Методические указания к выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Югорский государственный университет

Кафедра физики и общетехнических дисциплин

Методические указания к выполнению

контрольной работы для студентов

заочной формы обучения

Дисциплина: Электротехника и электроника

Специальность: 80102 – Безопасность технологических процессов и производств

Курс: 3

Семестр: весенний

Учебный год:

2007

Содержание теоретического раздела дисциплины

1	Основы теорий линейных цепей Напряжение, ток, энергия, мощность, ВАХ, теория цепей. и Элементы электрической цепи, источники и потребители. Применение законов Ома, Кирхгофа к электрическим цепям. Цепи гармонического сигнала. Символический метод расчета линейных цепей. Преобразование электрических схем. Основные методы расчета сложных электрических цепей: метод узловых потенциалов, метод контурных токов, метод эквивалентного генератора. Энергетические соотношения в электрических цепях. Составление уравнений и алгоритмов анализа цепей на ЭВМ. Цепи со взаимной индуктивностью. Линейный трансформатор, свойства идеального трансформатора. Трехфазные цепи.
2	Магнитные цепи. Трансформатор. Машины постоянного и переменного тока.
3	Полупроводниковые элементы электроники Проводимость материалов, полупроводники, PN - переход, диоды (ВАХ, назначение, барьерная и диффузионная емкости, потенциальный барьер). Примеры применения: выпрямитель, стабилизатор U, вторичный источник питания и др. Биполярный транзистор, принцип усиления. Обратные связи. Стабилизация режима работы усилительного каскада. Устойчивость работы усилителей.

Разделы и темы, выносимые для самостоятельного освоения

№ раздела	Наименование разделов и тем, выносимых для самостоятельного освоения
1	Электрические измерения и приборы
2	Общая теория классического автогенератора гармонических колебаний. Стационарный режим. Условия баланса фаз и амплитуд.
3	Методы и средства автоматизации схемотехнического проектирования и анализа электронных схем. Ознакомление с практикой применения электронных пакетов: Mcad, EWB. Применение пакетов в лабораторных работах, расчетах индивидуальных заданий.
4	Основы цифровой электроники: элементы И, ИЛИ, НЕ. Триггеры, счетчики, шифраторы, элементы памяти
5	Источники вторичного электро питания
6	Электрооборудование строительства
7	Нелинейные цепи постоянного и переменного тока Примеры нелинейных элементов (н. э.). Дифференциальные и статические характеристики, инерционные и без инерционные элементы. Анализ преобразования сигналов графическим методом, преобразование спектра НЭ, нелинейные искажения.

2 Методические указания к выполнению контрольных работ

В весеннем семестре учебного года студент должен выполнить 1 контрольную работу.

Контрольные работы следует выполнять чернилами в школьной тетради, на обложке которой следует привести сведения по следующему образцу:

Контрольная работа своевременно передается студентом на факультет заочного обучения для проверки, рецензирования и оценки.

Если контрольная работа при рецензировании не зачтена, студент обязан внести необходимые изменения и представить работу на повторную рецензию.

Студент должен быть готов во время зачета или экза­мена дать пояснения по решению задач соответствующей контрольной работы.

Контрольная работа

Параметры задания выбираются по трехзначному индивидуальному номеру студента N = xxx (три последние цифры номера зачетной книжки):

1 - я цифра - строка из первой таблицы,

2 - я цифра - строка второй таблицы (или сигнал),

3 - я цифра - n схемы.

1. Считая, что индуктивная связь отсутствует, записать систему уравнений по законам Кирхгофа в мгновенной форме.

2. Привести комплексную схему замещения и рассчитать токи (без учета М) по методам: МКТ, МУП, наложения.

3. Составить баланс мощности.

4. Построить график i2(t).

5. Подключить двух лучевой осциллограф в схему таким образом, чтобы он измерял разность напряжений двух точек схемы, рассчитать сдвиг фаз этих напряжений и сравнить с измеренным.

6. Построить лучевую диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений.

7. Записать систему уравнений с учетом М и выражение для баланса мощности.

8. Выполнить «развязку».

Примечания:

1. В таблице заданы действующие значения ЭДС. Начальная фаза E1 равна 0, начальные фазы E2 или E3 равны y из таблицы;

2. Если в группе номера схем повторяются, то следующему десятку нужно добавить параллельно одной из ветвей источник тока J = 2 А с начальной фазой, равной 45 градусов.

3. Если в группе номера схем в третий раз повторяются, то следующему десятку нужно преобразовать один из источников эдс в эквивалентный источник тока.

