ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ХАРЦЫЗСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по УВР ________________ Г.В. Фаустова ^{Подпись} «____»____________2020г. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ ОП.09. Электротехника и электроника по специальности 22.02.06 Сварочное производство 2020

Контрольная работа учебной дисциплины ОП.09. Электротехника и электроника разработана для студентов заочного отделения

Организация-разработчик: Государственное профессиональное образовательное учреждение «Харцызский металлургический техникум» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Государственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный технический университет»

Разработчик: Шевченко Н.П. - преподаватель специальных электротехнических дисциплин ГПОУ «ХТТ ДонНТУ»

Одобрена и рекомендована

с целью практического применения

цикловой комиссией специальных электротехнических дисциплин

протокол № ___ от «___»_________2020 г.

Председатель ЦК__________ _О.И.Левицкая

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по выполнению контрольной работы

Контрольная работа по общей электротехнике содержит пять заданий.

Варианты для каждого студента индивидуальные. Номер варианта определяется по двум последним цифрам номера зачетной книжки. Если номер выражается однозначной цифрой (от 1 до 9), то перед ней необходимо написать ноль, после чего выбор условия происходит обычным способом. Например, студент, номер, по списку которого 9, приписав с левой стороны ноль, выбирает вариант 09, т.е., число десятков шифра «0», число единицы шифра «9».

Задания, выполненные не по своему варианту, не зачитываются и возвращаются студенту.

Контрольная работа выполняется на русском языке в отдельных тетрадях, желательно в клеточку. Тетрадь подписывается согласно образцу, приведенному в приложении А. Страницы тетради обязательно должны быть пронумерованные. На первом листе необходимо привести содержание с указанием номера страницы каждого из заданий. Условия каждого следующего задания необходимо начинать писать с нового листа. Необходимо оставить поля 20-25 мм для замечаний рецензента и 2-3 страницы в конце тетради для рецензии. Условия задания следует переписывать полностью. После чего привести краткое условие, и необходимые схемы. Формулы и расчеты пишутся чернилами, а схемы и чертежи выполняются карандашом, на векторных диаграммах необходимо указать масштаб. Решение задач обязательно ведут в международной системе единиц с полными пояснениями. В конце работы необходимо привести список используемой литературы

После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя, необходимо исправить отмеченные ошибки, выполнить все его указания и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то студент выполняет ее снова по старому варианту и отправляет на повторную проверку. Если работа зачтена при условии внесения исправлений, то все необходимые исправления выполняются в конце работы после рецензии, в разделе «Работа над ошибками». Нельзя вносить какие – либо исправления в текст, расчеты или графики, которые уже проверены преподавателем. В случае возникновения трудностей при выполнении контрольной работы студент должен обратиться в техникум для получения консультации.

К сдаче экзамена допускаются студенты, которые получили зачет по контрольной работе и зачет по лабораторным работам.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Задание №1

Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно (рисунок 1).

Начертите схему цепи для своего варианта и определить:

1) Эквивалентное сопротивление R э цепи относительно зажимов АВ;

2) Ток I в каждом резисторе;

3) Электрическую мощность цепи Р, а также расход электроэнергии W за t часов ее работы.

Необходимые для расчетов данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные к задаче №1.

Задаваемая величина	Число десятков шифра
Задаваемая величина	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
U_АВ,В	24	127	36	150	48	220	72	60	100	50
t, час	60	24	50	12	30	10	48	36	20	8
	Число единиц шифра
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
R₁, Ом	20	3	7	5	12	10	4	10	20	3
R₂, Ом	6	6	4	3	8	4	15	16	10	10
R₃, Ом	3	6	4	6	8	12	10	16	10	15
R₄, Ом	8	5	-	5	6	10	4	2	-	4
R₅, Ом	-	-	10	-	-	12	10	-	4	-
R₆, Ом	15	20	-	7	6	-	5	4	6	20
R₇, Ом	-	20	10	-	3	-	-	6	-	-
R_8, Ом	4	-	8	10	-	5	-	-	6	7

Рисунок 1 – Схема к заданию №1

Задание №2

Цепь однофазного переменного тока содержит разные элементы (резисторы, индуктивность и емкость), которые соединены последовательно (рисунок 2). Значение сопротивлений, а так же один дополнительный параметр цепи приведены в таблице 2.

Начертите схему цепи для своего варианта и определите следующие величины, если они не приведены в таблице:

1) Напряжение U, приложенное к цепи;

2) Величину тока I в цепи;

3) Полное сопротивление цепи Z;

4) Угол сдвига между током и напряжением;

5) Активную Р, реактивную Q, и полную мощности S цепи;

6) Построить в масштабе векторную диаграмму.

