- •3 Семестр (вопросы к зачёту)
- •1.Расскажите об идеальных и реальных источниках электрической энергии
- •3.Дайте определение законов Кирхгофа и расскажите о методе расчета электрических цепей с помощью этих законов. Как рассчитать баланс мощности для активной электрической цепи. Приведите пример
- •4. Расскажите о расчете электрических цепей с помощью законов Ома и Кирхгофа. Приведите алгоритм расчёта, пример расчёта и построения потенциальной диаграммы
- •5. Приведите формулы эквивалентного преобразования сопротивлений при переходе от соединения звездой к треугольнику и наоборот. Выведите формулы основных преобразований электрических схем
- •6. Расскажите о методе контурных токов (вывод системы уравнений, алгоритм расчета). Раскройте особенности составления уравнений для электрических цепей с источников тока методом контурных токов
- •7.Расскажите о расчете электрических цепей методами двух узлов и пропорциональных величин
- •8. Расскажите о методе узловых потенциалов (вывод системы уравнений, алгоритм расчета). Метод двух узлов как частный случай метода узловых потенциалов.
- •9. Расскажите о расчете электрических цепей с помощью метода наложения. Сформулируйте принцип наложения
- •10. Докажите теорему об эквивалентном генераторе, приведите алгоритм и пример расчета.
- •11. Расскажите о применении метода эквивалентного генератора при расчете электрических цепей. Приведите алгоритм расчета и проиллюстрируйте его примером
- •12. Дайте основные понятия о синусоидальном токе и его параметрах. Как определяется среднее и действующее значение синусоидального тока.
- •13. Расскажите об активном, индуктивном и емкостном сопротивлениях в цепи синусоидального тока. Приведите примеры.
- •14. Расскажите о расчете установившегося режима в цепи синусоидального тока с последовательным соединением r, l, c.
- •15. Расскажите о расчете установившегося режима в цепи синусоидального тока с параллельным соединением r, l, c.
- •16. Расскажите об определении активной, реактивной и полной мощности в цепи синусоидального тока. Что такое коэффициент мощности, значение этого показателя в народном хозяйстве и методы его повышения.
- •17. Дайте понятия о комплексных сопротивлениях и проводимости. Как осуществляется запись мощности в комплексной форме . Приведите примеры.
- •18. Расскажите о методах расчета сложных электрических цепей синусоидального тока комплексным методом.
- •19. Изложите суть комплексного метода расчета электрических цепей синусоидального тока. Покажите, как определяется изображение интеграла и производной.
- •21. Расскажите о методах расчета электрических цепей при наличии магнитосвязанных катушек.
- •22. Расскажите о расчете параллельно соединенных магнитосвязанных катушек. Постройте и объясните векторные диаграммы. Объясните что такое коэффициент связи, установите пределы его изменения.
- •23. Расскажите о расчете последовательно соединенных магнитосвязанных катушек. Постройте и объясните векторные диаграммы. Объясните понятие коэффициента связи.
- •24. Расскажите о развязке индуктивных связей. Приведите пример развязки воздушного трансформатора.
- •25. Приведите уравнения, схему замещения линейного трансформатора. Расскажите о совершенном и идеальном трансформаторе.
- •26. Расскажите о резонансе токов на примере цепи с параллельным соединением r, l, c и объясните ее частотные характеристики. (Везде заменяем g на 1/r).
- •27. Расскажите о резонансе напряжений на примере цепи с последовательным соединением r, l, c и объясните ее частотные характеристики.
- •28. Частотные характеристики параллельного l, r, c контура.
- •29) Расскажите о резонансах в сложных электрических цепях.
- •30) Расскажите о резонансах в электрических цепях без потерь. Изложите теорему о реактивном двухполюснике.
- •31) Приведите классификацию многофазных цепей. Расскажите о трехфазных цепях, приведите их векторные диаграммы и соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями при симметричной нагрузке.
- •32) Расскажите о методе расчета трехфазных цепей при соединении звездой симметричной и несимметричной нагрузки.
- •33) Как определяется мощность трехфазной цепи. Измерение мощности методами одного, двух и трех ваттметров.
- •34) Расскажите, как представляются периодические функции тригонометрическим рядом и как изменяется спектральный состав ряда в некоторых случаях симметрии.
- •35. Выведите выражения для определения действующего тока(напряжения) в цепи несинусоидального тока. Как определяются показания приборов электромагнитной системы.
- •36. Расскажите о методе расчета электрических цепей при несинусоидальных напряжениях и токах. Приведите алгоритм расчета
3 Семестр (вопросы к зачёту)
1.Расскажите об идеальных и реальных источниках электрической энергии
Любой источник электрической энергии можно представить в виде источника электродвижущей силы (ЭДС) либо в виде источника тока.
Идеальный источник ЭДС – это такой источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем.
Идеальный источник тока – это такой источник, электрическая энергия, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах.
