Основы электротехники (стр. 1 )

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Кемеровский государственный профессионально-педагогический колледж»

(ГОУ СПО КемГППК)

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Методические указания

по выполнению практических работ

для специальности

270802 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

 

Кемерово

2013

УДК –

ББК –

И -

ОДОБРЕНО ЦК дисциплин строительных и дизайна Протокол № ______ От «____»_________201___ г. Председатель ЦК ___________

СОСТАВЛЕНО на основе рабочей программы учебной дисциплины «Основы электротехники» Зам. директора по УВР ____________ «_____»________201____ г.

Основы электротехники: методические указания по выполнению практических работ основной профессиональной образовательной программы по специальности СПО 270802 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений.

/Кемерово: Изд-во Кемеровск. гос. проф.- пед. колледжа, 20с.

Составитель

, преподаватель технической механики

Рецензенты:

Рекомендовано к изданию учебно-методическим Советом колледжа

Протокол УМС № _____

от «____»___________201___г.

УДК –

ББК –

И –

©ГОУ СПО КемГППК,2013

©, составление 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение Перечень практических занятий Практическая работа № 1 Практическая работа № 2 Практическая работа № 3 Практическая работа № 4 Практическая работа № 5 Практическая работа № 6 Практическая работа № 7

4 5 6 9 13 16 19 23 27

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине «Основы электротехники» предназначены для студентов специальности 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений» Цель методических указаний - оказание помощи студентам в выполнении практических работ по дисциплине «Основы электротехники».

Настоящие методические указания содержат практические работы в объеме 14 часов, в соответствие с рабочей программой учебной дисциплины, разработанной на основании ФГОС -3, выполнение которых обеспечит реализацию требований Рабочей программы, «студент должен уметь, студент должен знать» и формирование общих и профессиональных компетенций специальности 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Цель выполнения практических работ - изучение основ расчета цепей постоянного и переменного тока и трехфазных цепей.

Задания практических работ направлены на формирование следующих компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ПК 2.1. Организовывать и выполнять подготовительные работы на строительной площадке.

ПК 2.2. Организовывать и выполнять строительно-монтажные, ремонтные и работы по реконструкции строительных объектов.

ПК 4.3. Выполнять мероприятия по технической эксплуатации конструкций и инженерного оборудования зданий.

В результате выполнения практических работ по дисциплине «Основы электротехники» студенты должны уметь:

-  читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок;

должен знать:

-  основы электротехники и электроники, устройство и принцип действия электрических машин и трансформаторов, аппаратуры управления электроустановками.

Методические указания содержат 7 практических работ. Каждая практическая работа предусматривает решение задач по вариантам (32 варианта задач по каждой теме). Приводится алгоритм решения типовой задачи. При выполнении практической работы студенты сначала решают типовую задачу вместе с преподавателем. Затем студенты самостоятельно решают подобную задачу по указанному преподавателем варианту с использованием данных методических указаний.

Перечень практических работ

№ п/п	Наименование и номер темы	Содержание практической работы	Кол-во часов
1	Тема 1.1 Электрическое и магнитное пoлe	Расчет эквивалентной емкости при смешанном соединении конденсаторов	2
2	Тема 1.2 Цепи постоянного тока	Расчет электрических цепей постоянного тока со смешанным соединением резисторов	2
3	Тема 1.3 Цепи переменного тока	Расчет цепей переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями	2
4	Расчет цепей переменного тока с активным и емкостным сопротивлениями	2
5	Тема 1.4 Трехфазные электрические цепи	Расчет трехфазных цепей при соединении приемников электроэнергии «звездой»	2
6	Расчет трехфазных цепей при соединении приемников электроэнергии «треугольником»	2
7	Тема 3.2 Электрические сети строительных площадок	Расчет и выбор сечения проводов по допустимому нагреву	2

Практическая работа № 1

Расчет эквивалентной емкости при смешанном соединении конденсаторов

Раздел 1. Основы электротехники

Тема 1.1. Электрическое и магнитное поле

Цель работы - закрепление теоретических знаний по теме «Электрическое и магнитное поле», формирование умения рассчитывать эквивалентную емкость конденсаторов при смешанном соединении.

В результате выполнения практической работы студент должен уметь: читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.

Средства обучения:

1. Электротехники и электроника для сред. проф. образования / [и др.]. – 2-е изд., стер. – М. : «Академия», 2004. – 320 с.

2. Зайцев, , электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / , . – 2-е изд., испр. – М. : «Академия», 2004. – 128 с.

3. Полещук, по электротехнике и электронике [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / . – М.: «Академия», 2004. – 224 с.

Учебно-методический материал по теме практической работы:

При последовательном соединении конденсаторы соединяются один за другим (например, на рис. 1.1 - C1 и C2). Эквивалентная(общая) емкость последовательно соединен­ных конденсаторов (С) определяется по формуле . Для двух конденсаторов .