Таблица 2 – Исходные данные к задаче №2.

Задаваемая величина	Число десятков шифра
Задаваемая величина	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
U_,В	100					200				150
I,A		10			5		20
S,BA			500					800
P, Вт				400					300
	Число единиц шифра
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
R₁, Ом	6	3	8	10	6	3	6	2	5	8
Х_L, Ом	4	10	10	50	16	14	20	13	16	4
Х_C, Ом	16	14	22	10	4	8	4	5	10	16
R₂, Ом	10	10	8	20	10	5	6	4	3	4

Рисунок 2 – Схема к заданию №2

Задание №3

Каждая фаза трехфазного симметричного потребителя имеет активное сопротивление R_ф и индуктивное Х_ф, и рассчитана на напряжение Uф. Номинальное линейное напряжение в сети U _лин.

Выбрать схему соединения потребителя в зависимости от напряжения сети и начертить ее.

Определить:

1) Фазные и линейные токи потребителя.

2) Активную P, реактивную Q и полную S мощности потребителя.

Данные для решения задания приведены в таблице №3.

Таблица 2 – Исходные данные к заданию №3.

Задаваемая величина	Число десятков шифра
Задаваемая величина	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
U_лин,В	660	220	127	380	220	660	127	380	173	173
U_ф,В	380	220	73,4	220	127	660	127	380	100	173
	Число единиц шифра
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
R_ф, Ом	40	60	12	30	24	30	9	16	80	32
Х_ф, Ом	30	80	16	40	32	40	12	12	60	24

Задание №4

Дайте полный ответ на приведенный теоретический вопрос, соответствующий вашему варианту.

На пересечении чисел десятков и единиц шифра, определите номер своего вопроса

Число единиц шифра	Число десятков шифра
	0	1			2	3	4		5	6			7	8	9
1	1		20	21		10		11	20		19	3		7		8
2	2		19	22		9		12	21		18	1		6		10
3	3		18	23		8		13	22		17	30		5		9
4	4		17	24		7		14	23		16	29		4		8
5	5		16	25		6		15	24		15	28		3		7
6	6		15	26		5		16	25		14	27		2		6
7	7		14	27		4		17	26		13	12		11		5
8	8		13	28		3		18	1		2	3		13		4
9	9		12	29		2		19	30		29	28		27		26
0	10		11	30		1		20	21		22	23		24		25

1. Приведите классификацию электронных приборов на полупроводниковые, электронно-вакуумные и газоразрядные, и дайте им краткую характеристику.

2. Перечислите основные виды электронной эмиссии, и приведите примеры использования разных видов эмиссий в электронных приборах.

3. Объясните содержание электронной и дырочной электропроводности полупроводников. Расскажите о влиянии примесей на их проводимость.

4. Объясните физическое содержание электронно-дырочного перехода полупроводников и его одностороннюю проводимость.

5. Объясните устройство полупроводниковых диодов и принцип выпрямления ими переменного тока.

6. Объясните устройство полупроводниковых триодов – транзисторов, назначение электродов, принцип работы и применение.

7. Объясните назначение, приборов и принцип работы стабилизаторов напряжения на полупроводниковом диоде.

8. Объясните устройство, принцип действия и схему включения тиристора. Объясните основные параметры тиристоров.

9. Приведите классификацию выпрямителей переменного тока и дайте пояснение. Расскажите о структурной схеме выпрямителя.

10. В чем преимущество и недостатки полупроводниковых диодов и транзисторов в сравнении с электронными лампами.

11. Приведите классификацию фотоэлектронных приборов. Объясните сущность внешнего и внутреннего фотоэффектов.

12. Опишите устройство фотоэлементов с внешним фотоэффектом, принцип действия. Приведите их характеристики.

13. Начертите схему и поясните устройство и принцип действия фотоэлектронного умножителя.

14. Поясните устройство фотоэлемента с внутренним фотоэффектом и принцип его работы.

15. Приведите схему и объясните принцип работы управляемого выпрямителя на тиристорах. Укажите преимущества этой схемы.

16. Начертите схему и поясните устройство и принцип работы электронно– лучевой трубки с электростатическим отклонением луча.

17. Приведите классификацию и тип электронных усилителей. Указать назначение усилителей в электронных устройствах.

18. Объясните физический процесс движения электронов в электрическом и магнитном полях.

19. Начертите схему фотореле на фоторезисторах. Объяснить принцип работы и укажите отрасль применения.

20. Начертите схему и объясните принцип работы усилителя на транзисторе по схеме с общей базой.

21. Опишите устройство и принцип действий полупроводниковых фотоэлементов – фотодиодов и фототриодов.

