Последовательное и параллельное соединение проводников

Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики

ГПОУ «Макеевский промышленно-экономический колледж»

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Задания

для контрольной работы

для студентов специальности

15.02.01 "Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования"

Макеевка 2020

Методическая разработка материалов для контрольной работы по дисциплине «Электротехника и электроника»

Подготовила Поскрипко Е.Г. - преподаватель высшей категории Макеевского промышленно-экономического колледжа – 2020 г.

Изложены материалы для контрольной работы по дисциплине «Электротехника и электроника»

Для преподавателей специальных дисциплин электротехнического цикла Государственных профессиональных общеобразовательных учереждений

Утверждено :

Зам. директора по УПР

_____________ И.Б. Перкина

______ ___________ 2020 р

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии электротехнических дисциплин

(протокол № __ от _________ г.)

ПЦК __________ ______________

АННОТАЦИЯ

Контрольная робота проводится с целью определения уровня знаний студентов специальности 15.02.01 "Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования"

по следующим разделам и темам дисциплины «Электротехника и электроника»:

Раздел 1. Электротехника

Тема 1.1. Электрическое поле

Тема 1.2. Электрические цепи постоянного тока

Тема 1.3. Электромагнетизм

Тема 1.4. Однофазные электрические цепи переменного тока

Тема 1.5 Трехфазные электрические цепи.

Тема 1.6 Электрические измерения

Тема 1.7 Трансформаторы

Тема 1.8 Электрические машины переменного тока

Тема 1.9 Электрические машины постоянного тока

Тема 1.10 Основы электропривода

Тема 1.11 Передача и распределение электрической энергии

Раздел 2. Основы электроники

Тема 2.1 Полупроводниковые приборы

Тема 2.2 Электронные выпрямители

Тема 2.3 Электронные усилители

Тема 2.4 Электронные генераторы и измерительные приборы

Тема 2.5 Интегральные микросхемы.

Тема 2.6 Микропроцессоры и микроЭВМ.

Проведение контрольной работы предусмотрено после изучения в полном объеме соответствующих тем.

Все вопросы предусматривают изложение материала студентами в полном объеме по соответствующим темам изучаемой дисциплины и в соответствии с полученным вариантом, ответы и должны сопровождаться схемами и рисунками, выполненными с помощью чертежных инструментов.

Условные обозначения в электрических схемах следует выполнять в соответствии с требованиями ЕСКД.

Необходимо строго соблюдать условия Международной системы единиц СИ и принятых символов обозначения электрических величин.

Работа должна быть выполнена аккуратно, четко, грамотно, допускаются только общепринятые сокращения, схемы и рисунки должны быть выполнены карандашом.

Изучение предмета состоит из следующих этапов:

- самостоятельного изучения по учебникам;

- выполнение контрольной работы в срок, установленный учебным планом;

- проработка материала на обзорных занятиях во время лабораторно-экзаменационной сессии.

Согласно учебному плану предмет " Электротехника с основами электроники” изучается во первом семестре. Предусматривается выполнение одной контрольной работы. Контрольная работа состоит из четырех задач. Оформляется Контрольная работа в отдельной тетради с указанием на титульном листе индивидуального шифра студента, в соответствии с которым выбирается по таблице вариант задания.

Схемы и рисунки в контрольной работе выполняются карандашом и с соблюдением требований ЕСКД и ГОСТ на условные отметки в электрических схемах. На каждой странице необходимо предусматривать поля 2-3 см. В конце работы, после списка использованной литературы необходимо поставить дату ее выполнения и подпись.

По возвращении работы по проверке необходимо ознакомиться с рецензией и замечаниями и выполнить, при необходимости указания рецензента.

При возникновении вопросов или затруднений при выполнении контрольной работы, студент может обратиться за получением консультации в техникум, или непосредственно к преподавателю.

КРИТЕРИИ ОЦЕНОК

Контрольной работы по дисциплине «Электротехника и электроника» для студентов специальности 15.02.01 "Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования"

Контрольная работа состоит из 100 вариантов.

