МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОНЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛЛИНЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА основной профессиональной образовательной программы профессии 270802. 08 «Мастер сухого строительства»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«ПЕРЕВОЗСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

Грищенко А.А.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ выполнения самостоятельных РАБОТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

основной профессиональной образовательной программы

профессии 270802.08 «Мастер сухого строительства»

Перевоз

2014г.

Общие методические указания

Материал, изучаемый самостоятельно по учебнику, необходимо конспектировать в тетради. Основные определения следует подчеркивать, а формулы обводить. Электрические схемы вычерчивают в условных обозначениях, соответствующих ГОСТам. Нельзя оставлять ничего непонятным при изучении предмета; если самому преодолеть затруднения не удается, необходимо обратиться к преподавателю за консультацией.

Особое внимание должно быть уделено задачам и вопросам для самопроверки, а так же разбору решений типовых примеров, помещенных в настоящем пособии.

Указания к выполнению

Заданий самостоятельной работы студента

СРС по электротехнике содержит четыре задачи. Варианты для каждого студента индивидуальны и указываются преподавателем. Задачи, выполненные не по своему варианту, не зачитываются и возвращаются для исправления.

К каждой задаче даётся 10 рисунков и таблица, содержащая дополнительные к тексту задачи условия.

Шифр студента определяется по трём последним цифрам номера зачётной книжки (студенческого билета).

Каждое задание выполняется в отдельной тетради (ученической), страницы которой нумеруются.

На обложке указываются: названия дисциплины, номер работы, фамилия и инициалы студента, учебный шифр, факультет, специальность и номер варианта.

Решение каждой задачи обязательно начинать на развороте тетради (на чётной странице) сверху указывается номер задачи, далее делается чертёж, (карандашом или ручкой с чёрной пастой).

Справа от чертежа указывается, что в задаче дано и что требуется определить.

Чертёж должен быть аккуратным и наглядным, а его размеры должны позволять ясно показывать все элементы цепи или векторы, и т.д.

Решение оформляется ручкой с пастой чёрного, синего или фиолетового цвета, а чертежи и схемы выполняют карандашом, на графиках и векторах указывают масштаб. Решение задач обязательно ведут в Международной системе единиц (СИ).

Решения задачи необходимо сопровождать пояснениями с указанием с названием теорем, формул. Обязательно указывать размерность величин. На каждой странице следует оставлять поля для замечаний.

Разрешается выполнение работы на листах формата А4 машинописным или рукописным способом, при этом необходимо соблюдение следующих требований:

• высота букв не менее - 2,4 мм, цвет чёрный;

• рамка слева - 20 мм, справа, сверху и снизу - 5 мм;

• расстояния от рамки формы до границ текста слева и справа не менее 3 мм, сверху и снизу не менее 10 мм;

• расстояние между строками в тексте должно быть равным двойной высоте букв;

• абзацы в тексте начинают с отступом, равным 15…17 мм.

Опечатки, описки и графические неточности допускается подчищать или закрашивать белой краской с нанесением на тоже место исправленного текста.

Работы не отвечающие всем пе6речисленным требованиям, проверятся не будут.

Если расчётно-графическая работа получила неудовлетворительную оценку и студент не отвечает на вопросы самоконтроля, то он выполняет ее снова по старому или новому заданию. В случае возникновения затруднений при выполнении индивидуального задания учащийся должен обратиться в колледж для получения письменной или устной консультации.

Методические указания к решению задач

В расчетную работу входят «Введение» и четыре темы. На темы 1.1 предусмотрена одна задача, тема 1.3 - две задачи, тема 1.4 - одна задача. Схемы и векторные диаграммы должны выполняться с помощью чертежных инструментов.

1. Методические указания к решению задачи 1.

Решение этой задачи требует знание закона Ома для всей цепи и ее участков, первого закона Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном сопротивлении резисторов.

Пример 1. Для схемы определить эквивалентное сопротивление цепи , токи в каждом резисторе и напряжение , приложенное к цепи.

После усвоения условия задачи проводим поэтапное решение, предварительно обозначив стрелкой направление тока в каждом резисторе.

Индекс тока должен соответствовать номеру резистора по которому он проходит (например , проходит ток ).