22. Начертите схему и объясните принцип работы усилителя на транзисторе по схеме с общим эмиттером.

23. Начертите вольтамперную характеристику полупроводникового диода и поясните его основные параметры, показывая их на характеристике.

24. Начертите и поясните структурную схему электронного усилителя. Укажите его основные свойства и характеристики.

25. Объясните понятие усилительного каскада. Какие отличия предварительных каскадов от конечных каскадов усиления? Укажите их назначение.

26. Начертите условные обозначения и дайте короткую характеристику фотоэлектронным приборам: фотоэлементам, фоторезисторам фотодиодам. Укажите область их применения.

27. Поясните устройство точечных и плоскостных кремниевых диодов. Укажите отличия в их характеристиках.

28. Начертите схему и поясните устройство и принцип действий фотоэлектронного умножителя.

29. Начертите схему и поясните принцип действия катодного повторителя на электронной лампе – триоде.

30. Пересчитайте основные типы фотоэлементов и поясните их характеристики: световую, вольтамперную, спектральную. Назовите свойства фотоэлементов, как расшифровать их маркировку.

Задание №5

Дайте полный ответ на приведенный теоретический вопрос, соответствующий вашему варианту.

На пересечении чисел десятков и единиц шифра, определите номер своего вопроса.

Число единиц шифра	Число десятков шифра
	0	1			2	3	4		5	6			7	8	9
1	1		2	3		4		5	6		7	8		9		10
2	11		12	13		14		15	16		17	18		19		20
3	21		22	23		24		25	26		27	28		29		30
4	31		32	33		34		35	36		37	38		39		40
5	10		9	8		7		6	5		4	3		2		1
6	20		19	18		17		16	15		14	13		12		11
7	30		29	28		27		26	25		24	23		22		21
8	5		6	7		8		9	10		11	12		13		14
9	24		23	22		21		20	19		18	17		16		15
0	25		26	27		28		29	30		31	32		33		34

1. Что называют трансформатором и из каких элементов он состоит?

2. Объясните принцип действия трансформатора. Что такое коэффициент трансформации и как он связывает напряжение и ток обмоток трансформатора?

3. Запишите уравнение равновесия напряжения и тока в обмотках трансформатора и объясните физический смысл составляющих этих уравнений.

4. Как определяется полезная и потребленная мощность трансформатора? Какие затраты бывают в трансформаторе, какая их физическая природа?

5. Как проводят опыт холостого хода трансформатора, и какие параметры трансформатора можно определить по данным этого опыта?

6. Как проводят опыт короткого замыкания трансформатора, и какие параметры трансформатора можно определить по данным этого опыта?

7. Как проводят опыт холостого хода трансформатора, и какие параметры трансформатора можно определить по данным этого опыта?

8. Как проводят опыт нагрузки трансформатора, и какие эксплуатационные характеристики получают по данным этого опыта?

9. Если в рабочем режиме трансформатора сопротивление его нагрузки изменится, например, уменьшится вдвое, то, как при этом изменятся напряжение вторичной обмотки, ток обмоток, потери мощности, магнитный поток (основной и рассеянный), ЭДС обмоток?

10. Какие специальные типы трансформаторов вам известны и какое их назначение?

11. Что называют электрическими машинами? Дайте классификацию по основным типам электрических машин.

12. Приведите общую компоновку электрической машины и назовите ее основные составляющие.

13. Приведите примеры конструкций основных элементов, которые состоят из обмоток и магнитопровода электрических машин. Каким образом создается магнитное поле в электрических машинах?

14. Приведите условия, которые способствуют образованию вращающегося магнитного поля электрических машин и ее трехфазной обмотки. Чем определяется частота вращающегося магнитного поля, созданного трехфазной обмоткой?

15. Что называют реакцией якоря в электрических машинах? Дайте пояснение на примере.

16. Как построена машина постоянного тока? Объясните назначение основных элементов.

17. Как создается ЭДС в обмотке якоря и электромагнитного момента машины постоянного тока, и какими общими формулами это определяется?

18. Объясните принцип действия генератора постоянного тока.

19. Объясните принцип действия двигателя постоянного тока.

20. Какие затраты мощности возникают в машинах постоянного тока? Как определяется полезная и затраченная мощности, машины постоянного тока в генераторном и в двигательном режимах?

21. Какие способы возбуждения применяются в машинах постоянного тока?

22. По каким основным характеристикам подаются свойства генератора постоянного тока с независимым возбуждением? Поясните их характер.

23. В чем заключается проблема пуска двигателя постоянного тока, и какими способами решается эта проблема?

24. Изобразите конструкцию трехфазного асинхронного двигателя и поясните назначение его элементов. Какие основные два типа выполнения обмотки ротора присущи трехфазным асинхронным двигателям?