Таблица 1

N	E1	E2	E3	y	R1	R2	R3	R4	R5	R6
В	В	В	Град	Ом	Ом	Ом	Ом	Ом	Ом
1	10	20	30	- 900	2	4	6	6	8	10
2	50	100	150	450	5	10	8	10	10	5
3	30	60	90	- 200	12	14	10	20	20	15
4	25	50	75	300	15	20	25	15	20	10
5	100	90	70	- 600	16	12	10	6	8	8
6	40	60	80	100	24	20	4	8	12	14
7	20	40	60	500	30	15	10	25	10	20
8	100	150	200	1000	40	20	15	0	30	25
9	30	50	100	1200	20	25	10	10	15	40
0	50	200	140	- 30°	10	25	45	30	50	5

Таблица 2

N	w	L1	L2	L3	C1	C2	C3	Примеч.
Рад/с	Г	Г	Г	мкФ	мкФ	МкФ	L1=L4 L2=L5 L3=L6 C1=C4 C2=C5 C3=C6 R=10 Ом
1	10	1,0	1,5	2,0	1000	5000		2000
2	100	0,2	0,3	0,25	250	500		200
3	200	0,4	0,1	0,2	500	100		200
4	250	0,3	0,6	0,8	200	100		400
5	200	0,1	0,1	0,1	200	400		200
6	400	0,05	0,1	0,05	250	25		50
7	500	0,03	0,1	0,2	400	80		20
8	1000	0,01	0,05	0,02	40	20		25
9	2000	0,01	0,03	0,01	25	50		100
0	300	0.6	0,4	1,5	100	60	40

Пример выполнения расчетной части контрольной работы и программа расчета на MCAD

приведена ниже. Здесь же показана экспериментальная схема варианта с показаниями измерительных приборов, подтверждающих правильность расчетов. Пояснительный текст дан как комментарий к лабораторной работе, которая будет выполняться на сессии.

Цель: Ознакомление с измерительной техникой, модифицированными методами расчета, с построением диаграмм.

2.1. Собрать схему, представленную на рисунке. Измерить действующие значения токов в ветвях, проверить первый закон Кирхгофа. Замечание: схема берется для своего варианта из контрольной работы. Осциллограф подключается в разные ветви. Осциллограф позволяет снимать зависимость напряжения на участке электрической цепи. На схеме приведен двух лучевой осциллограф, вид экрана которого показан на рисунке. Определив по осциллограмме сдвиг фаз между напряжениями в точках ветви, сравнить с расчетом. По двух лучевому отсчету рассчитать сдвиг фаз между напряжениями U51 и U21, который затем следует подтвердить в расчетной части лаб. работы.

2.2 Расчетную часть на МСАD провести методами: МКТ, МУП, методом наложения. Предварительно разметить узлы, контура, токи и т. п. Сравнить баланс, рассчитать сдвиг по фазе величин, которые измеряет осциллограф. Привести распечатку, сделать выводы (пример расчетного блока приведен ниже). Сравнить модули токов с показаниями приборов.

Для построения потенциальной диаграммы напряжений любого контура нужно рассчитать потенциалы всех точек, двигаясь от точки с известным потенциалом, т. е. здесь от заземленной точки, например:

f1 = 0; f 2 = f1 – I1 R1; f3 = f2 + jXc1 I1; f4 = f3 – jXL1 I1;

f5 = f4 + E1; f6 = f5 + jXc3 I3 ; f7 = f6 – E3; f8 = f7– I3 R3 .

(Потенциалы точек следует выводить на график комплексной плоскости в виде: Re[fk] – осьX, Јm [fk] – осьY).

Список основной рекомендуемой литературы:

1. , Немцов . - М., В. Ш., 2001 г.

2. , Татур и переходные процессы в электрических цепях. - М., В. Ш., 2001 г.

3. Баскаков цепи и сигналы. –М., В. Ш.,2003 г.

4. , Белоусов задач и упражнений по электротехнике и основам электроники. - М., В. Ш., 2001 г.

5. .М. Электротехника и электроника, лаб. практикум. - Томск, UFO-Press, 2003 г.

Список дополнительной литературы:

1. .М. Методические указания для самостоятельной работы студентов по курсу ” Электротехника и Электроника” , Ханты-Мансийск, РИЦ ЮГУ, 2005 г.

2. Информационно – измерительная техника и технологии, под ред. - В. Ш., 2002 г.

3. Сборник задач по теоретическим основам электротехники, под ред. - В. Ш.,2000 г.