Новости

Задачи по физике цепи и соединения

Работа добавлена:






Задачи по физике цепи и соединения на http://mirrorref.ru

Задача № 1

Цепь постоянного тока содержит группы резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи представлена на рисунке.

Индекс тока, напряжения и мощности совпадает с индексом резистора, через который течет ток, на котором действует это напряжение или выделяется эта мощность. Например, через резисторR1 протекает токI1на нем действует напряжениеU1выделяется мощностьP1. I— полный ток цепи. Определите все остальные величины.

В таблице указаны резисторы и вид соединения. Можно ли считать эти резисторы соединенными таким образом?

R=  ? Ом

R=  ? Ом

R= 9 Ом

R= 9 Ом

R= 9 Ом

Rab  = ? Ом

U= 18 В

U= ? В

U= ? В

U= ? В

U= ? В

Uab  = ? В

P= ? Вт

P=? Вт

P= ? Вт

P= ? Вт

P= ? Вт

Pab = 729 Вт

I= ? А

I= 9 А

I= ? А

I= ? А

I= ? А

Iab  = ? А

РезисторыR3 иR5

Вид соединения – параллельный?

Ответ.

R=  2 Ом

R=  4 Ом

R= 9 Ом

R= 9 Ом

R=9 Ом

Rab  =9 Ом

U= 18 В

U= 36 В

U= 27 В

U= 27 В

U= 27 В

Uab  = 81 В

P= 162 Вт

P= 324 Вт

P= 81 Вт

P= 81 Вт

P= 81 Вт

Pab = 729 Вт

I=9 А

I=9 А

I= 3 А

I=3 А

I=3 А

Iab  =9 А

РезисторыR3 иR  – параллельны

Задача № 2

Неразветвленная цепь переменного тока содержит активные и реактивные сопротивления. Схема цепи приведена на соответствующем рисунке (схемы 6 — 7). Величины всех сопротивлений и один из дополнительных параметров заданы в таблице 3.

Определить:

  1. полное сопротивлениеZ;
  2. напряжениеU,приложенное к цепи;
  3. силу тока в цепи1;
  4. угол сдвига фаз (величину и знак);

5)  активнуюР,реактивнуюQи полнуюSНачертить в масштабе векторную диаграмму напряжений цепи и подробно объяснить ее построение. Дать определение переменного тока, описать его параметры.

Дано:

Схема №6

R1= 6 Ом

XL1 = 10 Ом

XC1 = 2 Ом

I = 5 А

Задача № 3

В трехфазную цепь переменного тока с линейным напряжениемUHвключены три группы ламп, соединенных в треугольники. Сопротивление каждой лампыRл, силы тока, потребляемого каждой лампой1, мощность одной лампыРл.

Определить:

  1. фазные токи;
  2. активную мощность трехфазной системы.

Какое соединение называется соединением в треугольник? Как измерить напряжение фазное, линейное?

Дано:

Uн = 127В

АВ = 25, ВС = 10, СА = 40

Рп = 150Вт

Соединение треугольником В этом случае конец предыдущей обмотки соединяется с началом последующей, образуя, тем самым, правильный треугольник. Линейные провода соединяются с вершинами треугольника – точками 1, 2, 3. При таком подключении фазное и линейное напряжения совпадают. В сравнении с подключением звездой, подключение треугольником снижает линейное напряжение примерно в 1,73 раза. Оно допускается лишь при условии одинаковой нагрузки фаз, иначе сила тока в обмотках может увеличиться, что представляет опасность для генератора.  Отдельные потребители (нагрузки), которые питаются от раздельных пар проводов, точно так же могут соединяться или звездой или треугольником. В итоге получается ситуация, аналогичная генератору: при соединении треугольником – нагрузки находятся под линейным напряжением, при соединении звездой – напряжение в 1,73 раза меньше.

