Раздел 4. Темы, отражающие связь со специальностью

В данном разделе необходимо рассмотреть такие темы, как: «Резонанс в электрических цепях», «Расчет цепей с взаимной индуктивностью», «Несимметричные трехфазные цепи». При изучении этих тем обратите внимание на вопросы: колебательный контур, ток и напряжение в нем, собственная частота колебательного контура, колебательный контур с потерями энергии; резонанс напряжений и резонанс токов: условие и признаки, резонансная частота, частотные характеристики, добротность контура; согласное и встречное включение элементов с взаимной индуктивностью; разметка зажимов индуктивно связанных элементов; расчет электрических цепей синусоидального тока при различном соединении элементов с взаимоиндуктивностью; составление уравнений по законам Кирхгофа с учетом взаимной индуктивности; несимметричные трехфазные цепи при соединении источника и приемника звездой и треугольником: определение токов в цепи, определение мощности и построение топографических диаграмм с нейтральным проводом и без него, смещение нейтрали; применение метода взаимного преобразования звезды и треугольника сопротивления к расчету трехфазных цепей, а так же метода симметричных составляющих; высшие гармоники в трехфазных цепях.

Литература [2] §11.1-11.3

§10.1-10.11

§12.5 -12.7; 12.11, 12.12; 12.3; 14.9.

Вопросы и задачи для самоконтроля:

1. Почему неразветвленная цепь, состоящая из конденсатора и катушки называется колебательным контуром?

2. Чем объясняется отсутствие скачков в колебательном контуре при изменении тока в нем?

3. Почему по мере заряда конденсатора ток в колебательном контуре убывает?

4. Как определяется частота собственных колебаний в контуре?

5. Что такое волновое сопротивление контура?

6. Как связаны период, частота и угловая частота собственных колебаний?

7. В чем причина затухания колебаний в контуре? В каком случае колебания в контуре не затухают?

8. Какие колебания называются собственными, а какие вынужденными?

9. Каковы особенности цепи при резонансе напряжений? Перечислите условия резонанса напряжений.

10. Как практически можно определить режим резонанса напряжений в цепи переменного тока?

11. Какую величину имеет cosφ при резонансе?

12. В чем опасность резонанса напряжений если он наступает непредусмотрено?

13. Что такое резонансные кривые? Объясните их ход для неразветвленной цепи.

14. Что такое добротность контура?

15. В чем особенности цепи при резонансе токов? Назовите условия резонанса токов.

16. Как практически определить в цепи резонанс токов?

17. Почему при резонансе токов ток в катушке или в конденсаторе может быть больше тока в неразветвленной части цепи?

18. Где используется явление резонанса токов?

19. Цепь с последовательным соединением R, L,C подключена к источнику U=110В и частотой f=200 Гц. В цепи установился резонанс напряжений. Определить ток в цепи, падение напряжения на R, L, C, а также ёмкость C, если R=50 Ом, L=0,1Гн. Построить векторную диаграмму и треугольник сопротивлений.

20. Определить угловую частоту незатухающих собственных колебаний контура, состоящего из C=4мкФ и L=0.01Гн.

21. Как изменится частота собственных колебаний контура при увеличении емкости и индуктивности в два раза?

22. Два контура имеют одинаковую ёмкость и индуктивность, но различные активные сопротивления. В каком контуре свободные колебания продолжаются дольше?

23. Как можно получить резонанс токов в колебательном контуре с постоянной индуктивностью и емкостью?

24. Катушка L и конденсатор С соединены параллельно. При резонансе ток в конденсаторе I_c=10A, а ток в неразветвленной части цепи I=5А. Определить ток в катушке.

25. Чему равна активная мощность идеального контура при резонансе токов?

26. Катушка имеет активное сопротивление R=10 Ом и индуктивность L=0,0318 Гн. Определить ёмкость, которую необходимо подключить параллельно катушке, чтобы в контуре получить резонанс токов на частоте f=50 Гц.

27. Что называется согласным и встречным включением катушек индуктивности? Чем они отличаются?

28. Коэффициент связи двух катушек с индуктивностями 1Гн и 0,25Гн равен 0,5. Ток в первой катушке 5А, во второй 10А. Найти два возможных значения энергии магнитного поля.

29. Общая индуктивность двух катушек при согласном включении 30мГн, а при встречном 24мГн. Вычислить взаимную индуктивность катушек.

30. Как влияет на угол отклонения напряжения от тока включения катушек (согласное и встречное)?

31. Что такое смещение нейтрали и в каких случаях оно отсутствует?

32. Ветви с сопротивлениями Z_AB=100 Ом, Z_CA=50+j200 Ом, Z_BC=-j200 Ом включены треугольником. Найти сопротивление лучей эквивалентной звезды.

33. Сопротивление каждой фазы приёмника энергии, соединенного треугольником (21+j15)Ом, а каждого провода линии передачи (1+j1)Ом. Найти фазные и линейные токи, если напряжение на входе линии 3300В.

34. Три активных сопротивления соединены треугольником и питаются от трехфазной сети с Uл=220В. Токи в фазах I_AB=100А, I_BC=150А, I_AC=200А. Вычислить линейные токи, построить в масштабе векторную диаграмму цепи, определить мощность всей цепи.

35. Отчего возникают высшие гармоники в трехфазной цепи? Как их устранить?

Лабораторная работа №5

Исследование резонанса напряжений и токов в электрических цепях.

1.Собрать электрическую схему работы.

2. Провести опыты и снять показания приборов.

3. Построить необходимые графики.

4. Рассчитать параметры цепи, при которых возможен режим резонанса напряжений и резонанса токов.

Лабораторная работа №6.

Исследование трехфазных цепей при соединении приемников треугольником.

1. Собрать электрическую схему.

2. Провести опыты и записать значения фазных токов.

3. Построить векторные диаграммы и определить значения линейных токов нагрузки.

Литература

1. Усс Л. В. Общая электротехника с основами электроники. – Мн.: Вышэйшая школа, 1990.

2. Попов В. С. Теоретическая электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Гилицкая Л. И. Теоретические основы электротехники. Курсовое проектирование. – Мн.: РИПО, 1997.

4. Зайчик М. Ю. Сборник задач по теоретической электротехнике. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

5. Усс Л. В. Лабораторный практикум по общей электротехнике с основами электроники. – Мн.: Вышэйшая школа, 1995.

6. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1988.