Министерство образования Ставропольского края
ГБПОУ «Георгиевский колледж»
Контрольные работы и методические указания
для студентов заочной формы обучения.
Дисциплина: Электротехника и электроника
Специальность: 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
Составитель: Постоенко Сергей Васильевич, преподаватель
Георгиевск
2018
Пояснительная записка
Дисциплина «Электротехника и электроника» относится к числу общетехнических, изучается студентами заочного отделения колледжа. Целью изучения данного предмета является получения студентами знаний, необходимых для освоения выбранной профессии. Электрооборудование и электроснабжение автомобильной техники требует знания электротехники. Обслуживание машин и механизмов предполагает знания основ электроники, умение пользоваться электроизмерительными приборами и оборудованием.
Студенты заочного отделения по специальности 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта изучают электротехнику в объеме, предусмотренном Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности.
Для студентов данной специальности предусмотрено выполнение контрольной работы и сдача экзамена.
Контрольные работы по электротехнике и электронике содержат по 6 задач. Варианты для каждого учащегося индивидуальные. Номер варианта определяется двумя последними цифрами личного шифра студента.
Контрольная работа выполняется в отдельной тетради в клетку. Условия задач следует переписывать полностью. Необходимо оставлять поля шириной 25-. Для замечаний рецензента, в конце тетради оставляется 1-2 страницы для рецензии. Формулы и расчеты пишут чернилами, а чертежи и схемы выполняют карандашом, на графиках векторных диаграммах указывают масштаб. Решение задач обязательно ведут в Международной системе единиц (СИ). После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя надо исправить отмеченные ошибки, выполнить его указания и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то студент выполняет ее снова по старому или новому варианту и снова сдает на проверку.
Тематический план
Электрическое поле
Электрические цепи постоянного тока
Электромагнетизм
Однофазные цепи переменного тока
Трехфазные цепи
Электрические измерения и приборы
Трансформаторы
Электрические машины переменного тока
Электрические машины постоянного тока
Основы электропривода
11. Электронные и газоразрядные приборы
12. Полупроводниковые приборы.
13 Электронные выпрямители.
Литература
Данилов И.А, , Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. - М.; Высшая школа, 2015
Попов B.C., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. - М.: Энергия, 2014
Рабинович Э. А. Сборник задач и упражнений по общей электротехнике. -М.; Энергия, 2011
Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г. Задачник по общей электротехнике с основами электроники. -М.: Высшая школа, 2015
Программа.
Общая электротехника.
Тема 1 Электрическое поле.
Определение и изображение электрического поля. Закон Кулона. Потенциал и напряжение. Электростатическая индукция. Электроемкость.
Соединение конденсаторов. Энергия электрического поля.
Вопросы для самоконтроля:
Какое поле называют электростатическим?
В каких единицах выражают напряженность поля.
Для каких проводников характерна электронная проводимость.
Напишите формулу для емкости плоского конденсатора.
Поясните явление поляризации диэлектрика.
Перечислите основные типы диэлектриков.Литература.[2] (§1,1-1,8);[4] задачи(1,11-1,14.)
Тема 2. Электрические цепи постоянного тока.
Электрическая цепь и ее элементы. Закон Ома.
Электрическое сопротивление и проводимость. Электрическая работа и мощность. Определение потери напряжения в проводах. Нелинейные электрические цепи.
Вопросы для самоконтроля:
Что называют электрическим током?
Привести примеры источников электрического тока. Дайте определение ЭДС источника, напряжения на зажимах и внутреннего падения напряжения.
Напишите формулы для определения сопротивления проводника через его удельное сопротивление и проводимость.
Какое явление называют сплошной?
Тема 3.
Сформулируйте закон Кирхгофа для замкнутого контура с несколькими ЭДС.
Какую цепь называют сплошной?
Какие законы используют для расчета сложных цепей? Литература:[2] (§2,1-2,2; 2,17-2,19) [3] (задачи 2,1-2,4)
Электромагнетизм.
Магнитное поле и его характеристики. Закон полного тока. Циклическое перемагничевание. Расчет магнитных целей. ЭДС индукции в контуре. Энергия магнитного поля. Вихревые потоки.
Вопросы для самоконтроля: 1. Что называют магнитным полем?
2. Напишите формулу, связывающую магнитную индукцию, напряженность и абсолютную магнитную проницаемость.