Виды напряжения  

Фазное напряжение – возникает между началом и концом какой-либо фазы. По другому его еще определяют, как напряжение между одним из фазных проводов и нулевым проводом.

Линейное - определяется как межфазное или между фазное – возникающее между двумя проводами или одинаковыми выводами разных фаз.  

Показатель фазного напряжения составляет примерно 58% от параметров линейного. Таким образом, при нормальных условиях эксплуатации показатели линейных одинаковы и превышают фазные в 1,73 раза. В трехфазной сети напряжение, как правило, оценивают по данным линейного напряжения. Для трехфазных линий, которые отходят от подстанции, устанавливается линейное напряжение номиналом 380 вольт. Это соответствует фазному в 220 вольт. В трехфазных четырех проводных сетях номинальное напряжение указывается с обозначением обеих величин – 380/220 В. Это означает, что в такую сеть подключаются как приборы с 380 вольт, так и однофазные – на 220 вольт. Наибольшее распространение получила трехфазная система 380/220 вольт с заземленным нулевым проводом. Однофазные электроприборы на 220 вольт подключаются к линейному напряжению между любой парой фазных проводов. Трехфазные электроприборы подключаются к трем различным проводам фаз. В последнем случае не требуется использование нулевого провода, при этом отсутствие заземления повышает риск поражения током, когда нарушена изоляция.

Задача № 5

Трехфазный трансформатор, тип которого указан в таблице вариантов, питает активную нагрузкуР2при коэффициенте мощностиcos φ2.

Определить:

  1. номинальные токи1н1и1н2в обмотках;
  2. коэффициент нагрузки трансформатораηH;
  3. токи в обмотках при фактической нагрузке;
  4. суммарные потери в трансформатореΣРпри номинальной нагрузке;
  5. КПД трансформатора при фактической нагрузке.

Опишите принцип работы однофазного трансформатора.

Трансформаторами в электротехнике называют такие электротехнические устройства, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передается другой неподвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически.

Звеном, передающим энергию от одной катушки другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению.

Рис. 1.

На рис. 1а изображен простейший трансформатор, состоящий из двух катушек / и //, расположенных коаксиально одна над другой. К катушке / подводится переменный ток от генератора переменного тока Г. Эта катушка называется первичной катушкой или первичной обмоткой. С катушкою //, называемой вторичной катушкой или вторичной обмоткой, соединяется цепь приемниками электрической энергии. 

Принцип действия трансформатора

Действие трансформатора заключается в следующем. При прохождении тока в первичной катушке / ею создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создавшую их катушку, но частично и вторичную катушку //. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображена на рис. 1б.

Как видно из рисунка, все силовые линии замыкаются вокруг проводников катушки /, но часть их на рис. 1б силовые линии 1, 2, 3, 4 замыкаются также вокруг проводников катушки //. Таким образом катушка // является магнитно связанной с катушкою / при посредстве магнитных силовых линий.

Степень магнитной связи катушек / и //, при коаксиальном расположении их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовых линий катушки / сцепляется с катушкою //.

Так как через катушку / проходит, как мы предполагаем, однофазный переменный ток, т. е. ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться во времени по тому же закону.

Например, когда ток в катушке / проходит через наибольшее значение, то и магнитный поток, им создаваемый, также проходит через наибольшее значение; когда ток в катушке / проходит через нуль, меняя свое направление, то и магнитный поток проходит через нуль, также меняя свое направление.

В результате изменения тока в катушке / обе катушки / и // пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и свое направление. Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в катушке / индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а в катушке // индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции.

Если концы катушки // соединить с цепью приемников электрической энергии (см. рис. 1а), то в этой цепи появится ток; следовательно приемники получат электрическую энергию. В то же время к катушке / от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь катушкой //. Таким образом электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток.

Изображенный на рис. 1а трансформатор весьма несовершенен, ибо между первичной катушкой / и вторичной катушкой // магнитная связь невелика.

