МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ НА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА»
Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
НАЧАЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ №13
МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Р
ассмотрено на заседании
« УТВЕРЖДАЮ»
Методической комиссии И.о. директора ГБОУ НПО ПЛ №13 МО
Протокол №_ от ______________ / Мельченко В.А./
«__» _______ 2014 г. «_
_____» _______________ 2014 г.
П
редседатель метод объединения
____________
Павельева З.П.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕН
ДАЦИИ К САМОСТОЯТЕЛЬ
НОЙ
РАБОТЕ НА УЧЕБНОЙ ДИ
СЦИПЛИ
НЕ
«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛ
Е
К
ТРОННАЯ ТЕХНИКА»
для специальности 260103 Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий
г. Раменское
2014г.
Методические рекомендации
учебной дисциплины
Электротехника и
электронная техника разработаны
на ос
нове Федерального государственного
образовательного станд
арта (далее
–
ФГОС) и основной профессиональной о
б
разовательной программы (далее
–
ОПОП)
для специальности 260103 Технол
о
гия хлеба, кондитерских и мак
а
ронных изделий
Организация
-
разработчик:
Государственное бюджетное образовательное учреждение начального
профессионального образования профессиональный лицей №13 Московской
о
б
ласти.
Разработчик:
Капин А.В
., п
реподаватель общеобразовательных дисциплин
Госуда
р
с
т
венного бюджетного об
разовательного учреждения начального професси
о
нального обр
а
зования профессионального лицея №13 Московской области.
Рассмотрено на заседании Методической комиссии Государственного
бюджетного образовательного учреждения начального профе
ссионального о
б
разования професси
о
нального лицея №13 Московской области
.
«___»____________20_______
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Данные рекомендации составлены в соответствии с
ФГОС по специал
ь
ности 260103 Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий
» и
раб
о
чей программой по
учебной
дисциплине «Электротехника и электрон
ная те
х
ника». П
редназначены для оказания помо
щи обучающимся
при самостоятел
ь
ной подготовке к выполнению
расчетных
з
а
даний № 1,2 и 3.
Записи в
расчетных
работах должны вестись аккуратн
о, чертежи следует
выполнять с помощью чертежного инструмента, соблюдая ЕСКД (Единую с
и
с
тему конструкторской докуме
н
тации).
Размерность всех величин должна соответствовать международной с
и
с
теме единиц (СИ). Графики и диаграммы должны выполняться в масшт
а
бе с
кратким объяснением их построения.
Вычисления необходимо выполнять с точностью до одного знака после
запятой.
Рекомендуется следующий порядок решения задач:
1.
Полностью записать условие задачи и пояснить его чертежом или схемой.
2.
Выписать из условия д
анные в виде условных обозначений и их цифр
о
вые
значения.
3.
Продумать план решения заданий и подобрать необходимый справочный м
а
териал.
4.
Решение выполнять по этапам с нумерацией и кратким описанием дейс
т
вий
каждого этапа.
5.
Результат решения задачи нужно провер
ить по анализу возможности получ
е
ния такого результата с помощью действий. Для этого использовать первое,
второе правило Кирхгофа и подсчёт баланса мощности.
В методических рекомендациях подробно рассмотрены решения типовых пр
и
меров по всем трем разделам.
Задача 1 (варианты 01
—
100).
Цепь постоянного тока содержит шесть резисторов, соединенных
смешанно. Схема цепи и значения ре
зисторов ук
а
заны на соответствующем рисунке. Номер рисунка
и ве
личина одного из заданных токов или напряжений приведены в табл.
1. Индекс тока или напр
я
жения совпадает с индексом рез
и
стора, по которому проходит этот ток или на котором действует
указанное напряжение. Например, через рез
и
стор
R
5
проходит
I
5
и на нем действует напряжение
U
5
.
Определить: 1) эквивалентное сопротивление
цепи относительно вводов АВ; 2) ток в каждом рез
и
сторе; 3) напря
жение на каждом резисторе; 4) расход электрической энергии цепью за 10 ч.
С помощью логических рассуждений пояснить характер изменения одного из значений, зада
н
ных в таблице вариантов (увели
чится, уменьши
т
ся, останется прежней), если заданный в таблице
резистор либо замыкается накоротко, либо выключается из схемы. В случае возникновения трудн
о
стей логического пояснения следует ра
с
считать указанное значение в измененной схеме и дать ответ.
Ука
зание.
См. решение примера 1.
Таблица 1
Номера вар
и
антов
Номера р
и
сунков
Задаваемая в
е
личина
Действия
с резисторами
Изменение какой
величины рассмо
т
реть
замыкается
нак
о
ротко
выключается из
схемы
1
7
I
4,5
= 6 A
R
3
I
2
2
7
U
2
= 100 B
R
6
U
1
3
7
I
2
=
10 A
R
4
I
3
4
7
U
3
= 40 B
R
5
I
4,5
5
7
U
1
= 100 B
R
2
I
1
6
7
U
AB
= 200 B
R
3
U
6
7
7
I
1
= 20 A
R
6
I
3
8
7
U
6
= 60 B
R
2
I
1
9
7
U
4
= 36 B
R
2
I
3
10
7
I
6
= 4 A
R
1
U
2
11
7
I
2
= 5 A
R
6
U
2
12
7
U
3
= 20 B
R
4
I
5
13
7
I
4,5
= 3 A
R
4
I
6
14
7
U
AB
= 100
B
R
6
U
1
15
7
I
1
= 10 A
R
3
I
1
16
7
I
6
= 2 A
R
5
I
3
17
7
U
1
= 50 B
R
6
I
4,5
18
7
U
4,5
= 30 B
R
2
I
3
19
7
I
3
5 А
R
2
U
3
20
7
U
2
50 В
R
1
U
6
21
8
U
AB
30 В
R
1
U
1
22
8
I
1
=
1,08 А
R
4
I
5
23
8
U
1
=
10,8В
R
2
I
3
24
8
I
2
=
0,72 А
R
5
I
4
25
8