3. Как формулируют и записывают математический закон полного тока.
4.Опишите порядок расчета магнитной цепи.
5.Сформулируйте принцип электромагнитной индукции.
6.Сформулируйте закон Ленца.
Литература:[2] (§3,1-3.18);[4] (задачи 3,1;3,6)
Тема 4. Однофазные электрические цепи.
Цепь с активным сопротивлением. Цепь с индуктивностью. Цепь с емкостью. Резонанс напряжений. Резонанс токов. Коэффициент мощности.
Вопросы для самоконтроля:
1.Что называют амплитудным, мгновенным и действующем значением переменного тока?
2.Как определить, какая из синусоидальных величин опережает по фазе другую?
З.В чем заключается явление резонанса тока, резонанса напряжений?
4.Что означает коэффициент мощности?
Литература.[2] (§5,1-5,5) [3] [4] (задачи 5.4, 7.1,7.11)
Тема 5. Трехфазные электрические цепи.
Принцип получения трехфазной ЭДС Соединение трехфазной цепи звездой, треугольником. Активная, реактивная и полная мощности. Коэффициент мощности.
Вопросы для самоконтроля:
Каким преимуществом обдает трехфазная система перед однофазной?
Как получить трехфазную систему ЭДС?
Какие стандарты напряжения используется для трехфазной цепи?
4.Приведите соотношение между фазными и линейныминапряжениями.
5.В каких случаях применяются четырехпроводную систему?Литература [2] (§7,1-7,5) [4] (задачи 8,1-8,3)
Тема 6. Трансформаторы.
Устройство и работа трансформаторов. Однофазные трансформаторы. Автотрансформаторы.
Измерительные и сварочные трансформаторы.
Вопросы для самоконтроля.
Укажите назначение и устройство основных элементов автоматики.
Поясните принципы действия трансформатора.
Что такое коэффициент трансформации
Напишите формулу для определения кпд. трансформатора.
Какие потери мощности имеют место в трансформаторе при погрузке?
Где применяются автотрансформатор?Литература [2] (§9,1-9,13); [4]
Тема 7. Электрические машины переменного тока.
Вращающееся магнитное поле. Асинхронный двигатель.
Вращающий магнит асинхронного двигателя.
КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя.
Синхронный двигатель и генератор.
Вопросы для самоконтроля.
Поясните принцип действия асинхронных двигателей.
Что называют скольжением?
Какие схемы пуска асинхронных двигателей вам известны?
Какие потери имеют место в асинхронном двигателе?
Какие способы регулировки частоты вращения двигателя вам известны?
Тема 8. Электрические машины постоянного тока.
Устройство и работа машин постоянного тока. Обмотки якоря. Коллектор и его назначение. Генератор с самовозбуждением. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.
Вопросы для самоконтроля:
Какого назначение основных частей машины постоянного тока?
Вывести формулу для определения ЭДС генератора.
В чем заключается явление реакции якоря?
Какого назначение коллектора?
Почему в момент пуска двигателя велик пусковой ток? Литература. [2] (§4.1-4.18); [4] (задачи 4.4-4.8)
Тема 9. Электрические измерения и приборы.
Основные единицы измерений в системе СИ. Классификация электроизмерительных приборов. Шунты и дополнительные сопротивления. Измерение мощности в трехфазных цепях.
Вопросы для самоконтроля:
Назовите виды погрешностей.
Для чего нужен успокоитель подвижной системы?
Поясните порядок измерения сопротивления изоляции линии мегомметром.
Начертите схему включения однофазного счетчика.
5.Поясните принцип действия электрического тахометра.Литература.[2] (§8.1-8.8); [3] (задачи 6.1-6.4)
Тема 10 Основы электропривода.
Передача и распределение электроэнергии.
Электрические сети. Падение и потеря напряжения в сетях. Защитные устройства и предохранители. Защитное заземление. Понятие об электроприводе.
Вопросы для самоконтроля:
Начертите схему распределения электроэнергии на предприятии.
Как выбирают сечение провода по допустимой токовой нагрузке?
Как выполняют заземляющее устройство?
Что такое заземлитель?
Начертите структурную схему электропривода.
Литература.[2](§11.1-11.18);[3](задачи11.1-11.5).
Электроника.
Тема : Электронные и газоразрядные приборы.
Термоэлектронная эмиссия.
Катоды электронных ламп.