Каждый вариант состоит из 4 заданий.

Задание № 1 – № 4– задачи. Задачи должны сопровождаться пояснениями, следует указывать единицы измерения.

Контрольная работа будет зачтена, если правильно выполнено не менее 75 % заданий.

ЛИТЕРАТУРА

Основные источники:

1. Касаткин А.С. Электротехника : учеб. для вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов. - 11-е изд., стер. ; Гриф МО. - М. : Академия, 2007. - 539 с.

2. Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники : учеб. пособие для проф. училищ, лицеев и колледжей / Ю. Г. Синдеев. - Изд. 12-е, доп. и перераб. ; Гриф МО. - Ростов н/Д : Феникс, 2010. - 407 с.

3. Электротехника и электроника: учебник для студентов общеобразовательных учреждений среднего профессионального образования. М.В. Немцов, М.Л. Немцова. Издательство: - Академия, 2013

4. И.М. Бондарь. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. Учебное пособие для средних специальных учебных заведений (техникумов и колледжей). Издательский центр «МарТ», Москва – Ростов-на-Дону, 2005

УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ ВАРИАНТОВ

Контрольная работа состоит из 100 вариантов. Выбор задач производится согласно таблице вариантов.

Каждый вариант состоит из четырех задач.

Задача №1-по теме “электрические цепи постоянного тока”;

Задача №2-по теме “однофазные электрические цепи переменного тока”;

Задача №3-по теме “электрические машины постоянного тока”;

Задача №4 - по теме “Электронные выпрямители и стабилизаторы”.

ТАБЛИЦА ВЫБОРА ВАРИАНТОВ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

№ варианта	Задача № 1	Задача № 2	Задача № 3	Задача № 4	№ варианта	Задача № 1	Задача № 2	Задача № 3	Задача № 4
01	1	1	1	1	51	11	5	11	21
02	2	2	2	2	52	12	10	12	22
03	3	3	3	3	53	13	15	13	23
04	4	4	4	4	54	14	20	14	24
05	5	5	5	5	55	15	25	15	25
06	6	6	6	6	56	16	30	16	26
07	7	7	7	7	57	17	8	17	27
08	8	8	8	8	58	18	4	18	28
09	9	9	9	9	59	19	9	19	29
10	10	10	10	10	60	20	6	20	30
11	11	11	11	11	61	4	2	3	1
12	12	12	12	12	62	5	1	6	2
13	13	13	13	13	63	6	10	9	11
14	14	14	14	14	64	7	12	1	8
15	15	15	15	15	65	8	25	22	10
16	16	16	16	16	66	9	18	23	12
17	17	17	17	17	67	10	21	24	14
18	18	18	18	18	68	11	24	25	16
19	19	19	19	19	69	12	27	26	18
20	20	20	20	20	70	4	22	27	19
21	21	21	21	21	71	10	1	3	5
22	22	22	22	22	72	12	2	21	6
23	23	23	23	23	73	14	3	11	7
24	24	24	24	24	74	16	4	10	8
25	25	25	25	25	75	18	5	29	9
26	26	26	26	26	76	26	30	10	20
27	27	27	27	27	77	22	24	7	13
28	28	28	28	28	78	24	8	14	12
29	29	29	29	29	79	26	9	15	3
30	30	30	30	30	80	20	10	16	15
31	1	11	21	1	81	9	20	8	18
32	2	12	22	2	82	18	11	7	28
33	3	13	23	3	83	27	12	6	22
34	4	14	24	4	84	13	13	5	30
35	5	15	25	5	85	14	14	4	14
36	6	16	26	6	86	15	15	3	26
37	7	17	27	7	87	16	16	2	18
38	8	18	28	8	88	17	17	1	21
39	9	19	29	9	89	18	18	10	19
40	10	20	30	10	90	10	19	20	30
41	11	21	1	11	91	1	5	21	9
42	12	22	2	12	92	2	6	22	8
43	13	23	3	13	93	3	7	23	7
44	14	24	4	14	94	4	8	24	6
45	15	25	5	15	95	5	9	25	5
46	16	26	6	16	96	6	10	26	4
47	17	27	7	17	97	7	1	27	3
48	18	28	8	18	98	8	2	28	2
49	19	29	9	19	99	9	3	29	1
50	20	30	10	20	100	10	4	30	25