I
3
=
1,8 А
R
4
U
4
26
8
U
4
=
12 В
R
3
I
4
27
8
I
6
=
3 А
R
3
I
6
28
8
U
5
=
18 В
R
1
U
3
29
8
I
5
=
1,2 А
R
5
U
5
30
8
U
3
=
7,2 В
R
2
I
5
31
8
I
1
=
3,24 А
R
1
U
3
32
8
U
5
=
54 В
R
1
U
2
33
8
I
4
=
9 А
R
2
I
4
34
8
U
2
32,4 В
R
3
I
6
35
8
I
5
3,6 А
R
3
I
4
36
8
U
AB
=
90В
R
2
I
4
37
8
U
3
=
21,6 В
R
5
I
5
38
8
I
2
2,16 А
R
4
U
5
39
8
I
3
5,4 А
R
2
U
4
40
8
U
4
36 В
R
5
U
4
41
9
U
AB
60 В
R
1
I
1
42
9
I
2
6 А
R
1
I
2
43
9
U
1
36 В
R
3
U
2
44
9
I
3,4
2,16 А
R
2
I
1
45
9
U
5
14,4 В
R
4
I
2
46
9
I
1
2,4 А
R
3
U
4
47
9
U
2
24 В
R
5
U
6
48
9
I
5
3,6 А
R
4
I
3
49
9
U
6
21,5 В
R
6
U
1
50
9
I
6
= 1,44 A
R
5
U
6
51
9
I
3,4
4,32 А
R
1
U
3
52
9
U
6
43,2 В
R
6
I
3
53
9
I
5
7,2 А
R
3
I
2
54
9
U
AB
120В
R
1
U
1
55
9
I
6
2,88 А
R
4
U
6
56
9
U
2
48 В
R
2
U
1
57
9
I
1
4,8 А
R
5
I
5
58
9
U
1
72 В
R
3
I
4
59
9
I
2
=
12 А
R
6
I
1
60
9
U
5
= 2
8,8 В
R
6
I
5
61
10
I
1,2
=
3,6 А
R
5
I
4
62
10
U
5
21,6 В
R
1
U
3
63
10
I
3
10,8 А
R
3
U
4
64
10
U
6
108 В
R
4
I
1
65
10
I
5
7,2 А
R
1
I
6
66
10
U
4
72 В
R
2
U
1
67
10
I
6
7,2 А
R
2
I
3
68
10
U
3
86,4 В
R
3
R
AB
69
10
I
4
18 А
R
6
U
4
70
10
U
AB
180В
R
5
U
1,2
71
10
I
4
12 А
R
5
U
4
72
10
U
6
72 В
R
6
I
6
73
10
U
AB
120В
R
3
I
3
74
10
I
6
4,8 А
R
1
I
4
75
10
U
3
57,6 В
R
2
U
4
76
10
I
5
4,8 А
R
2
I
4
77
10
I
3
=
7,2 А
R
1
R
AB
78
10
U
5
14,4 В
R
3
I
4
79
10
I
1,2
=
2,4 А
R
2
U
3
80
10
U
4
=
48 В
R
4
I
6
81
11
I
1
=
8 А
R
3
I
3
82
11
U
6
=
48В
R
1
I
6
83
11
I
3
=
3,2 А
R
4
U
6
84
11
U
1
32 В
R
2
I
3
85
11
U
AB
=
80В
R
5
U
3
86
11
I
6
=
4,8 А
R
3
I
2
87
11
U
3
38,4 В
R
6
I
3
88
11
I
2
1,6 А
R
4
U
2
89
11
I
3
3,2 А
R
2
I
1
90
11
U
4
9,6 В
R
5
U
1
91
11
I
1
16 А
R
3
R
AB
92
11
U
6
96 В
R
1
I
3
93
11
I
3
6,4 А
R
4
I
6
94
11
U
AB
160 В
R
4
I
1
95
11
I
6
= 9,6 A
R
5
I
1
96
11
U
1
= 6
4 B
R
2
U
3
97
11
I
2
= 3,2 A
R
6
U
6
98
11
U
3
= 76,8 B
R
3
U
5
99
11
I
4
= 1,6 A
R
1
U
1
100
11
U
2
= 19,2 B
R
6
R
AB
Методические указания к решению задачи 1
Решение задачи требует знаний закона Ома для всей цепи и ее участков, законов Кирхгофа, метод
и
ки оп
редел
е
ния эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов, а также
умения вычислять мощность и работу электрического тока. Содержания задач и схемы цепей прив
е
дены в условии, а данные к ним
—
в табл. 1. Перед решением задачи ра
с
смотри
те типовой пример 1.
Пример 1.
Для схемы, приведенной на рис.
1
а, определить эквивалентное сопротивление цепи
R
AB
и токи в каждом резисторе, а также расход электр
о
энергии цепью за 8 ч работы.
Решение.
Задача относится к теме “Электрические цепи постоянног
о тока”. Проводим поэта
п
ное решение, предварительно обозначив стрелкой ток в каждом резисторе; индекс тока должен соо
т
ветствовать номеру рез
и
стора, по которому он проходит.
1. Определяем общее сопротивление разветвления
R
CD
, учитывая, что резисторы
R
3
и
R
4
соедин
е
ны последов
а
тельно между собой, а с резистором
R
5
—
параллельно:
R
CD
= (
R
3
+
R
4
)
R
5
/(
R
3
+
R
4
+
R
5
)
= (10 + 5)
•
10/(10 5 10) 6 Ом (рис. 1,б
).
2. Определяем общее сопротивление цепи относительно вводов
CE
. Резисторы
R
CD
и
R
2
включены
параллел
ь
но
, поэтому
R
CE
=
R
CD
R
2
/(
R
CD
+
R
2
) = 6
•
3/(6 3) 2 Ом (рис. 1
, в).
3. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:
R
AB
=
R
1
+
R
CE
8 2 10 Ом (рис. 1
, г).
4. Определяем токи в резисторах цепи. Так как напряжение
U
AB
приложено ко всей цепи, а
R
AB
=
10
Ом, то с
о
гласно закону Ома
I
1
=
U
AB
/
R
AB
150/10 15 А.
Внимание!
Нельзя последнюю формулу писать в виде
I
1
=
U
AB
/
R
1
, так как
U
AB
приложено ко всей
цепи, а не к участку
R
1.
Для определения тока
I
2
находим напряжение на резисторе
R
2
, т. е.
U
CE
.
Очевидно,
U
CE
меньше
U
AB
на п
о
терю напряжения в резисторе
R
1
, т. е.
U
CE
=
U
AB
—
I
1
R
1
= 150
—
15
•
8 30 В. Тогда
I
2
==
U
CE
/
R
2
30/3 10 А. Так как
U
CE
=
U
CD
, то можно определить токи
I
3,4
и
I
5
.
I
3,4
=
U
CD
/(
R
3
+
R
4
) = 30/(10
5) 2 А;
I
5
=
U
CD
/
R
5
30/10 3 А.
На основани
и первого закона Кирхгофа, записанного для узла С, проверим правильность опр
е
деления т
о
ков:
I
1
=
I
2
+
I
3,4
+
I
5
, или 15 10 2 3 15 А.
5. Расход энергии цепью за восемь часов работы:
W
=
Pt
=
U
AB
I
1
t
150•15•8 18000
B
т•
ч
18 кВт•
ч
Пусть в схеме пр
имера 1 известны сопротивления всех резисторов, а вместо напряжения
U
AB
задан один из токов, например
I
2
2 А. Найти о
с
тальные токи и напряжение
U
AB
. Зная
I
2
, определяем
U
CE
=
I
2
R
2
=2
36 В. Так как
U
CE
=
U
CD
, то
I
3,4
= U
CD
/(R
3
+R
4
)
=
6/(10 + 5) = 0,4
А
;
I
5
=
U
CD
/R
5
= 6/10 =0,6
А
.
На основании первого закона Кирхгофа
I
1
=
I
2
+
I
3,4
+
I
5
2 0,4 0,6 3 А. Тогда
U
AB
=
U
CE
+
I
1
R
1
= 6 + 3
8 30 В.
При расплавлении предохранителя Пр
5
и резистор
R
5
выключается и схема принимает вид,
показанный на рис.
1
, д. Вычисл
яем эквивалентное сопротивление схемы:
=
R
1
+(
R
3
+
R
4
)
R
2
/(
R
3
+
R
4
+
R
2
) 8(10 5)•3/(10 5 3) 10,5 Ом. Так как напряжение
U
AB
остае
т
ся неизменным, находим ток
I
1
=
U
AB
/
150/10,5 14,28 А. Напряжение
U
CE
=
U
AB
—
I
1
R
1
= 150
—
14,28
8 35,75 В.
Тогда
токи
I
2
= U
CE
/R
2
= 35,75/3 = 11,9A; I
3,4
= U
CE
/R
3,4
= 35,75/(10+5) = 2,38A
Сумма этих токов равна току
I
1
: 11,9 2,38 14,28 А.
рисунок 1
Задача 2 (варианты 01
—
00).