Диоды, триоды, тетроды, пентоды.
Основные разновидности электрических разрядов в газе.
Газотрон, тиратрон, стабилитрон.
Условные обозначения и маркировка газоразрядных приборов.
Вопросы для самоконтроля:
Почему ламповый диод является выпрямителем переменного тока?
Какова роль управляющей сетки в триоде? В чем отличие комбинированных ламп от обыкновенных? Какие виды и особенности газовых разрядов вы знаете? Чем отличается газотрон от тиратрона? Как осуществляется стабилизация напряжения с помощью газоразрядного стабилитрона?
Литература [2] (с. 327-362); [4] (с. 12-35)
Полупроводниковые приборы.
Электропроводность полупроводников.
Электронно-долгосрочный переход.
Полупроводниковые диоды.
Транзисторы, тиристоры и их оформление.
Вопросы для самоконтроля:
Что такое р-п переход?
Почему диод используют как выпрямитель?
Какие вы знаете способы включения транзистора?
Назовите основные характеристики транзистора?
Как устроен транзистор и для чего он применяется?
Литература [2] (с. 385-412); [4] (с. 55-95).
Почему полупроводники обладают фотоэлектронной эмиссией?
На чем основан принцип действия фототранзистора?
Литература. [2] (с. 413-422); [4] (105-116).Тема: Электронные выпрямители.
Выпрямители переменного тока.
Однополупериодный выпрямитель.
Двухполупериодный выпрямитель.
Сглаживающие фильтры.
Выпрямление с умножением напряжения.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие электронные элементы можно использовать как выпрямители переменного тока?
Каково отличие однополупериодного выпрямителя от двухполупериодного?
Объяснить принцип работы мостовой схемы выпрямления?
Для чего применяют слаживающие фильтры?
Литература [2] (с. 423-442); [5] (с. 121-136).
Тема : Электронные усилители, генераторы и измерительные приборы.
Общие сведения об усилителях.
Предварительный и оконечный каскады усиления.
Обратные связи в усилителях.
Транзисторные автогенераторы типа LC и RC.
Мультивибратор.
Электронный осциллограф.
Электронный вольтметр.
Вопросы для самоконтроля:
Приведите классификацию электронных усилителей?
В чем преимущество усилителя на транзисторах перед ламповым усилителем?
Каково отличие предварительного каскада усиление от оконечного?
Как устроен мультивибратор и для чего он нужен?
Расскажите об устройстве и применении электроннолучевой трубки?
Литература [2] (с.443-477); [5] (с. 141-173).
Литература [2] (с. 510-533); [5] (с. 276-304).
Методические указания к выполнению контрольной работы.
Контрольная работа охватывает весь курс электротехники, студенты должны знать теоретический материал и применять его при решении задач.
Прежде чем решать задачу, студент должен внимательно прочитать ее условие, осмыслить прочитанное, записать данные в тетрадь. Особое внимание надо уделить системе единиц, в которых выражены величины, они должны быть в системе СИ.
Надо определиться на какую тему задача, какие конкретные формулы и законы надо использовать при ее решении. Например, решение первой задачи требует знания закона Ома для всей цели и ее участков, первого закона Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления цели при смешанном соединении резисторов. Векторные диаграммы должны строиться по линейке и обязательно в выбранном масштабе.
Содержание контрольной работы
Задача № 1
Резистор, катушка и конденсатор включены в последовательную цепь. R=4 Ом, Xc1=3 Ом, X1=6 Ом, Q1=150 Вар. Определить полное сопротивление цепи, напряжение, приложенное к цепи, ток в цепи, угол сдвига фаз, активную, реактивную и полную мощности.
Задача № 2
В трехфазную цепь напряжением 220В и частотой 50 Гц включен потребитель, соединенный треугольником и имеющий равномерную нагрузку, состоящую из катушки с индуктивностью L=0,3 Гн и последовательно включенного с ней резистора с сопротивлением 20 Ом в каждой фазе. Определить действующее значение линейных и фазных токов, фазное напряжение, полную, реактивную и активную мощности.
Задача № 3
По прямолинейному проводу диаметром 1см проходит ток 235 А. Вычислить магнитную индукцию в точке М, создаваемую отрезком провода АВ длиной 1м. Точка М удалена на одинаковое расстояние от концов отрезка, а от его середины - на расстояние 0,5.