Задача № 1

Дана цепь постоянного тока, которая состоит из нескольких резисторов соединенных смешанно. Схема, величины всех сопротивлений и дополнительные параметры заданы в таблице вариантов.

Начертить схему и определить согласно варианта:

1) полное сопротивление цепи,

2) заданный параметр в таблице вариантов,

3) мощность и энергию, потребляемую цепью за 8 часов.

№ варианта	№ рисунка	R₁, Ом	R₂, Ом	R₃, Ом	R₄, Ом	R₅, Ом	Заданный параметр	Величина, которую необходимо определить
1	1	3	4	12	4	2	І₁ = 2 А	U₃
2	2	10	5	7	3	4	U₃ = 210 В	І₂
3	3	2	10	15	6	6	U_АБ = 100 В	І₂
4	4	4	12	6	12	8	U_АБ = 140 В	І₁
5	1	4	10	15	10	4	І₂ = 3 А	І₄
6	2	1	3	8	4	6	U₁ = 15 В	U₄
7	3	3	6	3	2	2	І₁ = 6 А	U₃
8	4	10	15	12	6	4	U₂ = 60 В	І₄
9	1	2	6	12	4	8	U₄ = 48 В	І₂
10	2	3	3	4	8	4	U_АБ = 60 В	І₁
11	3	8	4	6	12	2	U₂ = 24 В	І₁
12	4	12	6	3	6	4	І₄= 2 А	U₁
13	1	6	3	6	2	2	U_АБ = 100 В	U₄
14	2	4	2	1	2	6	І₂ = 3 А	U₃
15	3	2	8	8	12	8	І₃ = 15 А	U₁
16	4	6	3	6	12	10	U₂ = 60 В	І₃
17	1	10	4	4	3	2	U₁ = 20 В	U₃
18	2	10	2	15	9	4	І₄ = 2 А	І₁
19	3	3	4	6	12	4	U₁ = 30 В	U₄
20	4	12	4	10	10	2	U_АБ = 80 В	І₃
21	1	5	10	15	3	10	І₂ = 3 А	U_АБ
22	2	6	6	3	3	4	U₁ = 30 В	І₃
23	3	5	6	12	4	2	І₃ = 3 А	U_АБ
24	4	10	15	12	4	4	U_АБ = 90 В	І₁
25	1	3	12	6	3	3	І₃ = 2 А	U₄
26	2	2	10	10	2	6	І₃ = 2 А	U_АБ
27	3	6	10	15	6	2	U₁ = 60 В	І₃
28	4	4	4	6	12	4	U_АБ = 120 В	U₄
29	1	2	3	6	6	3	U₂ = 60 В	U_АБ
30	2	10	5	5	5	6	U_АБ = 150 В	І₄
31	3	3	4	6	12	12	І₁ = 4 А	U₄
32	4	10	15	12	6	8	U_АБ = 90 В	І₃

Рисунок 1

R₁ R₃ R₄

А + - В

R₂ R₅

Рисунок 2 R₂

А + R₁ R₄ R₅ - В

R₃

Рисунок 3 R₁ R₂

R₃ R₄

А + - В

R₅

Рисунок 4

R₁ R₂ R₃

А + - В

R₄ R₅

ЗАДАЧА № 2

Дана однофазная цепь переменного тока, которая состоит из нескольких элементов соединенных последовательно. Схема, величины всех сопротивлений и дополнительные параметры заданы в таблице вариантов.

Необходимо определить следуя величины, относящиеся к этой цепи (если они не заданы):

1. Полное сопротивление цепи Z.