Рис. 1.1 Последовательное Рис. 1.2 Параллельное Рис. 1.3 Смешанное

соединение соединение соединение

При параллельном соединении все положительно заряженные пластины конденсаторов присоединяются к одной точке цепи, а отрицательно заряженные – к другой точке (рис. 1.2). Эквивалентная емкость при параллельном соединении конденсаторов определяется по формуле: С = C1 + C2 + C3 …

Смешанное соединение конденсаторов – это соединение, при котором часть конденсаторов соединены последовательно, а часть – параллельно (рис. 1.3). Эквивалентная емкость последовательно соединенных кон­денсаторов C1 и C2: . Эквивалентная емкость параллельно соединенных конденса­торов С3 и С4: С34 = С3 + С4 . Эквивалентная емкость смешанного соединения .

Ход работы:

1.  Решение примера вместе с преподавателем.

2.  Самостоятельное решение задач студентами по вариантам.

Задача. Определить эквивалентную емкость конденса­торов C1 = 1 мкФ; C2 = 2 мкФ, C3 = 3 мкФ; C4 = 4 мкФ, C5 = 5 мкФ при смешанном соединении.

Пример решения задачи

Определить эквивалентную емкость четырех конденса­торов C1 = 2 мкФ; C2 = 6 мкФ, C3 = 1 мкФ; C4 = 2 мкФ при смешанном соединении (рис. 1.4).

Рис. 1.4

Решение

1) Определяем эквивалентную емкость последовательно соединенных кон­денсаторов C1 и C2:

2) Определяем эквивалентную емкость параллельно соединенных конденса­торов С3 и С4:

С34 = С3 + С4 = 1+2 = 3 мкФ

3)  Определяем эквивалентную емкость смешанного соединения:

.

Варианты схем для практической работы №1

Время на подготовку и выполнение:

подготовка 15 мин.;

выполнение 45 мин.;

оформление и сдача 30 мин.;

всего 1 час 30 мин.

Перечень объектов контроля и оценки

Наименование объектов контроля и оценки	Основные показатели оценки результата	Оценка
У1. Умение читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.	Определение способа соединения конденсаторов (последовательное или параллельное) и расчет эквивалентной емкости при смешанном соединении конденсаторов.	2 балла за 2 задачи (по 1 баллу за каждую задачу)

За правильное выполнение практической работы выставляется положительная оценка – 2 балл.

За не правильный ответ на вопросы выставляется отрицательная оценка – 0 баллов.

Практическая работа № 2

Расчет электрических цепей постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Раздел 1. Основы электротехники

Тема 1.2 Цепи постоянного тока

Цель работы - закрепление теоретических знаний по теме «Цепи постоянного тока», формирование умения рассчитывать электрические цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов.

В результате выполнения практической работы студент должен уметь: читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.

Средства обучения:

1. Электротехники и электроника для сред. проф. образования / [и др.]. – 2-е изд., стер. – М. : «Академия», 2004. – 320 с.

2. Зайцев, , электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / , . – 2-е изд., испр. – М. : «Академия», 2004. – 128 с.

3. Полещук, по электротехнике и электронике [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / . – М.: «Академия», 2004. – 224 с.

Учебно-методический материал по теме практической работы:

Последовательное соединение сопротивлений – это соединение, при котором сопротивления соединены один за другим без раз­ветвлений. При последовательном соединении через все сопротивления проходит один и тот же ток I, напряжение на зажимах цепи рав­но сумме напряжений на всех участках ее: U=U1 + U2 + U3, а эквивалентное (общее) сопротивление цепи R = R1 + R2 + R3

Параллельное соединение сопротивлений - это соединение, при котором один зажим каждого сопротивления присоединен к одной точке электрической цепи, а другой зажим каждого сопротивления присоединен к другой точке цепи (рис. 2.4). При параллельном соединении напряжение на всех сопротивлениях одинаково: U = U1 = U2 = U3… Ток в неразветвленной части цепи I = I1 + I2 + I3 + …

Рас. 3.4 Параллельное соединение

Токи на сопротивлениях определяются по закону Ома: , , , …

, где R – эквивалентное сопротивление цепи, определяется по формуле: Для двух параллельно соединенных сопротивлений эквивалентное сопротивление .

Смешанное соединение – это последовательно-параллельное соединение (например, рис. 2.1, а).

Мощность приемников электроэнергии определяется по формуле: Р = U×I

Энергия (W) – это мощность, расходуемая во времени: W = Р×t

Ход работы:

1. Решение примера вместе с преподавателем.

2. Самостоятельное решение задач студентами по вариантам.

Задача. Определить токи и напряжения всех участков цепи, если U = 220 В; R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом, R4 = 40 Ом, R5= 50 Ом Рассчитать мощность цепи и стоимость электроэнергии, израсходованной за 1 месяц круглосуточной работы, если 1 квт×ч стоит 2 рубля.

Пример решения задачи

Определить токи и напряжения всех участков цепи (рис. 2.1, а), если U = 240 В; R1 = 2,12 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 50 Ом. Рассчитать мощность цепи и стоимость электроэнергии, израсходованной за 8 часов работы, если 1квт×ч стоит 2,5 рублей.