Неразветвленная цепь переменного тока, показанна
я на соотве
т
ствующем рисунке, содержит активные и реактивные сопротивления, величины которых заданы в
табл. 2. Кроме того, известна одна из дополнительных величин (
U
,
I
,
P
,
Q
,
S
). 5). Определить сл
е
д
у
ющие величины, если они не заданы в таблице
2
вариантов:
1) полное сопротивление цепи
Z
; 2)
напряжение
U
, прило
женное к цепи; 3) силу тока в ц
е
пи; 4) угол сдвига фаз ф (величину и знак); 5)
активную Р, реактивную
Q
и полную
S
мощности, потребляемые цепью. Начертить в масштабе ве
к
торную диаграмму цепи и пояснить
ее построение. С помощью логических рассу
ж
дений пояснить,
как изменится ток в цепи и угол сдвига фаз, если частоту тока увеличить вдвое. Напряжение, прил
о
женное к цепи, считать неизме
н
ным.
Указание.
См. решение примера 2.
Таблица 2
Номер в
а
риантов
Ном
ер
р
и
сунков
R
1
,
Ом
R
2
,
Ом
X
L1
,
Ом
X
L2
,
Ом
X
C1
,
Ом
X
C2
,
Ом
Дополнительная
вел
и
чина
1
12
8
4
18
—
2
—
I = 10
A
2
12
10
20
50
—
10
—
P = 120
B
т
3
12
3
1
5
—
2
—
P
2
= 100
B
т
4
12
12
20
30
—
6
—
U
1
= 72
B
5
12
4
8
18
—
2
—
U = 40
B
6
12
2
1
4
—
8
—
Q
1
=
-
96
вар
7
12
20
10
10
—
50
—
Q =
-
640
вар
8
12
1
3
2
—
5
—
Q
С1
=
-
125
вар
9
12
1
2
8
—
4
—
S = 80 B
•
A
10
12
8
4
6
—
22
—
P
1
= 32
B
т
11
13
6
—
2
10
4
—
U = 40
B
12
13
4
—
6
2
5
—
P = 16 B
т
13
13
16
—
15
5
8
—
Q
L1
= 135
вар
14
13
32
—
8
4
12
—
Q
L2
=
16 вар
15
13
8
—
2
2
10
—
Q
C1
=
-
20 вар
16
13
3
—
10
12
26
—
P
1
= 48
Вт
17
13
40
—
8
6
16
—
U
2
= 12
В
18
13
16
—
3
5
20
—
Q
C1
=
—
720
вар
19
13
6
—
10
2
4
—
I = 5
А
20
13
4
—
3
6
12
—
S = 500
В
•
А
21
14
4
—
6
—
4
5
P = 100
Вт
22
14
8
—
6
—
8
4
U
C2
= 40
В
23
14
80
—
100
—
25
15
I = 1
А
24
14
60
—
20
—
40
60
Q
C2
=
—
240
вар
25
14
48
—
36
—
60
40
P
1
= 432
Вт
26
14
4
—
9
—
3
3
U = 20
В
27
14
40
—
50
—
12
8
Q
L1
= 200
вар
28
14
12
—
16
—
10
6
U
L1
= 160
В
29
14
24
—
28
—
35
25
S = 1000
В
•
А
30
14
8
—
12
—
4
2
Q
L1
= 48
вар
31
15
10
14
18
—
20
30
U
R2
= 28
В
32
15
6
2
10
—
1
3
P = 200
Вт
33
15
40
20
20
—
80
20
Q
C1
=
—
320
вар
34
15
30
34
32
—
50
30
U
C1
= 500
В
35
15
1
3
10
—
4
3
Q = 48
вар
36
15
3
1
5
—
6
2
S = 180
В
•
А
37
15
24
40
52
—
40
60
Q
L1
=
468
вар
38
15
2
6
4
—
2
8
U = 40
В
39
15
14
10
50
—
10
8
I = 5
А
40
15
50
30
100
—
20
20
P
2
= 480
Вт
41
16
12
—
10
4
20
10
Q =
—
64
вар
42
16
32
—
20
20
6
10
I = 4
А
43
16
32
—
25
15
8
8
U
L1
= 125
В
44
16
40
—
30
20
12
8
S = 800
В
•
А
45
16
80
—
10
10
40
40
Q
L2
= 40
вар
46
16
4
—
2
8
4
3
U
C2
= 15
В
47
16
12
—
20
10
4
10
U = 80
В
48
16
40
—
10
10
30
20
Q
C1
=
—
4
8
0
вар
49
16
24
—
8
10
20
30
P = 96
Вт
50
16
3
—
5
5
4
2
U
R1
= 30
В
51
17
4
2
5
6
3
—
I = 5
А
52
17
8
4
10
15
9
—
I = 10
А
53
17
2
4
6
5
3
—
U = 50
В
54
17
4
8
10
15
9
—
Q = 1600
вар
55
17
4
2
5
6
3
—
P = 150
Вт
56
17
4
8
15
10
9
—
U = 200
В
57
17
2
4
6
5
3
—
Q = 200
вар
58
17
8
4
10
15
9
—
P = 1200
Вт
59
17
4
2
6
5
3
—
S = 250
В
•
А
60
17
8
4
15
10
9
—
S = 2000
В
•
А
61
18
8
—
12
—
—
6
P = 72
Вт
62
18
4
—
15
—
—
12
U = 30
В
63
18
3
—
8
—
—
4
I = 3
А
64
18
4
—
5
—
—
8
Q
L1
= 80
вар
65
18
8
—
6
—
—
12
Q =
—
48
вар
66
18
4
—
5
—
—
8
P = 256
Вт
67
18
4
—
8
—
—
5
S = 320
В
•
А
68
18
4
—
5
—
—
8
Q =
—
192
вар
69
18
3
—
8
—
—
4
I = 8
А
70
18
8
—
12
—
—
6
S = 90
В
•
А
71
19
2
6
—
10
4
—
U = 20
В
72
19
6
10
—
8
20
—
Q =
—
192
вар
73
19
6
2
—
16
10
—
P = 32
Вт
74
19
10
6
—
8
20
—
P = 256
Вт
75
19
4
4
—
2
8
—
I = 2
А
76
19
10
6
—
20
8
—
I = 4
А
77
19
3
1
—
9
6
—
U = 80
В
78
19
6
2
—
4
10
—
Q =
—
24
вар
79
19
6
10
—
20
8
—
S = 320
В
•
А
80
19
3
5
—
12
6
—
S = 40
В
•
А
81
20
3
—
—
—
1
3
I = 6
А
82
20
12
—
—
—
10
6
U = 80
В
83
20
8
—
—
—
4
2
S = 50
В
•
А
84
20
3
—
—
—
3
1
U = 30
В
85
20
16
—
—
—
8
4
P = 64
Вт
86
20
6
—
—
—
2
6
Q =
—
32
вар
87
20
12
—
—
—
8
8
S = 500
В
•
А
88
20
4
—
—
—
2
1
Q =
—
48
вар
89
20
24
—
—
—
12
20
I = 4
А
90
20
8
—
—
—
5
1
P = 32
Вт
91
21
8
—
12
—
4
2
U = 80
В
92
21
12
—
22
—
2
4
S = 80
В
•
А
93
21
6
—
16
—
6
2
I = 6
А
94
21
3
—
12
—
5
3
Q = 100
вар
95
21
4
—
10
—
3
4
P = 64
Вт
96
21
8
—
6
—
10
2
S = 250
В А
97
21
12
—
4
—
12
8
U = 100
В
98
21
24
—
8
—
25
15
P = 24
Вт
99
21
5
—
14
—
8
6
U = 30
В
100
21
32
—
40
—
10
6
I = 2
А
Задача 3 (варианты 01
—
00).