2. Напряжение U, которое прикладывается к цепи.

3. Ток І.

4. Активную мощность Р, реактивную мощность Q и полную мощность S цепи.

В масштабе начертить векторную диаграмму.

№ варианта	№ рисунка	R₁, Ом	R₂, Ом	Х_L1, Ом	Х_L2, Ом	Х_С1, Ом	Х_С2, Ом	Дополнительный параметр
1	1	16	4	15	-	30	-	Р = 800 Вт
2	2	8	4	8	-	2	10	Q_С1 = - 160 вар
3	3	6	2	6	-	12	-	Р = 100 Вт
4	4	20	4	32	10	10	-	І = 2 А
5	5	4	-	6	-	3	6	U₂ = 60 В
6	6	8	-	2	8	4	-	Q = 300 вар
7	7	3	3	8	-	16	-	U_С1 = 160 В
8	8	3	3	-	-	5	8	U_R1 = 160 В
9	9	10	2	8	8	-	-	Q_L1 = 320 вар
10	10	5	10	16	-	8	8	U_С2 = 80 В
11	1	6	10	12	-	24	-	І = 5 А
12	2	6	4	10	-	2	10	Р = 100 Вт
13	3	1	3	3	-	6	-	S = 20 В А
14	4	8	8	12	4	4	-	Q_С1 = - 16 вар
15	5	6	-	10	-	2	18	U = 100 В
16	6	8	-	4	20	10	-	І = 3 А
17	7	8	4	4	-	20	-	U_R2 = 20 В
18	8	16	4	-	-	4	8	Р_R1 = 16 Вт
19	9	15	1	10	2	-	-	U_L2 = 40 В
20	10	12	4	2	-	10	6	S = 120 В А
21	1	2	4	8	-	8	-	І = 1 А
22	2	12	4	20	-	4	4	Q = 300 вар
23	3	13	7	15	-	4	-	U = 120 В
24	4	1	3	3	1	1	-	Р = 16 Вт
25	5	8	-	20	-	10	4	U_R1 = 32 В
26	6	6	-	6	4	2	-	U = 30 В
27	7	4	2	1	-	9	-	Р_R2 = 8 Вт
28	8	5	1	-	-	6	2	S = 40 В А
29	9	12	4	4	8	-	-	U = 160 В
30	10	15	5	20	-	3	2	І = 4 А

Рисунки к задаче № 2

X_C1 R1 R2 X_L1

Рисунок 1

X_C1 X_L1 R1 X_C2 R2

Рисунок 2

R1 X_L1 X_C1 R2

Рисунок 3

X_C1 X_L1 X_L2 R1 R2

Рисунок 4

R1 X_C1 X_L1 X_C2

Рисунок 5

X_C1 X_L1 X_L2 R1 R2

Рисунок 6

X_L1 R1 X_C1 X_L2

Рисунок 7

X_C1 R1 X_C2 R2

Рисунок 8

R1 R2 X_L1 X_L2

Рисунок 9

X_L1 R1 R2 X_C1 X_C2

Рисунок 10

ЗАДАЧА № 3

В таблице вариантов заданы способ возбуждения, режим работы (генератор или двигатель), и параметры машин постоянного тока.

Начертить схему, объясните назначение ее элементов и определить параметр, который указан в таблице вариантов.