Магнитная связь двух обмоток, вообще говоря, оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к потоку, создаваемому одной катушкой.

Из рис. 1б видно, что только часть силовых линий катушки / замыкается вокруг катушки //. Другая часть силовых линий (на рис. 1б — линии 6, 7, 8) замыкается только вокруг катушки /. Эти силовые линии в передаче электрической энергии от первой катушки ко второй совершенно не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния.

Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 2 однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки c1 и с2 расположены на железных стержнях а — а, соединенных с торцов железными же накладками b — b, называемыми ярмами. Таким образом два стержня а, а и два ярма b, b образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками. Это железное кольцо называется сердечником трансформатора.

ВОПРОС№1

5.Понятие об электроприводе. Выбор электродвигателя по механическим характеристикам. Классификация электродвигателей по способу защиты от воздействия окружающей среды.

Электроприводом называют систему, состоящую из электродвигателя, передаточного механизма, аппаратуры управления и защиты и предназначенную для сообщения и передачи энергии (движения) рабочей машине.По числу электродвигателей, занятых в одном производственном агрегате, различают трансмиссионные, одиночные и многодвигательные электроприводы.

Механические характеристики электродвигателей можно разделить на четыре основные категории:

1. Абсолютно жесткая механическая характеристика  - это характеристика, при которой скорость с изменением момента остается неизменной. Такой характеристикой обладают синхронные двигатели (прямая 1 на рис. 2.5).

2. Жесткая механическая характеристика — это характеристика, при которой скорость с изменением момента хотя и уменьшается, но в малой степени. Жесткой механической характеристикой обладают двигатели постоянного тока независимого возбуждения, а также асинхронные двигатели в пределах рабочей части механической характеристики (кривая 2 на рис. 2.5).

Для асинхронного двигателя жесткость в различных точках механической характеристики различна (рис. 2.6).

Между максимальными (критическими) значениями моментов в двигательном и генераторном режимах характеристика асинхронного двигателя имеет сравнительно большую жесткость.

3. Мягкая механическая характеристика — это характеристика, при которой с изменением момента скорость значительно изменяется. Такой характеристикой обладают двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, особенно в зоне малых моментов (кривая 3 на рис. 2.5). Для этих двигателей жесткость не остается постоянной для всех точек характеристик.

Основные принципы классификации электродвигателей и другого электрооборудования, а также классификации по взрывобезопасности универсальны во всех странах мира. Они основаны на рекомендациях Международной Электротехнической Комиссии (МЭК). И хотя стандарты в разных странах имеют различные названия, подходы и методы классификации у них практически совпадают.

В соответствии с нормативными документами (ГОСТ 14254-80) электрооборудованию ( электродвигатель ) должен быть присвоен соответствующий степень защиты. Для обозначения степени защиты используется аббревиатура «IP». Следом идет двухзначное цифровое обозначение. Вместо цифр может также стоять буква X если степень практически не определена. Что же скрывается за этими цифрами ХХ ? В соответствии с ГОСТ устанавливается 7 ступеней, от 0 до 6, от попадания внутрь твердых тел и от 0 до 8 от проникновения жидкости.

Все электродвигатели по способу защиты от воздействия окружающей среды может иметь следующее исполнение:

Защищенное - имеющее приспособление (сетки или перфорированные щитки на подшипниковых щитах) для предохранения от случайного прикосновения к вращающимся и токоведущим частям, а также защищающее от попадания внутрь посторонних предметов, исключая пыль, волокна, брызги воды и т. д. Электрооборудование ( электродвигатель )охлаждается за счет окружающего воздуха. IP21, IP22 (не ниже)

Продуваемое - охлаждающий воздух (или инертный газ) поступает внутрь от собственного или специально установленного вентилятора по трубам, присоединенным к патрубкам оборудования. В случае отвода охлаждающего агента за пределы помещения продуваемые машины ( электродвигатель ) являются закрытыми для данного помещения.