25. В чем лежит принцип действий трехфазного асинхронного двигателя? Как создается вращающееся магнитное поле трехфазного АД?

26. Что называют скольжением асинхронной машины, и какие его значения характерны разным режимам работы этой машины?

27. Каким образом создается электромагнитный момент у трехфазного АД и от каких параметров он зависит?

28. Запишите уравнение равновесия напряжения и токов в обмотках трехфазного АД и поясните физический смысл составляющих этих уравнений.

29. Как определяется полезная и затраченная мощности трехфазного АД? Какие затраты мощности возникают в асинхронном двигателе при его работе?

30. В чем заключается проблема пуска трехфазного АД и какие способы пуска используют для асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором?

31. Каким способом изменяется направление вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя?

32. Изобразите строение синхронной машины и поясните назначение элементов.

33. Объясните принцип действия трехфазного синхронного двигателя.

34. Объясните принцип действия трехфазного синхронного генератора.

35. Запишите уравнение напряжения в обмотке статора трехфазного синхронного генератора и проиллюстрируйте его при помощи векторной диаграммы.

36. Что называют углом нагрузки синхронной машины? Какой вид имеет угловая характеристика синхронной машины?

37. Объясните свойства саморегулирования трехфазного асинхронного двигателя.

38. Какими способами можно регулировать частоты вращения трехфазного АД? Охарактеризуйте их.

39. Как регулируют частоту вращения двигателя постоянного тока? Охарактеризуйте эти способы.

40. Изобразите и поясните характер естественных механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения и параллельного возбуждения. Как изменяются механические характеристики ДПТ при изменении напряжения питания, при включении реостата в цепь якоря при изменении тока возбуждения?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задание №1

1. Схема электрической цепи задачи представляет собой вариант смешанного соединения резисторов. Поэтому определение эквивалентного сопротивления цепи R_э связано с поэтапной заменой последовательно или параллельно соединенных резисторов, на один эквивалентный им:

А) R_a _в _c = R_a + R _в + R_c – для последовательного соединения (где а, в, с- номера резисторов ;

Б) R_ав= – для параллельного соединения.

Поэтапная замена в заданной схеме выглядит так:

а) исходная схема	б)
в)	г)
д)	е)

2. Для определения токов в резисторах используется закон Ома для участка цепи, первый и второй законы Кирхгофа.

Ток эквивалентной цепи определим по закону Ома

Анализ схемы показывает, что ток от клеммы А к клемме В проходит по участкам R₁,R_сд и R₈(схема д). Ведь I₁=I_сд=I₈=Iэ, то есть два тока определены (I₁ и I₈).

Для определения токов двух областей между узлами С и Д необходимо знать напряжение U_сд. Его можно определить по закону Ома для участка СД (схема д)

Теперь можно определить токи ветвей R₂₃₄ и R₅₆₇ (схема г)

Так как резисторы R₅,R₆ и R₇ соединены последовательно, то есть токи проходящие через них равные, то I₅=I₆=I₇=I₅₆₇

Ток ветви R₂₃₄является током, проходящим через резисторы R₂и R ₄(схема в), то есть I ₄=I ₂₃=I _234.

Ток I₂₃состоит из токов I₂и I₃резисторов , соединенных параллельно, то есть I ₂₃= I ₂+ I ₃( 1-ый закон Кирхгофа).

Чтобы найти токи через резисторы R ₂ и R₃надо знать под каким напряжением они находятся, то есть определить напряжение на резисторе R₂₃(Uck) (схема в)

U ₂₃= I ₂₃*R₂₃

Теперь по закону Ома определяются токи I ₂и I _3:

3. Мощность цепи и затрата энергии цепью определяются по формулам:

P = U_ab*I_э, Вт - необходимо перевести в кВт;

W = P*t, кВт*ч

Задание № 2

1. При подключении цепи с последовательно соединенными активным, индуктивным и емкостным сопротивлением к источнику синусоидального напряжения, в ней устанавливается синусоидальный переменный ток. При прохождении такого тока по цепи на ее участках создаются падения напряжений

- на активном сопротивлении;

- на реактивному сопротивлении, индуктивности;

– на реактивном сопротивлении, емкости.

Из теоории геометрическая сумма напряжений равняется напряжению источника питания:

Или по закону Ома

где Z- полное сопротивление цепи

_________________

Z=√(R₁+R₂)²+(X_L - X_C)²

Ток в цепи определяется величиной этого сопротивления

2. Коэффициент мощности находится из треугольника сопротивлений. Угол сдвига фаз лучше находить по синусу во избежание потери знака угла (косинус является четной функцией)