№ варианта	Режим работы	Способ возбуждения	Сопротивление обмотки якоря, Ом	Сопротивление обмотки возбуждения, Ом	Заданные параметры	Величина, которую необходимо определить
1	Г	Независимое	0,15	110	R_Н = 2 Ом, U = 110 В	Е, В
2	Д	Параллельное	0,1	100	U = 220 В, І = 110 А	Е, В
3	Г	Параллельное	0,2	220	R_Н = 2,2 Ом, U = 220 В	Е, В
4	Д	Последовательное	0,05	0,2	Е = 208 В, І = 46 А	U, В
5	Г	Независимое	0,5	110	І_Н = 20 А, R_Н = 22 Ом	Е, В
6	Д	Параллельное	0,15	100	U = 110 В, І = 20 А	Е, В
7	Г	Параллельное	0,1	200	І_Н = 200 А, R_Н = 2 Ом	Е, В
8	Д	Последовательное	0,1	0,1	U = 110 В, І = 40 А	Е, В
9	Г	Независимое	0,25	110	U = 220 В, R_Н = 4 Ом	Е, В
10	Д	Параллельное	0,5	100	U = 115 В, І = 11 А	Е, В
11	Г	Параллельное	0,25	220	R_Н = 1,1 Ом, U_Н = 220 В	Е, В
12	Д	Последовательное	0,1	0,16	І = 46 А, Е = 208 В	U, В
13	Г	Независимое	0,05	115	R_Н = 1,15 Ом, І_Я = 200 А	Е, В
14	Д	Параллельное	0,25	50	U = 240 В, І = 40 А	Е, В
15	Г	Параллельное	0,5	100	І_Н = 10 А, R_Н = 10 Ом	Е, В
16	Д	Последовательное	0,15	0,1	U = 220 В, І = 46 А	Е, В
17	Г	Независимое	0,1	115	U = 330 В, R_Н = 11 Ом	Е, В
18	Д	Параллельное	0,5	55	U = 230 В, І = 18 А	Е, В
19	Г	Параллельное	0,05	100	R_Н = 3,3 Ом, U_Н = 330 В	Е, В
20	Д	Последовательное	0,05	0,22	І = 45 А, Е = 208 В	U, В
21	Г	Независимое	0,15	110	U = 110 В, R_Н = 2 Ом	Е, В
22	Д	Параллельное	0,1	100	U = 220 В, І = 110 А	Е, В
23	Г	Параллельное	0,2	220	U = 220 В, R_Н = 2,2 Ом	Е, В
24	Д	Последовательное	0,15	0,11	І = 46 А, Е = 208 В	U, В
25	Г	Независимое	0,5	110	І_Н = 20 А, R_Н = 22 Ом	Е, В
26	Д	Параллельное	0,5	100	U = 110 В, І = 20 А	Е, В
27	Г	Параллельное	0,1	220	І_Н = 200 А, R_Н = 2 Ом	Е, В
28	Д	Последовательное	0,1	0,1	U = 110 В, І = 40 А	Е, В
29	Г	Независимое	0,05	110	U = 220 В, R_Н = 2 Ом	Е, В
30	Д	Параллельное	0,5	100	U = 115 В, І = 11 А	Е, В

ЗАДАЧА № 4

В соответствии с номером варианта и типом выпрямителя, указанными в таблице 1, составьте схему выпрямителя, при необходимости, обоснуйте построение схемы.

Нагрузки потребителя Р_П, при напряжении питания U_П, указаны в таблице 2.

Объясните, на основании чего выбирались диоды, параметры которых приведены в таблице 3.

Таблица 1 - Типы выпрямителей

Однофазный однополупериодный	Двухполупериодный с нулевой точкой	Однофазный мостовой	Трехфазный с нейтральной точкой
вариант	вариант	вариант	вариант
1, 21,41,61,81	2,22,42,62,82	3,23,43,63,83	4,24,44,64,84
5,25,45,65,85	6,26,46,66,86	7,27,47,67,87	8,28,48,68,88
9,29,49,69,89	10,30,50,70,90	11,31,51,71,91	12,32,52,72,92
13,33,53,73,93	14,34,54,74,94	15,35,55,75,95	16,36,56,76,96
17,37,57,77,97	18,38,58,78,98	19,39,59,79,99	20,40,60,80,00