Разветвленная цепь переменного тока состоит из двух
пара
л
лельных ветвей, содержащих в зависимости от варианта активные сопротивления
R
1
,
R
2
. и реакти
в
ные
X
L
и
X
C
. Полные сопроти
в
ления ветвей
Z
1
и
Z
2
. К цепи приложено напряжение
U
.Токи в ветвях
соответственно равны
I
1
и
I
2
; ток в нера
з
ветвленной части цепи
равен
I
. Ветви потребляют активные
мощности
P
1
и Р
2
и реактивные
Q
1
и
Q
2
. Общие активная и реактивная мощности цепи
P
и
Q
, а по
л
ная мощность цепи
S
. В табл.
3
указан также номер рисунка со схемой цепи. Определить значения,
отмеченные прочерками в таблице в
ариантов, и начертить в масштабе ве
к
торную диаграмму цепи.
Перед построением диаграммы вычислите углы сдвига фаз
,
; и
. Какие изменения произо
й
дут в цепи при ее включении на п
о
стоянное напряжение
?
Указание.
См. решение примера 3.
Таблица №
3
№
вар
-
та
№
рис
-
ка
R
1
,
Ом
R
2
,
Ом
Х
L
Ом
Х
C
,
Ом
Z
1
,
Ом
Z
2
,
Ом
U
,
В
I
1
,
А
I
2
,
А
I
,
А
P
1
, Вт
Q
1
, вар
P
2
, Вт
Q
2
, вар
P
, Вт
Q
,
вар
S, B
•
A
1
22
»
3
4
20
—
—
60
—
—
—
»
—
—
—
—
—
—
2
22
»
4
—
—
—
—
—
3
12
—
»
180
—
—
—
—
—
3
22
»
—
48
—
—
80
—
—
2
—
»
160
—
—
—
—
—
4
22
»
—
4
—
—
—
—
—
12
—
»
—
—
—
432
—
585
5
22
»
—
—
—
—
—
160
—
—
—
»
160
256
192
—
—
—
6
22
»
—
4
—
—
—
—
3
12
—
»
—
432
—
—
—
—
7
22
»
—
—
—
—
—
—
—
—
1,6
»
—
—
—
256
32
—
8
22
»
64
48
—
60
—
160
—
—
—
»
—
—
—
—
—
—
9
22
»
—
—
20
—
5
—
3
—
—
»
—
—
576
—
—
—
10
22
»
3
—
—
—
—
60
—
—
—
»
—
—
—
432
396
—
11
23
3
5
»
4
—
—
25
—
—
—
»
—
—
»
—
—
—
12
23
—
—
»
4
—
5
—
5
5
—
»
—
—
»
—
—
—
13
23
—
—
»
—
—
—
25
—
—
—
75
100
125
»
—
—
—
14
23
—
5
»
4
—
—
—
—
—
8,95
—
—
—
»
200
100
—
15
23
—
—
»
8
—
4
—
4
10
—
—
—
—
—
—
—
—
16
23
—
8
»
—
10
—
40
—
—
—
—
—
—
—
328
—
—
17
23
—
5
»
—
—
—
50
5
—
—
—
—
—
»
—
—
—
18
23
8
4
»
—
10
—
—
—
10
—
—
—
—
»
—
—
—
19
23
—
—
»
8
10
4
40
—
—
—
—
—
—
»
—
—
—
20
23
3
—
»
4
—
—
—
5
—
—
—
—
—
»
—
—
250
21
24
20
»
»
15
—
—
120
—
—
—
—
»
»
—
—
—
—
22
24
—
»
»
3
—
—
—
3
4
—
—
»
—
—
—
—
—
23
24
10
»
»
—
—
—
—
—
—
—
2250
»
—
3000
—
—
—
24
24
—
»
»
—
15
20
60
—
—
—
—
»
—
—
—
—
—
25
24
—
»
»
—
—
3
—
12
—
—
—
»
—
—
720
—
—
26
24
—
»
»
—
—
—
48
—
—
—
—
»
—
—
576
768
—
27
24
3
»
»
—
—
—
24
—
—
10
—
»
—
—
—
—
—
28
24
—
»
»
—
4
—
—
—
—
—
576
»
—
—
—
—
960
29
24
—
»
»
—
—
—
—
15
—
25
—
»
—
2400
—
—
—
30
24
6
—
—
8
—
—
48
—
—
—
—
»
»
—
—
—
—
31
25
12
20
15
16
—
—
200
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
32
25
—
16
—
6
10
20
—
10
—
—
—
—
—
—
—
—
—
33
25
—
—
—
16
—
—
—
—
—
—
1200
1600
1280
960
—
—
—
34
25
—
—
4
—
—
5
80
8
—
—
512
—
—
—
—
—
—
35
25
8
—
4
6
—
5
—
—
—
—
—
384
—
—
—
—
—
36
25
12
20
15
—
—
—
200
10
—
—
—
—
—
—
—
—
—
37
25
8
8
—
6
—
—
—
8
—
—
—
—
512
—
—
—
—
38
25
8
3
—
—
—
—
80
8
16
—
—
—
—
—
—
—
—
39
25
12
—
15
—
—
—
—
10
8
—
—
1600
—
—
—
—
—
40
25
—
—
—
6
10
—
—
8
16
—
—
—
768
—
—
—
—
41
26
»
3
2,5
4
—
—
50
—
—
—
»
—
—
—
—
—
—
42
26
»
—
10
—
—
5
60
—
—
—
»
—
576
—
—
—
—
43
26
»
—
6
—
—
—
—
16
8
—
»
—
—
—
—
896
—
44
26
»
3
—
—
2,5
5
—
20
—
—
»
—
—
—
—
—
—
45
26
»
6
5
—
—
—
100
—
10
—
»
—
—
—
—
—
—
46
26
»
—
—
—
—
—
—
—
10
—
»
1000
300
400
—
—
—
47
26
»
8
—
6
—
—
—
—
—
—
»
8000
—
2400
—
—
—
48
26
»
—
2,5
—
—
—
—
80
—
—
»
—
300
400
—
—
—
49
26
»
—
—
—
—
5
—
10
—
—
»
—
—
400
300
—
—
50
26
»
8
—
—
5
—
200
—
20
—
»
—
—
—
—
—
—
51
27
8
»
5
6
—
—
50
—
—
—
—
—
»
—
—
—
—
52
27
—
»
—
—
—
—
—
5
10
—
200
150
»
—
—
—
—
53
27
8
»
—
—
—
—
—
—
10
—
200
—
»
500
—
—
—
54
27
—
»
—
6
—
—
50
5
—
—
—
—
»
500
—
—
—
55
27
4
»
—
—
—
—
50
—
10
—
—
—
»
—
400
—
—
56
27
—
»
10
16
—
—
—
—
—
—
—
256
»
640
—
—
—
57
27
3
»
—
—
—
—
40
—
4
—
192
—
»
—
—
—
—
58
27
12
»
—
—
—
—
80
4
—
—
—
—
»
—
—
384
—
59
27
—
»
5
—
—
—
—
5
10
—
—
—
»
—
200
—
—
60
27
12
»
—
16
—
—
—
4
—
—
—
—
»
—
—
384
—
61
28
»
5
—
4
—
—
20
—
—
—
»
—
—
»
—
—
—
62
28
»
—
—
—
—
—
—
5
—
—
»
—
—
»
80
100
—
63
28
»
—
—
7,5
—
—
—
—
12
20
»
—
—
»
—
—
—
64
28
»
5
—
—
—
—
—
5
4
—
»
—
—
»
—
—
—
65
28
»
—
—
—
—
—
40
—
—
—
»
100
8
0
»
—
—
—
66
28
»
—
—
—
—
—
24
—
3
5
»
—
—
»
—
—
—
67
28
»
—
—
—
—
—
24
—
—
—
»
96
72
»
—
—
—
68
28
»
—
—
—
—
—
—
4
3
—
»
—
—
»
—
—
120
69
28
»
—
—
—
—
—
24
—
—
—
»
96
—
»
72
—
—
70
28
»
8
—
—
—
—
—
—
2
—
»
16
—
—
—
—
—
71
29
4
6
8
»
—
—
40
—
—
—
—
»
—
—
—
—
—
72
29