При анализе электрических цепей любой источник электрической энергии может быть заменен как идеальным, так и реальным источником.
Реальный источник ЭДС представляет собой идеальный источник ЭДС с последовательно включенным сопротивлением Rвн, равным внутреннему сопротивлению реального источника ЭДС.
Реальный источник тока может быть представлен идеальным источником тока с параллельно включенной внутренней проводимостью реального источника тока.
2.Расскажите об эквивалентных преобразованиях источников электрической энергии. Расскажите об обобщенном законе Ома и законе Ома для пассивного участка цепи. Дайте определение и приведите пример построения потенциальной диаграммы
В зависимости от соотношения внутреннего сопротивления и сопротивления внешней цепи реальный источник электрической энергии можно представить как в виде источника ЭДС, так и источника тока. Так, например, аккумулятор с Rвн = 4 Ом можно представить в виде источника тока, если он подключен к электрической цепи с эквивалентным входным сопротивлением, равным сотым долям Ома, и в виде источника ЭДС, когда сопротивление цепи достигает сотен Ом.
В зависимости от выбранного метода расчета источник электрической энергии может быть представлен в виде реального источника ЭДС или в виде источника тока.
Преобразование реального источника ЭДС в реальный источник тока показано на рис.
Преобразование реального источника тока в реальный источник ЭДС показано на рис
Способ переноса источника тока иллюстрируется на рис
Закон Ома для участка цепи используется для ветвей, не содержащих источников электрической энергии
Обобщенный закон Ома используется в тех случаях, когда в ветви присутствует источник электрической энергии
Правило знаков: если направление E совпадает с направлением тока, то выбирается знак «+», если не совпадает, то знак «-». Аналогичные рассуждения справедливы и для напряжения U.
Под потенциальной диаграммой понимают график распределения потенциала вдоль замкнутого контура. На рисунке показана потенциальная диаграмма контура abcda для случая, когда потенциал точки a принят равным нулю.
При построении потенциальной диаграммы потенциал, равный нулю, может быть присвоен любому одному узлу.
Потенциальная диаграмма – графическое отображение второго закона Кирхгофа.
3.Дайте определение законов Кирхгофа и расскажите о методе расчета электрических цепей с помощью этих законов. Как рассчитать баланс мощности для активной электрической цепи. Приведите пример
Первый закон Кирхгофа записывается для узлов электрической цепи
Ik 0 . Алгебраическая сумма токов в ветвях, подсоединенных к узлу, равна нулю.
Условимся: подтекающие к узлу токи записывать со знаком «+», а оттекающие – со знаком «-». Тогда выражение для токов по первому закону Кирхгофа для приведенной на рисунке части схемы можно записать в виде
I1 + I2 + I3 – I4 – I5 = 0.
Первый закон Кирхгофа вытекает из принципа непрерывности электрического тока – полный ток сквозь взятую в какой угодно среде замкнутую поверхность равен нулю. Физический смысл: линии тока не имеют ни начала, ни конца, они являются замкнутыми.
Второй закон Кирхгофа записывается для контуров электрической цепи
Uk 0. Алгебраическая сумма напряжений вдоль контура равна нулю
Алгебраическая сумма падений напряжений в любом контуре равна алгебраической сумме ЭДС в том же контуре.
Правило знаков: слагаемое входит со знаком «+», если направление падения напряжения или ЭДС совпадает с направлением обхода контура.
Уравнение для приведенной на рисунке схемы можно записать в виде
I1R1 + U – I3 R3 – I2 R2 = E2 – E1.
Расчет по законам Кирхгофа
Алгоритм расчета электрической цепи по законам Кирхгофа комментируется на примере схемы, изображенной на рисунке.
1. Произвольно выбираем условно положительное направление токов.
2. Определяем количество необходимых уравнений.
Пусть в – общее число ветвей, вJ – число ветвей с источниками тока, у – число узлов, тогда в – вJ - число искомых токов;
nI =( у -1 ) –число уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа, nII = (в – вJ) – ( у – 1) – число уравнений, составленных по второму закона Кирхгофа.
Например, для схемы при в = 4, вJ = 1, у = 2, количество уравнений nI =1 и nII = 2.
3. Выбираем независимые контуры, количество которых равно найденному количеству уравнений по второму закону Кирхгофа. Задаем положительное направление их обхода.
4. По первому и второму законам Кирхгофа с учетом правил выбора знаков составляем систему уравнений
5. Определяем неизвестные токи, решая совместно уравнения.
6. В случае необходимости проводим анализ полученного результата: если какой-либо ток получен с отрицательным знаком, то его действительное положительное направление противоположно условно положительному, выбранному вначале.
Для того, чтобы проверить правильность расчетов составляют баланс мощностей по формуле:
Если направление тока I, протекающего через Э.Д.С. E, совпадает с направлением Э.Д.С., то произведение EI входит в уравнение с положительным знаком, так как источник Э.Д.С. доставляет в цепь энергию.