Таблица 2 - Параметры выпрямителей

вариант	Р_d Вт	U_d В	вариант	Р_d Вт	U_d В	вариант	Р_d Вт	U_d В	вариант	Р_d Вт	U_d В	вариант	Р_d Вт	U_d В
1,2,3,4	1200	150	21,22,23,24	40	12	41,42,43,44	600	50	61,62,63,64	200	80	81,82,83,84	300	24
5,6,7,8	30	120	25,26,27,28	60	120	45,46,47,48	300	60	65,66,67,68	60	5	85,86,87,88	2000	120
9,10,11,12	21	40	29,30,31,32	20	60	49,50,51,52	50	12	69,70,71,72	200	12	89,90,91,92	600	36
13,14,15,16	150	50	33,34,35,36	120	25	53,54,55,56	60	200	73,74,75,76	160	24	93,94,95,96	90	24
17,18,19,20	600	120	37,38,39,40	150	300	57,58,59,60	30	100	77,78,79,80	40	120	97,98,99,00	900	60

Таблица 3 – Параметры диодов

Тип диода	I_ДОПА	U_ОБРВ	Тип диода	I_ДОПА	U_ОБРВ	Тип диода	I_ДОПА	U_ОБРВ
КД105Б КД106А КД109Б 2Д201А 2Д201Б 2Д201В 2Д201Г	0,3 0,3 0,3 5 10 5 10	400 100 300 100 100 200 200	КД202А КД202В КД202Д КД202Ж КД202К КД203А КД203Б	5 5 5 3 3 10 5	50 100 200 300 400 420 560	КД204А КД204Б КД204В 2Д207А КД208А КД209А КД212А	0,4 0,6 1,0 0,5 1,5 0,7 1,0	400 200 50 600 100 400 200

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Закон Ома для участка цепи

Формулировка закона Ома для участка цепи – Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

[І] = [А], [U] = [В], [R] = [Ом].

Закон Ома для замкнутой цепи

Если к источнику питания подключить внешнюю цепь сопротивлением R, в цепи пойдёт ток с

учётом внутреннего сопротивления источника:

где I – сила тока в цепи.

Е - электродвижущая сила (ЭДС)

r - Внутреннее сопротивление источника питания.

1-й закон Кирхгофа

В разветвленных цепях можно выделить узловые точки (узлы), в которых сходятся не менее трех проводников (рис. 1). Положительным считают ток, направленный к точке разветвления, а отрицательным – направленный от точки разветвления.

(1 формулировка): Алгебраическая сумма токов в точке разветвления равна 0, т.е.

или I₁ + I₂ + I₃ + ... + I_n = 0.

(2 формулировка): Сумма токов направленных к точке разветвления равна сумме токов направленных от нее.

Для узла А

I₂

I₁ + I₂ = I₃+ I₄

I₁ I₃

А Рис. 3

I₄

2-й закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма падений напряжений в любом замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС внутри этого контура.

S Е = S IR.

Рис. 4

SE_k = SI_i×R_i

E₁-E₂+E₃ = I₁×R₁+ I₂×R₂+ I₃×R₃+ I₄×R₄

Правило: если направление тока и Е совпадает с направлением обхода то в уравнении берётся со знаком «+», если не совпадает, то «-».

Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.

1. При последовательном соединении проводников (рис. 7) сила тока во всех проводниках одинакова:

I₁ = I₂ = I.

Рис. 7. Последовательное соединение проводников

По закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны

U₁ = I R₁, U₂ = I R₂.

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U₁ и U₂:

U = U₁ + U₂ = I (R₁ + R₂) = I R_S,

где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:

R_S = R₁ + R₂.

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Особенностью эквивалентного сопротивления является то, что мощность потребляемая этим сопротивлением равна сумме мощностей потребляемых каждым участком, т.е.

где ; ; .

2. При параллельном соединении (рис. 8) напряжения U₁ и U₂ на обоих проводниках одинаковы:

U₁ = U₂ = U.

Рис. 8. Параллельное соединение проводников

Сумма токов I₁ + I₂, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

I = I₁ + I₂.

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I₁Δt + I₂Δt. Следовательно, I = I₁ + I₂.

Записывая на основании закона Ома

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 67; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!