Решение.

1. Определяем общее сопротивление разветвления . Резисторы соединены параллельно, поэтому: .

2. Резисторы и соединены последовательно, их общее сопротивление: .

3. Резисторы и соединены параллельно, их общее сопротивление: .

4. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи: .

5. Зная силу тока , находим напряжение резистора : . Это же напряжение приложено к резисторам + , поэтому ток в резисторе : .

6. Находим падение напряжения на резисторе : . Поэтому напряжение на резисторах : .

7. Определяем токи в резисторах и : ; . Применяя первый закон Кирхгофа, находим ток в резисторе : .

8. Вычисляем падение напряжения на резисторе : .

9. Находим напряжение , приложенное ко всей цепи: или .

2. Методические указания к решению задач 2, 3.

Эти задачи относятся к неразветвленным и разветвленным цепям переменного тока.

Пример 2. Активное сопротивление катушки , индуктивное . Последовательно с катушкой включено активное сопротивление и конденсатор сопротивлением . К цепи приложено напряжение . Определить: 1) полное сопротивление; 2) ток; 3) коэффициент мощности; 4) активную, реактивную и полную мощность; 5) напряжение на каждом сопротивлении.

Решение.

1. Определяем полное сопротивление цепи: .

2. Определяем ток: .

3. Определяем коэффициент мощности цепи: , по таблице Бредиса находим угол .

4. Определяем активную мощность цепи: .

5. Определяем реактивную мощность цепи: или .

6. Определяем полную мощность цепи: или .

7. Определяем падение напряжения на сопротивлениях цепи:

Пример 3. Катушка с активным сопротивлением и индуктивным соединена параллельно с конденсатором, емкостное сопротивление которого . Определить: 1) токи в ветвях и неразветвленной части цепи; 2) активные и реактивные мощности ветвей и всей цепи; 3) полную мощность цепи; 4) углы сдвига фаз между током и напряжением в каждой ветви и во всей цепи. К цепи приложено напряжение .

Решение.

1. Определяем токи в ветвях: ; .

2. Углы сдвига в ветвях находим по синусам углов во избежании потерь знака угла: ; ; ; .

3. Определяем активные и реактивные составляющие токов в ветвях: ; ; ; .

4. Определяем ток в неразветвленной части цепи: .

5. Определяем коэффициент мощности всей цепи: .

6. Определяем активные и реактивные мощности ветвей и всей цепи: ; ; ; ; .

7. Определяем полную мощность цепи: .

Возможно определить ток цепи в неразветвленной чести по формуле: .

Методические указания к решению задач 4, 5.

Решение задач этой группы требует знаний учебного материала тем 1.3 и 1.4, отчетливого представления об особенностях соединения источников и потребителей в «звезду» и «треугольник», соотношениях между линейными и фазными величинами при таких соединениях.

Пример 4. В трехфазную четырехпроводную сеть включили «звездой» несимметричную нагрузку: в фазу - конденсатор с емкостным сопротивлением ; в фазу - активное сопротивление и индуктивное , в фазус-активное сопротивление . Линейное напряжение сети . Определить: 1) фазные токи; 2) активную, реактивную и полную мощности трехфазной цепи.

Решение.

1. Определяем фазные напряжения установки: .

2. Находим фазные токи: ; ; где ; ; .

3. Определяем мощности потребляемые цепью. Активная мощность: . Реактивная мощность: .Знак минус показывает, что в цепи преобладает емкость. Полная мощность: .

Пример 5. В трехфазную сеть включили «треугольником» несимметричную нагрузку: в фазу - конденсатор с емкостным сопротивлением ; в фазу - катушку с активным сопротивлением и индуктивным ; в фазу - активное сопротивление . Линейное напряжение сети .

Определить фазные токи углы сдвига фаз, активную, реактивную и полную мощность 3-фазной цепи и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. По векторной диаграмме определить числовые значения линейных токов.

Решение.

1. Определяем фазные токи и углы сдвига фаз: ; ; ; ; отсюда угол ; ; .

Для построения векторной диаграммы выбираем масштаб по току , по напряжению . В масштабе откладываем векторы фазных (они не линейны) напряжений под углов ; под углом откладываем вектор тока , в фазе вектор должен отставать от вектора напряжения на угол , а вектор тока совпадает с вектором .