Задача № 4
Как обосновать допустимость соединения обмоток генератора треугольником ? Если соединение треугольником выполнено с соблюдением очередности начальных и конечных выводов обмоток. При этом сумма ЭДС Еа+ Ев+Ес=0 и тока в контуре не будет, т.е. при отсутствии внешней нагрузки генератор находится в режиме холостого хода.
Задача № 5
В электрической цепи ЭДС источника равна 37,5 В его внутреннее сопротивление 0,06 Ом. Он нагружен на резисторы R1=2,4 Ом, R2=4,8 Ом, R3=7,2 Ом., соединенные последовательно. Вычислить ток в цепи напряжение на источнике и на резисторах, мощность источника тока, его КПД и мощность всех потребителей.
Задача № 6
-
Два разноименных заряда Q1=3,5*10-9 Кл и Q2= -3,5*10-9 находится в стекле на расстоянии . Заряд Q3=2*10-8 Кл расположен на расстоянии от этих двух зарядов. Определить значение и направление напряженности поля Е в точке А, находящийся по середине между зарядами Q1 и Q2.
Задача № 7
Электрическая цепь в которой R= 4 Om, L= 6,37 мГн, С=159 мкФ, питается от источника тока частотой 200Гц и напряжением 120 В. Вычислить ток в цепи, сдвиг фаз между током и напряжением, напряжение и мощности всех участков, а также активную, реактивную и полную мощности всей цепи.
Задача № 8
Конденсатор переменной емкости С3=10 500 пр. включен в цепь, где С1=675пф, С2=40пф. Вычислить пределы изменения общей емкости .
Задача № 9
На кольцевом каркасе равномерно распределены две обмотки с числом витков W=2000, СО2=4000. Диаметр кольца , его поперечное сечение квадратное со стороной 2см. Найти взаимную индуктивность обмоток Ml их коэффициент связи К и построить график ЭДС, индуктируемой по второй обмотке.
Задача № 10
Цепь состоит из постоянных резисторов, соединенных по схеме. Определить силу тока на резисторе Rз, мощность, потребляемую всей цепью, расход энергии цепью за 8 часов работы.
Задача № 11
В коаксиальном постоянном машине между полюсами размещены провода, жестко связанных с осью. Провод вращается с частотой 3000 об/мин. Вычислить ЭДС, индуктируемую в проводах, ток в сопротивлении R=0,09 Ом на котором замкнут провод и полезную мощность двигателя. Сопротивление провода Rn =0,01 Ом, магнитная индукция В=0,25 Тл. Радиус магнита при длине .
Задача № 12.
На нагревательном элементе течение 0,5 часа работы выделалось 550 ккал теплоты. Определить сопротивление элемента, потребляемой им ток, его мощность и затрачиваемую энергию при напряжение 220 В.
Задача № 13.
Для данной цепи вычислить резонансные значения частоты, тока, напряжений на емкости и индуктивности, а также отношение напряжений на емкости и источники, если R=600 Ом, L=l,195 Гн, С=0,133мкф,И=60В.Частота источника переменного тока изменяется от 250 Гц до 700 ГЦ.
Задача № 14.
На данной схеме генератор с фазной ЭДС 38В, определить показания вольтметров Vi и V2 и построить векторную диаграмму всех ЭДС напряжений.
Задача № 15.
Электрическая цепь у которой R=40 м, L=6,37 мгн, с=159мкф, питается от генератора синусоидального тока частотой 200Гц и напряжением 120 В. Вычислить ток в цепи, сдвиг фаз между током и напряжением, напряжения и мощности всех участков, а также активную, реактивную и полную мощности всей цепи.
Задача № 16.
К двум плоским тонким металлическим параллельным пластинам подвели напряжение 600 В. Расстояние между пластинами , площадь каждой из них 4,25•102 м. Вычислить напряженность поля заряженных пластин, заряд каждой из них и построить график изменения потенциала в воздухе (Е=1) между пластинами.
Задача № 17.
Для данной цепи вычислить резонансные значения частоты тока, напряжение на емкости и индуктивности, а так же отношение напряжений на емкости и источника питания, если R=600 Ом, L=l,195 Гц, С=0,133 мкф,U=60В, частота изменяется от 250 до 700 Гц.
Задача № 18.
Конденсатор переменной емкости Сп= 10-500 Пф включен в цепь, где C1=675 Пф и С2=40Пф. Вычислить пределы изменения общей емкости соединения.