а) б)

Рис. 2.1

Решение:

1) Определяем эквивалентное сопротивление:

®

Эквивалентное сопротивление R = R1 + R234 = 2,12 + 5,88 = 8 Ом.

2) Определяем ток в неразветвленной части цепи (рис. 2.1, б):

3) Определяем напряжения на участках цепи.

Напряжение на резисторе R1: U1 = R1× I1 = 2,12 × 30 = 63,6 В.

Напряжение на резисторах R2, R3 и R4 : U2 = U3 = U4 = U – U1 = 240 – 63,6 = 176,4В.

4) Определяем токи, протекающие через резисторы R2, R3 и R4:

, , .

5) Определяем мощность цепи Р = U×I = 240 × 30 = 7200 Вт = 7,2 кВт.

6) Определяем расход электроэнергии за 8 часов: W = Р×t = 7,2 × 8 = 57,6 кВт×ч.

7) Определяем стоимость электроэнергии 57,6 ×2,5 = 144 руб.

Варианты схем для практической работы №2

Время на подготовку и выполнение:

подготовка 15 мин.;

выполнение 45 мин.;

оформление и сдача 30 мин.;

всего 1 час 30 мин.

Перечень объектов контроля и оценки

Наименование объектов контроля и оценки	Основные показатели оценки результата	Оценка
У1. Умение читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.	Определение способа соединения резисторов (последовательное и параллельное) и расчет эквивалентного сопротивления при смешанном соединении резисторов; расчет токов, напряжения, мощности и расхода электроэнергии	За каждую рассчитанную характеристику – 1 балл. Итого 7 баллов.

За правильное выполнение практической работы выставляется положительная оценка – 7 баллов.

За не правильное выполнение практической работы выставляется отрицательная оценка – 0 баллов.

Практическая работа № 3

Расчет цепей переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями

Раздел 1. Основы электротехники

Тема 1.3 Цепи переменного тока

Цель работы - закрепление теоретических знаний по теме «Цепи переменного тока», формирование умения рассчитывать цепи переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями.

В результате выполнения практической работы студент должен уметь: читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.

Средства обучения:

1. Электротехники и электроника для сред. проф. образования / [и др.]. – 2-е изд., стер. – М. : «Академия», 2004. – 320 с.

2. Зайцев, , электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / , . – 2-е изд., испр. – М. : «Академия», 2004. – 128 с.

3. Полещук, по электротехнике и электронике [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / . – М.: «Академия», 2004. – 224 с.

Учебно-методический материал по теме практической работы:

В цепях переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями (рис. 3.1) напряжение на активном сопротивлении совпадает по фазе с током, а напряжение на катушке опережает ток на угол 90о. Общее напряжение (U) равно векторной сумме активного и индуктивного напряжений и его можно определить по теореме Пифагора:

j

j

j

j

Рис. 3.1 Рис. 3.2

Общее сопротивление определяется по теореме Пифагора: , Ом

Общая мощность определяется по теореме Пифагора: , ВА

Из треугольника напряжений UR = U×Cosj, UL = U×Sinj (рис. 3.2, а).

Из треугольника сопротивлений R = Z×Cosj, ОМ; XL = Z×Sinj, Ом (рис. 3.2, б).

Из треугольника мощностей Р = S×Cosj, Вт (Ватт); QL = S×Sinj, вар (рис. 3.2, в).

Ход работы:

1. Решение примера вместе с преподавателем.

2. Самостоятельное решение задач студентами по вариантам.

Задача. Начертить схему и рассчитать параметры, напротив которых в таблице 3.1 стоит знак «?».

Таблица 3.1 Исходные данные к практической работе № 3

Варианты	j	I, А	U, В	UR, В	UL, В	Z, Ом	R, Ом	XL, Ом	S, кВА	P, Вт	QL, вар
1	77	10	220	?	?	?	?	?	?	?	?
2	75	8	?	?	?	?	?	?	2,0	?	?
3	?	5	?	?	?	?	?	?	2,0	618	?
4	72	?	300	?	?	?	?	?	?	400	?
5	?	8	200	45	?	?	?	?	?	?	?
6	67	12	?	?	?	20	?	?	?	?	?
7	72	8	200	?	?	?	?	?	?	?	?
8	70	5	?	?	?	?	?	?	1,0	?	?
9	?	12	?	?	?	?	?	?	2,0	685	?
10	65	?	100	?	?	?	?	?	?	600	?
11	?	5	200	100	?	?	?	?	?	?	?
12	72	10	?	?	?	22	?	?	?	?	?
13	67	15	300	?	?	?	?	?	?	?	?
14	65	10	?	?	?	?	?	?	1,5	?	?
15	?	12	?	?	?	?	?	?	2,2	495	?
16	75	?	120	?	?	?	?	?	?	400	?

Пример решения задачи