Затем на основании известных уравнений составляем векторы: ; ; .

Измеряя длины полученных векторов, находим значения линейных токов: ; ; .

Находим мощности 3-фазной системы:

Активная мощность: ; .

Реактивная мощность: .

Полная мощность: .

Задания к РГР

Задание №1.

Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешано. Значения сопротивлений всех элементов заданны в таблице.

Определить:

1) Общее сопротивление цепи R_Σ;

2) Силу тока в цепи I_Σ;

3) Мощность, потребляемую всей цепью P_Σ

4)Силы токов и напряжения на каждом резисторе

Таблица1.

Первая цифра шифра

Вторая цифра шифра

Третья цифра шифра

Ом

R₂

Ом

R₃

Ом

R₄

Ом

U_AB

В

№

схемы

1

20

30

40

50

1

100

1

1

2

10

20

30

40

2

120

2

2

3

10

30

30

50

3

150

3

3

4

40

30

20

10

4

200

4

4

5

30

20

10

40

5

50

5

1

6

20

40

50

30

6

80

6

2

7

30

50

40

20

7

100

7

3

8

10

30

20

40

8

130

8

4

9

20

40

10

30

9

180

9

1

0

10

20

40

30

0

200

0

2

Схемы

Задание №2.

Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, емкости), включенные последовательно.

Значения сопротивлений всех элементов заданны в таблице.

Начертить схему цепи и определить следующие величины, относящиеся к данной цепи:

1) полное сопротивление ;

2) напряжение , приложенное к каждому элементу цепи;

3) ток I в цепи;

4) угол сдвига фаз ;

5) активную , реактивную и полную мощность цепи.

6) построить векторную диаграмму

Считать цепь включённой в сеть напряжением U = 220В, и частотой f = 50Гц

Таблица 2.

Первая цифра шифра

Вторая цифра шифра

Последняя цифра шифра

Ом

Ом

L₁

Гн

L₂

Гн

C₁

мкФ

C₂

мкФ

1

10

-

1

0,05

-

1

60

-

2

20

-

2

0,08

-

2

-

100

3

-

20

3

0,10

-

3

80

-

4

30

40

4

0,12

-

4

-

140

5

-

60

5

-

0,06

5

-

200

6

-

70

6

-

0,07

6

100

-

7

40

10

7

-

0,09

7

120

-

8

50

-

8

-

0,11

8

-

80

9

60

-

9

0,14

-

9

120

-

10

70

-

0

0,16

-

0

50

-

Задание №3.

В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением U_Л включили «звездой» различные по характеру сопротивления. Значения сопротивлений всех элементов заданны в таблице. Все сопротивления соединены последовательно.

Начертить схему цепи и определить следующие величины:

1) Силы токов в каждой ветви;

2) Силу тока в нулевом проводе I₀.

Линейное напряжение в цепи U_Л = 380В, частота тока f = 50Гц.

Примечание: Векторную диаграмму необходимо строить в масштабе на миллиметровой бумаге.

Таблица 3.

Первая цифра шифра

Вторая цифра шифра

Последняя цифра шифра

Фаза А

Фаза В

Фаза С

Ом

L

Гн

C

мкФ

Ом

L

Гн

C

мкФ

Ом

L

Гн

C

мкФ

1

10

-

-

1

-

-

120

1

-

0,10

-

2

-

0,06

-

2

15

-

-

2

-

-

80

3

-

-

100

3

-

0,08

-

3

12

-

-

4

20

-

-

4

-

-

180

4

-

0,14

-

5

-

0,10

-

5

25

-

-

5

-

-

160

6

-

-

200

6

-

0,12

-

6

24

-

-

7

30

-

-

7

-

-

220

7

-

0,24

-

8

-

0,15

-

8

35

-

-

8

-

-

240

9

-

-

250

9

-

0,20

-

9

32

-

-

0

40

-

-

0

-

-

300

0

-

0,30

-

Задание №4.