ClС2
Задача № 19.
На кольцевом каркасе равномерно распределены две обмотки с числом витков 2000 и 4000.Диаметр кольца , его поперечное сечение квадратное со стороной . Найти взаимную индуктивность обмотки М, их коэффициент связи К и построить график Э.Д.С.
Задача № 20.
В цепи Э.Д.С. аккумулятора 37,5В, его сопротивление 0,06ом, Rl=2,4oм, R3=7,2oм.
Вычислить, ток в цепи, напряжение на аккумуляторе и на резисторах, мощность источника энергии, его кпд. и мощности всех потребителей.
Задача № 21.
Источник в Э.Д.С.Е =120В и внутреннем сопротивлением R0 =20 м включен в цепь, где Rl = 180 ом, R2=100 ом, R3=150 ом. Вычислить токи во всех участках цепи, напряжения на выводах потребителей и источника,
Задача № 22.
По прямолинейному проводу диаметром 1см проходит ток 23 5А. Вычислить магнитную индукцию точке М, создаваемою отрезком провода АВ длиной 1см. Точка М удалена на одинаковые расстояния от концов отрезка, а от его середины на расстоянии .
Задача № 23
Четырехполосный двигатель с параллельным возбудителем присоединен к цепи с Uhom=1 10В и потребляет ток J=157A. На якоре находятся обмотка с сопротивлением Яа=0,0427Ом и числом проводников N=360, образующих четыре параллельных ветви (а=2). Сопротивление обмотки возбудителя Rb=2 1,80м. Магнитный поток полюс Ф=0,008Вб.
Определить:
1 токи в обмотках возбудителя Jви якоря Jя;
противо - э.д.с. Е.
электромагнитный момент.
электромагнитную мощность Рэм.
частоту вращения якоря ,
потери мощности в обмотках якоря Ра и возбуждения
Задача № 24
Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбудителем при соединение к сети с напряжением U =110В и вращается с частотой п =1500 об\мин. Двигатель развивает полезный момент М= 120НМ КПД двигателя дв=0,84 Суммарное сопротивления обмоток якоря Ra+Rnc= 0,02 ом. Определить : 1) полезную мощность Р2 ; 2) потребляемую мощность Р1 ; 3) потребляемый из цепи ток I; 4) сопротивление реостата, при котором пусковой ток ограничеывается до 2,5; 5 )пртиво э.д.с в обмотке якоря.
Задача № 25
Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные сарактеристики: S ном= 1000 кВ А, Ином,= 10 KB, Ином2= 400 В. Потери зстали Рст= 2,425 кВт, потеря в обмотках РО ном= 12,2 кВт. Первичные обмотки соединены в треугольник, вторичные в звезду. Сечение лагнитопровода Q= 450см\2, амплитуда магнитной индукции в нём Вт= 1,5 Тл. Частота тока в сети Ф= 50 Гц. От трансформатора потребляется 1ктивная мощность Р2= 810 кВт при коэффициенте мощности cos f= 0,9. Определить номинальные токи в обмотках.
Вопросы к зачету
Электрический ток, электрическая цепь.
ЭДС и напряжение.
Закон Ома для участка цепи и полной цепи.
Электрическое сопротивление и проводимость.
Виды соединения резисторов
Переменный ток и его параметры
Работа и мощность электрического тока.
Цепь переменного тока с резистором, конденсатором и катушкой.
Получение трехфазной ЭДС.
Цепь переменного тока, соединение звездой.
11. Трехфазные цепи, соединение треугольником.
12. Мощность в трехфазных цепях.
13. Однофазный трансформатор.
14. Трехфазный трансформатор.
15. Авотрансформатор
16. Электрические машины переменного тока.
17. Электрические машины постоянного тока.
18. Основы электропривода.
19.Мощность потерь на валу электродвигателя.
.Основы электропривода
Аппаратура управления и защиты
Магнитные пускатели.
23. Оборудование сварочных установок.
24.Электрооборудование строительных кранов и подъемников
25.Электрифицированные ручные машины и электроинструмент.
26. Электрические сети и освещение стройплощадок.
27. Расчет электроэнергии на стройплощадках.
28. Действие электрического тока на организм человека.
29. Электробезопасность и средства защиты на стройплощадках.
30. Первая помощь пострадавшему от действия электрического тока.