Брызгозащищенное - имеющее приспособление, предохраняющее от попадания внутрь водяных капель, падающих отвесно, а также под углом 45° к вертикали с любой стороны, но не защищающее от проникания внутрь пыли, волокон и т. п. IP23, IP24

Закрытое - внутренняя полость оборудования отделена от внешней среды оболочкой, защищающей от проникания внутрь волокон, грубой пыли, капель воды, электрооборудование охлаждается за счет ребристой поверхности корпуса. IP44-IP54

Закрытое обдуваемое - оборудование ( электродвигатель ) снабжено вентиляционным устройством для обдувания его наружных поверхностей. Воздух подается от вентилятора, расположенного снаружи машины и защищенного кожухом. Для перемешивания воздуха внутри машины ( электродвигатель ) на ее роторе отливают лопатки или устанавливают внутренний вентилятор. IP44-IP54

Пылезащищенное - электродвигатели и аппараты имеют оболочку, уплотненную таким образом, что она не допускает проникания внутрь ее тонкой пыли. IP65, IP66

Герметичное (с особо плотной изоляцией от окружающей среды) - IP67, IP68.

ВОПРОС№2

5.Объяснить назначение, устройство и принцип работы стабилизаторов напряжения на полупроводниковых приборах.

Полупроводниковые стабилизаторы напряжения, как следует из их названия, работают на основе полупроводниковых диодов – стабилитронов и стабисторов. Стабилитроны имеют особое свойство – при большом изменении тока относительно несильно изменять напряжение. Стабисторы работают по тому же принципу, но при использовании прямого включения используются для стабилизации более низкого напряжения (менее 3 В).

Стабилизаторы напряжения этого типа ориентированы на работу с токами и напряжением диапазоном до нескольких сотен единиц. Чаще всего они применяются для питания приборов невысокого напряжения (в основном, содержащих транзисторы), потому как для высоковольтных приборов схема более усложнена. Чаще всего напряжение на выходе у полупроводниковых стабилизаторов не более 50 В.

По принципу действия все полупроводниковые стабилизаторы напряжения разделяются на следующие типы:

  • параметрические
  • компенсационные
  • комбинированные

Устройства на основе полупроводниковых диодов имеют строгие требования к поддержанию соответствующей рабочей температуры и при некоторых условиях нуждаются в обеспечении температурной компенсации (теплоотводе). Если же температура окружающей среды неизменна, полупроводниковые стабилизаторы могут функционировать без температурной компенсации.

Если напряжение на стабилитрон не соответствует рекомендуемому, он может выйти из строя (сгореть), поэтому для ограничения тока рядом дополнительно подключается резистор.

Полупроводниковые стабилизаторы имеют достаточный коэффициент усиления, поэтому обеспечивают приемлемую стабильность напряжения на выходе. Такое свойство позволяет их применять в интегральных микросхемах. Из преимуществ полупроводниковых стабилизаторов напряжения отметим бесшумную работу и высокую скорость регулирования напряжения.

Задачи по физике цепи и соединения на http://mirrorref.ru


1. Задачи по физике

2. Задачи всероссийской студенческой олимпиады по физике (в технических вузах)

3. Группа соединения трансформатора. Как выглядят и чем отличаются группы 11 и 12? Возможна ли параллельная работа трансформаторов с разными группами соединения?

4. Анализ паразитных связей через цепи управления и цепи питания

5. ТРОФИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СЕТИ. АВТОТРОФЫ И ГЕТЕРОТРОФЫ. СХЕМА ПРОСТОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕПИ В БИОГЕОЦЕНОЗЕ

6. Линейные электрические цепи постоянного тока. Расчёт линейной электрической цепи синусоидального тока с сосредоточенными параметрами при установившемся режиме

7. Тесты по физике

8. Шпаргалка по физике

9. Лекции по физике

10. Лабораторный практикум по физике