Группа электродвигателей (трёхфазные асинхронные серии 4А) на строительной площадке подключены к общему распределительному щиту с помощью кабелей марки НРГ. Электроснабжение щита осуществляется воздушной линией длиной 5 километров, выполненной из голых сталеалюминевых проводов.

Подобрать:

1. сечение одного из силовых кабелей;

2. сечение проводов воздушной линии, если падение напряжения не должно превышать 5%

3. плавкие вставки типа ПВ в распределительный щит.

Марки электродвигателей указаны в таблице:

Первая цифра шифра

Вторая цифра шифра

Последняя цифра шифра

Электродвигатель №1

Электродвигатель №2

Электродвигатель №3

1

4А90L2У3

1

4А90L4У3

1

4A100L6У3

2

4A100L2У3

2

4А90L6У3

2

4А90L2У3

3

4А80А4У3

3

4A100L6У3

3

4A100L2У3

4

4А90L4У3

4

4А90L2У3

4

4А80А4У3

5

4А90L6У3

5

4A100L2У3

5

4А90L4У3

6

4A100L6У3

6

4А80А4У3

6

4А90L2У3

7

4А90L2У3

7

4А90L4У3

7

4A100L2У3

8

4A100L2У3

8

4А90L2У3

8

4А80А4У3

9

4А80А4У3

9

4A100L2У3

9

4А90L4У3

0

4А90L4У3

0

4А80А4У3

0

4А90L6У3

ПРИЛОЖЕНИЕ

I. Техническая характеристика плавких предохранителей типа ПВ

Рабочее напряжение, В

Номинальный ток, А

220 / 380

1, 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 45, 50, 60, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400

Пример маркировки: ПВ-220-25

II. Техническая характеристика неизолированных стальных (ПСО, ПС), алюминиевых (А), сталеалюминевых (АС) проводов

Провод

Расчётный диаметр провода, мм

Допустимый ток, А

ПСО

ПСО-3,5

ПСО-4

ПСО-5

ПС-25

ПС-35

ПС-50

ПС-70

ПС-95

А-16

А-25

А-35

А-50

А-70

А-95

А-120

АС-10

АС-16

АС-25

АС-35

АС-50

АС-70

АС-95

АС-120

3

3,5

4

5

6,8

7,8

9,2

11,5

12,6

5,1

6,4

7,5

9,0

10,7

12,3

14,0

4,5

5,6

6,9

8,4

9,6

11,4

3,5

15,2

23

26

30

35

60

75

90

125

135

105

135

170

215

265

320

375

80

105

130

175

210

265

330

380

II. Технические характеристики проводов и кабелей

АПВ, ПВ, АПП, ПП, АПРИ, ПРИ;

АППВ, ППВ, АПППС, ПППС;

АППП, ППП, АППР;

ПРД, ПРВД;

АВТ, АВТУ;

АПРФ, ПРФ, ПРФЛ;

АНРГ, HPГ, АВРГ, ВРГ, АВВГ, ВВГ, АПВГ, ПВГ

Конструктивные схемы проводов и кабелей: а - незащищенные провода марок: I - АПВ, ПВ, АПП, ПП, АПРИ, ПРИ; II - АППВ, ППВ, АПППС, ПППС; III - АППП, ППП, АППР; IV- ПРД, ПРВД; V- АВТ, АВТУ; б - защищенные про­вода марок: VI - АПРФ, ПРФ, ПРФЛ; в - кабели марок: VII - АНРГ, HPF, АВРГ, ВРГ, АВВГ, ВВГ, АПВГ, ПВГ (1 -токопроводящие жилы; 2 - изоляция; 3- разделительное основание; 4- оплетка; 5- не­сущий трос; 6 -оболочка; 7-хлопчатобумажная пряжа; 8-бу­мажная лента; 9- металлическая оболочка)

Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока

Площадь

сечения

жилы,

мм²

Сила тока (А) в проводах и шнурах в пластмассовой и резиновой изоляции, применяемых в жилых зданиях, не должна превышать