—
6
—
»
—
—
—
10
—
—
400
»
96
—
—
—
—
73
29
25
6
8
»
—
—
—
—
—
—
400
»
—
—
—
—
—
74
29
4
—
8
»
—
—
—
—
4
—
400
»
—
—
—
—
—
75
29
—
—
—
»
—
—
24
10
4
—
—
»
—
128
—
—
—
76
29
20
—
—
»
—
—
—
—
—
—
500
»
—
—
2100
1200
—
77
29
—
4
3
»
—
—
—
—
20
—
—
»
—
—
—
—
2420
78
29
—
—
—
»
—
—
100
5
—
—
—
»
1600
1200
—
—
—
79
29
20
—
3
»
—
—
—
5
—
—
—
»
—
—
—
1200
—
80
29
—
4
—
»
—
—
—
—
20
—
—
»
—
1200
—
—
2420
81
30
»
»
—
20
—
—
—
—
5
5
»
—
»
—
»
—
—
82
30
»
»
10
20
—
—
100
—
—
—
»
—
»
—
»
—
—
83
30
»
»
—
—
—
—
—
10
—
—
»
—
»
500
»
—
500
84
30
»
»
10
—
—
—
—
10
5
—
»
—
»
—
»
—
—
85
30
»
»
—
—
—
—
100
10
—
—
»
—
»
—
»
500
—
86
30
»
»
—
4
—
—
—
—
—
4
»
—
»
—
»
—
64
87
30
»
»
—
—
—
—
—
—
4
—
»
128
»
—
»
64
—
88
30
»
»
10
—
—
—
—
—
—
4
»
128
»
—
»
—
—
89
30
»
»
—
3
—
—
—
5
5
—
»
—
»
—
»
—
—
90
30
»
»
—
—
—
—
16
—
—
—
»
128
»
64
»
—
—
91
31
3
»
4
5
—
—
20
—
—
—
—
—
»
—
»
—
—
92
31
8
»
—
—
—
—
—
—
5
—
200
—
»
250
»
—
—
93
31
12
»
—
—
—
—
80
4
10
—
—
—
»
—
»
—
—
94
31
—
»
—
10
—
—
50
5
—
—
—
—
»
—
200
—
—
95
31
—
»
—
—
—
—
—
4
—
—
48
64
»
80
—
—
—
96
31
—
»
—
—
20
—
60
—
4
—
144
—
»
—
—
—
—
97
31
—
»
—
—
—
15
—
3
—
—
—
108
»
240
—
—
—
98
31
8
»
—
10
10
—
—
—
—
—
—
150
»
—
—
—
—
99
31
—
»
6
—
—
10
—
—
—
—
—
150
»
—
200
—
—
100
31
3
»
—
—
—
—
20
—
4
—
—
—
»
—
48
—
—
Методические указания к решению задач 2
—
3
Эти задачи относятся к неразветвленным и разветвленным цепям переменного тока. Перед их
решением изучите материал темы
«Однофазные электрические цепи переменного тока»
, ознаком
ь
тесь с методикой
п
о
строения векторных
диаграмм
и разберите решение от примеров 2,3 в данных
методических указаниях.
Пример 2.
Неразветвленная цепь переменного тока содержит катушку с активным, сопроти
в
лением
R
1
3 Ом и индуктивным
X
L
12 Ом, акти
в
н
ое сопротивление
R
2
5 Ом и конденсатор
с
сопротивлением Хс 6 Ом (рис.
2
,а). К цепи приложено напряжение
U
100В (действующее знач
е
ние). Определить: 1) полное сопротивл
е
ние цепи; 2) ток; 3) коэффициент мощности; 4) активную,
реактивную и полную мощности; 5) напряжение на к
а
ждом сопротивлении
. Начертить в масштабе
векторную диаграмму цепи.
Решение.
1
. Определяем полное сопротивление цепи:
2. Определяем ток цепи
I
=
U
/
Z
100/10 10 А.
3. Находим коэффициент мощности цепи. Во избежание потери знака угла (косинус
—
фун
к
ция
четная) определяем
sin
:
sin
= (
X
L
—
Х
C
)/
Z
= (12
—
6)/10 = 0,6;
36°50'. По таблицам Бр
а
диса определяем коэфф
и
циент мощности со
s
со
s
36°50' 0,8.
4.
Определяем активную, ре
активную и полную мощности цепи:
P = UI
100•10•0,8800
Вт
или
P = I
2
(R
1
+ R
2
) = 10
2
(3+5) = 800
Вт
;
Q = I
2
(
Х
L
—
Х
C
) = 10
2
(12
—
6) = 600
вар
или
Q =
U
I
1000•10•0,6 600
вар
;
S
=
UI
100•10 1000 В•А или
S
=
I
2
Z
=
10
2
•10 1000 В•А
или
=
1000 В•
А.
5. Определяем падения напряжения на сопротивлениях цепи:
U
R
1
=
I
•
R
1
=
10•330 В;
U
L
=
I
•
Х
L
=
10•12 120 В;
U
R
2
=
I
•
R
2
10•5 50 В;
U
C
=
I
•
Х
C
10•6 60 В.
Построение векторной диаграммы начинаем с выбо
ра масштаба для тока и напряжения. Зад
а
емся масштабом по току: в 1 см
—
2,0 А и масшт
а
бом по напряжению: в 1 см
—
20 В. Постро
ение
векторной диаграммы (рис. 2
, б) начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали в
ма
с
штабе 10 А/2 А/см 5 см.
Вд
оль вектора тока откладываем векторы падений напряжения на активных сопротивлениях
U
R
1
и
U
R
2
-
30 В/20 В/см 1,5 см; 50 В/20 В/см 2,5 см.
Из конца вектора
U
R
2
откладываем в сторону опережения вектора тока на 90° вектор падения
напряжения
U
L
на индукт
ивном сопротивлении длиной 120 В/20 В/см 6 см. Из конца вектора
U
L
откладываем в сторону отставания от вектора тока на 90° вектор падения напряжения на конденсат
о
ре
U
C
длиной 60 В/20 В/см 3 см. Ге
о
метрическая сумма векторов
U
R
1
,
U
R
2
,
U
L
,
U
C
равна полном
у
напряжению, приложенному к цепи.
Рисунок 2
Пример 3.
Цепь переменного тока состоит из двух ветвей, соединенных параллельно. Первая
ветвь соде
р
жит катушку с активным
R
1
12 Ом и индуктивным
X
L
16 Ом сопротивлениями; во
вторую ветвь включен конденс
а
т
ор с емкостным сопротивлением
X
C
8 Ом. и последовательно с
ним
активное сопротивление
R
2
6 Ом. Активная мощно
сть, потребляемая первой ветвью
P
1
48 Вт
(рис.
