены правильно и самостоятельно.

2. Выполнены правильно с некоторой помощью преподавателя.

3. Выполнены совместно с преподавателем

3-балла.

2-балла.

1-балл.

4. Графические построения.

1. Выполнены правильно и самостоятельно.

2. Выполнены правильно с некоторой помощью преподавателя.

3. Выполнены совместно с преподавателем

3-балла.

2-балла.

1-балл.

5. Выводы по работе.

1. Сформулированы правильно и самостоятельно.

2. Сформулированы правильно с некоторой помощью преподавателя.

3. Сформулированы совместно с преподавателем

3-балла.

2-балла.

1-балл.

6. Задания повышенной сложности.

1. Выполнены правильно и самостоятельно.

2. Выполнены правильно с некоторой помощью преподавателя.

3. Выполнены совместно с преподавателем

3-балла.

2-балла.

1-балл.

7. Защита лабораторной работы.

1.Ответ полный, правильный, уверенный.

2. Допущены незначительные погрешности.

3. Ответ неполный неуверенный требует дополнительных наводящих вопросов.

3-балла.

2-балла.

1-балл.

Лист оценки выполненной работы №_____

Критерий.

1

2

3

4

5

6

7

Баллы.

Оценка:

Подпись:

21-17- баллов «отлично»;

16-12 баллов «хорошо»;

11-8 баллов «удовлетворительно»

Список рекомендованной литературы

Бутырин Н.П. Толчеев О.В. Шикарзянов Ф.Н. «Электротехника для начального профессионального образования»: Учебник - М.: Академия, 2013. - 240 с.

Новиков П.Н. «Задачник по электротехнике»: Учебник - М.: Академия, 2006. - 189 с.

Прошин В.М. «Лабораторно - практические работы по электротехнике»: М: Академия, 2011. - 245 с.

Пряшников В.А. «Электротехника в примерах и задачах» (+СД): Учебное пособие - С-Пб., Корона, 2006. - 383 с.

рочкина Г.В., Володарская А.А. «Рабочая тетрадь по электротехнике для НПО»: Учебное пособие - М.: Академия, 2008. - 140 с.

Электротехника [Электронный ресурс] - Режим доступа: mexmat.ru

Электротехника [Электронный ресурс] - Режим доступа mak-arbat.ru

Электротехника (Электронный ресурс) - Режим доступа toroid.ru