при открытой прокладке проводов и кабелей с жилами

при скрытой прокладке алюминиевых проводов

медными

алюми­ниевыми

двух одножильных

трех одножильных

одного двухжильного

одного трехжильного

0,5

11

-

-

-

-

-

0,75

15

-

-

-

-

-

1

17

-

-

-

-

-

1,2

20

-

-

-

-

-

1,5

23

-

-

-

-

-

2

26

21

19

18

17

14

2,5

30

24

20

19

19

16

3

34

27

24

22

22

18

4

41

32

28

28

25

21

5

46

36

32

30

28

24

6

50

39

36

32

31

26

10

80

55

-

-

-

-

16

100

80

-

-

-

-

Электродвигатель

Мощность, кВт

При номинальной мощности

І пуск

І ном

Мпуск

М ном

М макс

М ном

Масса двигателя, кг

Ток статора при напряжении 380В

КПД,

%

Cos φ

1

2

3

4

5

6

7

8

9III. Электродвигатели серии 4А

При n = 3000 мин

4 А50А2У3

4 А50В2У3

4 А56А2У3

4 А50В2У3

4 А63А2У3

4 А63В2У3

4 А71А2У3

4 А71В2У3

4 А80А2У3

4 А80В2У3

4 А90l2У3

4 А100S2У3

4 А100L2У3

4 A112M2У3

4 А132M2У3

4 А160S2У3

4 А160M2У3

4 А180S2У3

4 А180M2У3

4 А200M2У3

4 А200L2У3

4 А225M2У3

4 А250S2У3

4 А250M2У3

4 А280S2У3

4 А280M2У3

4 А315S2У3

4 А315M2У3

4 А355S2У3

4 А355M2У3

0.09

0.12

0.18

0.25

0.37

0.55

0.75

1.1

1.5

2.2

3.0

4.0

5.5

7.5

11.0

15.0

18.5

22.0

30.0

37.0

45.0

55.0

75.0

90.0

110

132

160

200

250

315

0.32

0.32

0.54

0.74

0.93

1.33

1.7

2.5

3.3

4.7

6.1

7.8

10.5

14.9

21.2

28.5

34.5

41.6

56.0

70.0

83.8

100

140

165

206

247

294

365

459

565

60.0

63.0

66.0

68.0

70.0

73.0

77.0

77.5

81.0

83.0

84.5

86.5

87.5

87.5

88.0

88.0

88.5

88.5

90.5

90.0

91.0

91.0

91.0

92.0

91.0

91.5

92.0

92.5

92.5

93.0

0.70

0.70

0.76

0.77

0.86

0.86

0.87

0.87

0.85

0.87

0.88

0.89

0.91

0.88

0.90

0.91

0.92

0.91

0.90

0.89

0.90

0.92

0.89

0.90

0.89

0.89

0.90

0.90

0.90

0.91

4.0

4.0

4.0

4.0

4.5

4.5

5.5

5.5

6.5

6.5

6.5

7.5

7.5

7.5

7.5

7.0

7.0

7.5

7.5

7.5

7.5

7.5

7.5

7.5

7.0

7.0

6.5

7.0

7.0

7.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.1

2.1

2.1

2.0

2.0

2.0

1.7

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.0

1.0

2.2

2.2

2.2

2.2

2.2

2.2

2.2

2.2

2.6

2.6

2.5

2.5

2.5

2.8

2.8

2.2

2.2

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

2.2

2.2

2.2

2.2

1.9

1.9

3.3

3.3

4.5

4.5

6.3

6.3

15.1

15.1

17.4

20.4

28.7

36.0

42.0

56.0

93.0

130.0

145.0

185.0

185.0

265.0

280.0

355.0

470.0

510.0

785.0

835.0

875.0

1100.0

1420.0

1670.0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

При n = 600 мин

4 А250S10У3

4 А250M10У3

4 А280S10У3

4 А280M10У3

4 А315S10У3

4 А315M10У3

4 А355S10У3

4 А355M10У3

30.0

37.0

37,0

45.0

55.0

75.0

90.0

110

64,0

80,0

80,0

97,0

116

155

179

217

88,0

89,0

90,0

91,0

91,5

92,0

92,0

92,5

0,81

0,81

0,78

0,78

0,79

0,80

0,83

0,83

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

1,2

1,2

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,9

1,9

1,8

1,8

1,8

1,8

1,8

1,8

490.0

535.0

785.0

835.0

875.0

1100.0

1420.0

1670.0