3
, а). Определить: 1) токи в ветвях и в н
е
разветвленной части цепи; 2) активные и реактивные
м
ощности цепи; 3) напряжение, приложенное к цепи;
4) угол сдвига фаз между током в неразвет
в
ленной части цепи и напряжен
и
ем. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи.
Решение.
1. Активная мощность
P
1
теряется в активном сопротивл
е
нии
R
1
. Поэтому
.
Отсюда
2 А.
2. Определяем напряжение, приложенное к цепи:
40 В
.
3. Определяем ток:
= 4
A
.
4. Находим активную и реактивную мощности, потребляемые цепью:
= 2
2
•12 4
2
•6 154 Вт;
= 2
2
•16
—
4
2
•8
—
64 вар.
Знак “
—
” показывает, что преобладает реактивная мощность емкост
ного характера.
Полная мощность, потребляемая цепью
:
166,8 В•А.
5. Определяем ток в неразветвленной ч
асти цепи:
= 4,17
A
6. Угол сдвига фаз во всей цепи находим через
во избежание п
о
тери знака угла:
=
—
64/166,8 =
—
0,384;
=
—
22°35'.
Знак “
—
” подчеркивает, что ток цепи опережае
т напряжение
U
AB
Для построения векторной диаграммы определяем углы сдвига фаз в ветвях:
;
;
Задаемся масштабом по току: в 1 см
—
1 А и напряжению: в 1 см
—
5 В. Построе
ние начин
аем
с вектора напряжения (рис. 3
,6). Под углом
к нему в сторону отставания откладываем в масштабе
вектор тока
I
1
;
под углом
в сторону опережения
—
вектор тока
I
2
. Геометрическая сумма этих т
о
ков равна току
в неразветвленной части цепи.
Рисунок 3
Задача 4 (варианты 01
—
50).
Три группы сопротивлений с
о
единили звездой с нулевым проводом и
включили в трехфазную сеть переменного тока с линейным напряжением
U
НОМ.
Активные сопроти
в
ления в фазах А, В и С соответстве
нно равны
R
A
,
R
B
и
R
C
, реактивные
—
Х
A
,
Х
B
и
Х
C
. Характер реа
к
тивных сопротивлений (индуктивное или ем
костное) указан на схеме цепи. Углы сдвига фаз в ка
ж
дой фазе равны
,
и
.
Линейные токи (они
же фазные) в нормальном режиме равны
I
A
,
I
B
и
I
C
. Фазы нагрузки потре
б
ляют активные мощности
P
A
,
P
B
и
P
C
и реактивные
Q
A
,
Q
B
и
Q
C
.
В таблице
вариантов указаны нек
о
торые из этих величин и номер рисунка цепи. Для своего варианта начертить
схему цепи; определ
ить величины, отмеченные прочер
ками в табл. 4
, и начертить в масштабе ве
к
торную диаграмму цепи в но
р
мальном режиме. Начертить векторную диаграмму цепи в аварийном
режиме при отключении фазы А. Из векторных диаграмм определить графически токи в нулевом
пров
оде в об
о
их режимах. При вычисле
ниях принять:
Указание.
См. решение примера 4.
Задача 5 (варианты 51
—
60).
Три сопротивления
R
AB
,
R
BC
и
R
CA
соединили в треугольник и
включили в трехфазную сеть с линейным напряжение
м
U
НОМ
. В фазах нагрузки в номинальном р
е
жиме протекают токи
I
AB
,
I
BC
,
I
CA
. При этом фазные мощности составили
P
AB
,
P
BC
,
P
CA
.
В табл. 5
ук
а
заны некоторые из этих величин, номер рисунка цепи, а также в каком аварийном режиме может
н
а
ходиться цепь. Для своег
о варианта начертить схему цепи; определить величины, отмеченные
пр
о
черками, и начертить в масштабе векторные диаграммы цепи в но
р
мальном и аварийном реж
и
мах. Из векторных диаграмм определить графически линейные токи в нормальном и аварийном р
е
жимах.
Указ
ание.
См. решение примера 5.
Задача 6 (варианты 61
—
80).
Три сопротивления соединили в треугольник так, как показано
на рис. 38, 39, и включили в трехфазную цепь с номинальным напряжением
U
НОМ
. В фазах нагрузки в
нормальном режиме пр
о
текают токи
I
AB
,
I
BC
и
I
CA
. При этом фазные мощности составили
P
AB
,
P
BC
,
Q
AB
,
Q
BC
.
В табл. 6
указаны некоторые из этих величин, номер рисунка цепи, а также характер аварийн
о
го режима цепи. Для своего варианта начертить схему цепи; определить величины, отмеченные пр
о
черк
а
ми, и на
чертить в масштабе векторные диаграммы цепи в нормальном и аварийном режимах.
Из векторных диаграмм определить линейные токи в нормальном и авари
й
ном режимах.
Указание.
См. решение примера 5.
Задача 7 (варианты 81
—
90).
Три одинаковых активных сопротивл
е
ни
я
R
соединили в звезду
и включили в трехфазную сеть с линейным напряжением
U
НОМ
. Затем сопротивления с
оединили в
треугольник и
включили в трехфазную сеть с напряжением, превышающим
U
НОМ
в 1,73 раза. Опр
е
делить линейные токи и активные мощности, потребляем
ые всеми сопротивлениями, при их соед
и
нении в звезду и треугол
ь
ник. Во сколько раз изм
е
нится потребляемая цепью активная мощность
при таком пересоединении? Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи при соединении с
о
противлений в тр
е
угольник. Данные дл
я
своего варианта взять из табл. 7
.
Задача 8 (варианты 91
—
00).
В трехфазную сеть включили три одинаковые катушки, соед
и
ненные в треугольник. Активное сопротивление к
а
тушки
R
, индуктивное
Х
L
. Линейное напряжение
сети
U
НОМ
. Определить: 1) линейные и фазные т
оки; 2) активную и реактивную мощности, потре
б
л
я
емые цепью; 3) угол сдвига фаз
; 4) начертить
в масштабе векторную диаграмму цепи. Как изм
е
нится векторная диаграмма, если в каждую фазу включить конденсатор такой емкости, чтобы наст
у
пил р
езонанс напряж
е
ний? Данные для св
оего варианта взять из таблицы 8
.
Указание.
См. решение примера 5.
Таблица №
4
№
вар
Номер
р
и
сунка
U
НОМ
,
В
R
A
,
Ом
R
B
,
Ом
R
C
,
Ом
Х
A
,
Ом
Х
B
,
Ом
Х
C
,
Ом
I
A
,
A
I
B
,
A
I
C
,
A
P
A
,
Вт
P
B
,
Вт
P
C
,
Вт
Q
A
,
вар
Q
B
,
вар
Q
C
,
вар
1
32
38
0
—
»
—
—
—
—
—
—
—
2904
»
1936
3872
1100
1452
2
32
—
—
»
—
4
44
—
22
—
11
—
»
—
3872
—
1452
3
32
—
—
»
—
—
—
—
20
10
16
6400
»
3840
—
4000
—
4
32
208
4
»
30
3
—
40
—
10
—
—
»
—
—
—
—
5
32
380
6
»
—
8
—
—
—
5
—
—
»
1936
—
—
1452
6
32
—
—
»
30
3
—
40
2
4
—
2,4
—
»
—
—
1200
—
7
32
692
16
»
15
12
40
20
—
—
—
—
»
—
—
—
—
8
32
—
—
»
—
—
40
20
—
10
—
6400
»
—
4800
—
5120
9
32
208
4
»
—
3
—
16
—
10
—
—
»
—
—
—
900
10
32
—
—
»
—
—
—
—
20
10
16
6400
»
3840
—
4000
—
11
33
660
»
—
—
—
—
—
—
—
—
»
8670
23120
3
6100
11550
17340
12
33
—
»
—
4
—
8
3
—
38
76
»
—
—
36100
—
—
13
33
104
»
4
6
15
3
8
—
—
—
»
—
—
—
—
—
14
33
—
»
—
—
—
—
—
4
—
—
»
576
216
240
432
288
15
33
—
»
—
4
4
—
3
95
38
—
»
8664
—
—
—
—
16
33
660
»
—
—
4
—
3
—
—
76
»
8670
—
—
11550
—
17
33
—
»
6
—
—
8
12
95
38
—
»
—
—
—
—
7220
18
33
—
»
4
6
—
—
8
4
—
—
»
576
216
—
—
—
19
33
—
»
4
—
15
3
—
—
—
6
»
—
—
240
—
288
20
33
104
»
3
—
—
—
16
4
12
6
»
—
—
—
—
—
21
34
660
»
—
4
4
—
3
—
—
—
»
8670
—
—
11550
—
22
34
104
»
4
6
15
3
8
—
—
—
»
—
—
—
—
—
23
34
—
»
—
4
4
4
3
95
38
—
»
—
—
—
—
—
24
34
—
»
6
4
—
8
—
—
—
76
»
—
—
36100
11550
—
25
34
—
»
6
—
—
8
3
95
38
—
»
—
—
—
—
17340
26
34
660
»
—
—
—
—
—
—
—
—
»
8670
23120
36100
11550
17340
27
34
104
»
—
8
—
4
—
4
12
6
»
—
—
—
—
—
28
34
—
»
—
—
—
—
—
4
—
—
»
576
216
240
432
288
29
34
—
»
4
—
15
3
—
—
—
6
»
—
—
240
—
288
30
34
—
»
4
6
—
—
8
4
—
—
»
576
216
—
—
—
31
35
208
4
»
30
3
—
—
—
10
2,4
—
»
—
—
—
—
32
35
—
—
»
—
—
44
12
22
—
11
—
»
—
3872
—
1452
33
35
380
—
»
—
8
—
12
—
5
—
—
»
—
—
—
1452
3
4
35
—
4
»
30
—
—
—
24
—
2,4
—
»
—
1728
1200
—
35
35
692
16
»
15
12
40
20
—
—
—
—
»
—
—
—
—
36
35
—
—
»
—
—
—
—
20
10
16
6400
»
3840
—
4000
—
37
35
380
—
»
—
—
—
—
—
—
—
2904
»
1936
3872
1100
1452
38
35
—
—
»
—
—
40
20
—
10
—
6400
»
—
4800
—
5120
39
3
5
—
4
»
30
3
—
40
—
—
2,4
—
»
—
—
1200
—
40
35
208
—
»
—
3
—
8
24
10
—
—
»
—
—
—
1152
41
36
—
—
»
»
»
—
—
10
20
5
—
»
»
»
7600
—
42
36
—
60
»
»
»
40
—
—
—
—
240
»
»
»
—
480
43
36
208
—
»
»
»
—
30
2
—
—
—
»
»
»
360
—
44
36
—
38
»
»
»
—
76
—
20
5
—
»
»
»
—
—
45
36
660
—
»
»
»
—
—
—
—
5
3800
»
»
»
7600
—
46
36
—
10
»
»
»
20
—
22
—
—
—
—
»
»
—
9680
47
36
—
—
»
»
»
—
—
10
5
—
1270
»
»
»
—
318
48
36
380
10
»
»
»
20
5
—
—
—
—
»
»
»
—
9680
49
36
—
—
»
»
»
—
5
—
—
—
4840
»
»
»
2420
—
50
36
380
—
»
»
»
—
—
21
11
44
—
»
»
»
—
—
Таблица № 5
Номера
вариа
н
тов
Номера
рису
н
ков
U
НОМ
,
В
R
AB
,
Ом
R
BC
,
Ом
R
CA
,
Ом
I
AB
,
A
I
BC
,
A
I
CA
,
A
P
AB
,
B
т
P
BC
,
B
т
P
CA
,
B
т
При аварии отключ
и
лись
51
37
380
—
—
—
10
20
5
—
—
—
Линейные провода А
52
37
—
100
250
500
—
—
—
—
1000
—
Ф
аза
BC
53
37
—
20
—
33
—
—
—
21780
—
13200
Фаза
CA
54
37
500
—
—
20
—
—
—
5000
10000
—
Линейный провод В
55
37
—
—
—
—
5
—
—
2500
1000
500
Фаза АВ
56
37
380
38
19
76
—
—
—
—
—
—
Фаза
CA
57
37
660
—
66
—
33
—
—
—
—
13200
Линейный провод С
58
37
—
—
2
5
—
10
20
25
—
—
—
Фазы АВ и ВС
59
37
220
22
44
11
—
—
—
—
—
—
Фазы
CA
и АВ
60
37
—
—
—
—
—
—
5
3800
7600
1900
Фаза ВС
Таблица № 6
Номера
вар
и
антов
Номера
рису
н
ков
U
НОМ
, В
R
AB
,
Ом
R
BC
,
Ом
X
AB
,
Ом
X
CA
,
Ом
I
AB
, A
I
BC
, A
I
CA
, A
P
AB
, B
т
P
BC
, B
т
Q
AB
,
в
ар
Q
CA
,
вар
При аварии
откл
ю
чились
61
38
220
—
20
»
—
10
—
5
—
—
»
—
Линейный провод
А
62
38
—
100
—
»
—
—
—
—
2500
1000
»
500
Фаза АВ
63
38
—
—
—
»
500
5
2
1
—
—
»
—
Фаза ВС
64
38
380
38
19
»
76
—
—
—
—
—
»
—
Фаза СА
65
38
500
—
—
»
50
—
—
—
10000
1
2500
»
—
Линейный провод
В
66
38
—
22
—
»
44
—
—
—
2200
2420
»
—
То же, С
67
38
380
—
—
»
—
—
—
—
1000
7600
»
1900
Фаза АВ и ВС
68
38
—
—
19
»
—
10
20
5
—
—
»
—
Фаза АВ и СА
69
38
220
—
—
»
—
10
11
—
—
—
»
1100
Фаза ВС и СА
70
38
—
25
20
»
—
20
—
—
—
—
»
5000
Линейный провод
В
71
39
500
»
125
250
100
5
—
5
»
—
—
—
Линейный провод
В
72
39
—
»
—
—
—
5
110
5
»
—
—
1100
Фаза АВ
73
39
—
»
22
44
44
—
—
5
»
—
1100
—
Фаза ВС
74
39
—
»
—
—
—
33
—
—
»
43560
21780
14520
Фаза СА
75
39
—
»
100
—
—
5
4
2
»
—
—
—
Линейный провод
В
76
39
—
»
10
20
30
—
—
22
»
—
—
—
Фаза АВ и ВС
77
39
—
»
—
—
22
333
66
—
»
—
21780
—
Фаза АВ и СА
78
39
500
»
—
—
—
—
—
—
»
2000
2500
1000
Фаза ВС и СА
79
39
660
»
10
20
30
—
—
—
»
—
—
—
Линейный провод
В
80
39
220
»
—
—
—
—
—
—
»
2200
1100
1100
То же, А
Таблица № 7
Номера вариантов
R
, Ом
U
НОМ
, В
81
30
127
82
4,4
220
83
3,8
380
84
1,27
127
85
110
220
86
20
127
87
95
380
88
2,2
220
89
10
127
90
19
380
Таблица № 8
Номера вариантов
R
, Ом
X
L
, Ом
U
НО
М
, В
91
3
4
380
92
8
6
380
93
4
3
220
94
32
24
220
95
12
16
660
96
6
8
220
97
24
32
660
98
12
16
220
99
32
24
380
100
16
12
380
Методические указания к. решению задач 4
—
8
Решение задач этой группы требует зн
ания учебного материала темы «Трехф
азные электрич
е
ские цепи»
, представления об особенностях соединения источников и потребителей в звезду и тр
е
угольник, соотношениях между линейными и фазными напряжениями и токами при таких соедин
е
ниях, умения строить векторные диаграммы при симметричной и
несимметричной нагрузках, а та
к
же в аварийных режимах. Для пояснения методики решения задач на трехфазные цепи приведены
примеры 4
—
5 с подробными реш
е
ниями.
Пример 4.
В четырехпроводную сеть включена несимметричная нагруз
ка, соединенная в зве
з
ду (рис. 4
,
а). Линейное напряжение сети
U
НОМ
380 В. Определить токи в фазах и начертить векто
р
ную ди
а
грамму цепи в нормальном режиме и при отключении автомата в линейном проводе А. Из
векторных диаграмм графически найти ток в нулевом проводе в обоих сл
у
чаях.
Решен
ие.
Определяем:
1. Фазное напряжение
380/1,73 220 В.
2. Токи в фазах:
22 А
;
;
3. Углы сдвига фаз в каждой фазе:
;
;
;
;
, так как в фазе С есть только активное сопр
о
тивление.
4. Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току: 1 см
—
10 А и напряж
е
нию: 1 см
—
40 В. Построение диаграммы начинаем с векторов
фазных напряжений
U
A
,
U
B
,
U
C
(рис.
4
, б), располагая их под у
г
лом 120° друг относительно друга. Чередование фаз обычное: за фазой А
—
фаза В, за фазой В
—
фаза С. В фазе А угол сдвига
отрицательный, т. е. ток
I
A
опережает фа
з
ное напряж
ение
U
A
на угол
. Длина вектора т
о
ка
IA
в принятом масштабе составит
22/10 2,2 см, а длина вектора фазного напряжения
U
A
—
220/40 5,5 см. В фазе
B
угол сдвига
, т. е. ток о
т
стает от фазного напряжения
U
B
на угол
; длина вектора тока
I
B
равна
44/10 4,4 см. В фазе С ток и напряжение
U
C
совпадают по фазе, так как
. Длина вектора тока
I
C
составляет 22/10 2,2 см.
Ток в нулевом проводе
I
0
равен геометрической сумме трех фазных
токов. Измеряя длину ве
к
тора тока
I
0
, получаем в нормальном режиме 4,5 см, поэтому
I
0
45 А. Векторы линейных напряж
е
ний на диаграмме не пок
а
заны, чтобы не усложнять чертеж.
5. При отключении линейного автомата в фазе А на векторной диаграмме остаются фаз
ные
н
а
пряжения
U
B
и
U
C
с и продолжают протекать в этих фазах токи
I
B
и
I
C
. Ток
I
A
0. Поэтому ток в
н
у
левом проводе
равен геометрическ
ой сумме токов фаз В и С (рис. 4
, б). Измеряя длину вектора
т
о
ка
, получаем 5,5
см, или 55 А.
Рисунок 4
Пример 5.
В трехфазную сеть включили треугольником несимме
т
ричную нагрузку (рис. 5
, а):
в фазу АВ
—
активное сопротивление
R
AB
10 Ом; в фазу ВС
—
индуктивное сопротивление
Х
BC
= 6
Ом и активное
R
BC
8 Ом; в фазу СА
—
актив
ное сопротивление
R
CA
5 Ом. Линейное напр
я
жение
сети
U
НОМ
220 В. Определить фазные токи и начертить векторную ди
а
грамму цепи, из которой
графически найти линейные токи в следующих случаях: 1)в нормальном режиме; 2)при аварийном
отключении линейного п
ровода А; 3)при аварийном откл
ю
чении фазы АВ.
Решение:
1. Нормальны
й
режим. Определяем фазные т
о
ки:
I
AB
=
U
НОМ
/
R
AB
= 220/10 = =22
A
;
I
BC
=
U
НОМ
/
Z
BC
=
;
I
CA
=
U
НОМ
/
R
CA
= 220/5 = =44
A
; В
ы
числяем углы сдвига фаз в
каждой фазе:
;
;
;
.
Для построения векторной диаграммы выбираем масштаб по току: 1 см
—
10 А и напряжению: 1 см
—
40 В. З
а
тем в принятом масштабе откладываем векторы фазных (они же линейные) напряжен
ий
U
AB
,
U
BC
,
U
CA
под углом 120°
друг относительно друга (рис. 5
,б). Затем о
т
кладываем векторы фазных
токов: ток в фазе АВ совпадает с напр
я
жением
U
AB
; в фазе ВС ток отстает от напряжения
U
BC
на угол
; ток в фазе СА совпадает с напряж
е
ни
ем
U
CA
. Затем строим векторы линейных токов
на основании известных уравнений:
I
A
=
I
AB
+ (
-
I
CA
);
I
B
=
I
BC
+ (
-
I
AB
);
I
C
=
I
CA
+ (
-
I
BC
). Измеряя
длины век
торов линейных токов и пользуясь масштабом, находим их знач
е
ние:
I
A
55 А;
I
B
43 А;
I
C
=
48 А.
2. Аварийное отключение линейного провода
A
.
В этом случае трехфазная цепь превращается в однофазную с двумя, параллельно включенными ве
т
вями САВ и ВС и рассчитывается как обычная однофазная схема с о
д
ним напряжением
U
BC
.Определяем
токи
I
CAB
и
I
BC
Полное сопротивление ветви
Z
CAB
=
R
CAB
+
R
AB
5 10 15 Ом. Сила тока
I
CAB
=
U
BC
/
Z
CAB
=
220/15 14,7 А;
.
Полное сопротивление ветви ВС
Z
BC
=
10 Ом. Сила тока
I
BC
= 220/10
22 А;
. На рис
. 5
,
г
построена векторная диаграмма цепи. Из диаграммы находим л
и
нейные токи:
I
B
=
I
C
38 А. По направлению же эти токи обратны.
3. Аварийное отключение фазы АВ. При этом ток в отключенной фазе равен нулю, а токи в двух др
у
гих фазах остаются прежними. На
рис.
5
,
г
показана векторная диаграмма для этого случая. Ток 1лв
0; линейные токи опред
е
ляются согласно уравне
ниям:
I
A
=
I
AB
+ (
-
I
AC
) = =
-
I
CA
;
I
B
=
I
BC
+ (
-
I
AB
) =
I
BC
;
I
C
=
I
CA
+ (
-
I
BC
). Таким образом, только линейный ток
I
C
сохраняет свою
величину; токи
I
A
и
I
B
изменяются до фазных значений. Из ди
а
граммы графически находим линейные токи:
I
A
44 А;
I
B
=
22 А;
I
C
45 А.
Рисунок 5