ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ для специальности 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств» по дисциплине « Электротехника»

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ

для специальности 15.02.07 « Автоматизация технологических процессов и производств»

по дисциплине « Электротехника»

1. Электрическое поле. Основные свойства и характеристики: напряженность, напряжение, электрический потенциал. Графическое изображение электрического поля. Закон Кулона для расчета электрического поля точечных зарядов.

2. Электропроводность веществ: проводники, полупроводники, диэлектрики. Энергетические уровни. Применение материалов в электротехники.

3. Диэлектрики в электрическом поле. Виды пробоя.

4. Конденсаторы. Электрическая емкость. Применение конденсаторов. Виды конденсаторов.

1. Конденсаторы. Вычисление емкости плоского конденсатора.

2. Электростатические цепи. Последовательное соединение конденсаторов. Вывод эквивалентной емкости.

3. Электростатические цепи. Параллельное соединение конденсаторов. Вывод эквивалентной емкости.

4. Электростатические цепи. Смешанное соединение конденсаторов. Вывод эквивалентной емкости.

5. Явление электрического тока проводимости, его величина, плотность. Электрический ток в проводнике. Удельная электропроводность и удельное электрическое сопротивление. Электрическая проводимость и электрическое сопротивление. Явление сверхпроводимости.

6. Электрическое сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры.

7. Электрическая цепь и ее элементы. Классификация электрических цепей. Графическое изображение элементов по ГОСТу.

8. ЭДС источника электрической энергии. Мощность и кпд источника электрической энергии. Закон Ома для цепи с источником ЭДС. Закон Ома для участка цепи.

9. Энергия и мощность электрического тока. Уравнение баланса мощностей.

10. Преобразование электрической энергии в тепловую. Закон Джоуля-Ленца. Нагрев проводов. Выбор сечения проводов по допустимому току.

11. Электрические цепи с двумя источниками питания. Два режима работы источников ЭДС.

12. Законы Кирхгофа. Элементы электрических цепей: узел, ветвь, контур.

13. Цель расчета электрических цепей. Последовательное соединение приемников электрической энергии. Вывод эквивалентного сопротивления.

14. Цель расчета электрических цепей. Параллельное соединение приемников электрической энергии. Вывод эквивалентного сопротивления.

15. Цель расчета электрических цепей. Смешанное соединение приемников электрической энергии. Вывод эквивалентного сопротивления.

16. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока. Метод узловых и контурных уравнений. Обоснование метода.

17. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока. Метод наложения токов. Обоснование метода.

18. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока. Метод узлового напряжения. Обоснование метода.

19. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока. Метод контурных токов. Контурные токи и ЭДС. Обоснование метода.

20. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока. Метод преобразования эквивалентного треугольника в эквивалентную звезду сопротивлений. Обоснование метода.

21. Последовательное соединение источников ЭДС.

22. Параллельное соединение источников ЭДС.

1. Нелинейные электрические цепи постоянного тока. Преобразование нелинейных цепей к линейному виду. Элементы простейших нелинейных цепей.

1. Магнитное поле тока. Основные характеристики: магнитная индукция, напряженность, магнитный поток. Абсолютная и относительная магнитная проницаемость среды. Магнитная постоянная. Ферромагнитные материалы.

1. Намагничивающая сила. Графическое изображение магнитного поля. Магнитное поле кругового тока. Магнитное поле прямолинейного провода с током.

1. Магнитная цепь: определение, классификация. Однородные и неоднородные магнитные цепи.

1. Закон полного тока и его применение для расчета магнитных цепей. Магнитное напряжение. Цели и задачи расчета магнитных цепей.

1. Электромагнитная сила. Взаимодействие параллельных проводников стоками.

1. Закон Ома и законы Кирхгофа для магнитных цепей.

1. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции.

1. Переменный электрический ток: временная диаграмма , период, частота.

1. Переменный электрический ток: амплитуда, мгновенное значение, действующее и среднее значение.

1. Фаза. Сдвиг фаз.

1. Векторная диаграмма и ее построение.

1. Однофазные цепи переменного тока. Цепь с активным сопротивлением: ток, напряжение, активная мощность, векторная диаграмма.

1. Однофазные цепи переменного тока. Цепь с индуктивностью: ток, напряжение, индуктивное сопротивление, реактивная мощность, векторная диаграмма.

2. Однофазные цепи переменного тока. Цепь с емкостью: ток, напряжение, реактивная мощность, векторная диаграмма.

3. Однофазные цепи переменного тока. Цепь с последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности (реальная катушка): ток, напряжение, полная мощность, полное сопротивление, векторная диаграмма, треугольники сопротивлений и мощностей.

4. Однофазные цепи переменного тока. Цепь с последовательным соединением активного сопротивления и емкости: ток, напряжение, полная мощность, полное сопротивление, векторная диаграмма, треугольники сопротивлений и мощностей.

5. Однофазные цепи переменного тока. Цепь с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости. Индуктивный режим: ток, напряжение, полная мощность, полное сопротивление, векторная диаграмма, треугольники сопротивлений и мощностей.

6. Однофазные цепи переменного тока. Цепь с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости. Емкостной режим: ток, напряжение, полная мощность, полное сопротивление, векторная диаграмма. Треугольники сопротивлений и мощностей.

7. Однофазные цепи переменного тока. Общий случай последовательного соединения активных и реактивных сопротивлений: ток, напряжение, полная мощность, полное сопротивление, векторная диаграмма.

8. Резонанс напряжений. Условие резонанса. Добротность контура. Волновое сопротивление. Векторная диаграмма.

9. Разветвленная цепь переменного тока. Аналитический метод расчета.

10. Разветвленная цепь переменного тока. Метод проводимостей.

11. Резонанс токов. Условие резонанса. Резонансный контур. Добротность контура. Векторная диаграмма.

12. Коэффициент мощности: его значение и способы повышения.

13. Трехфазная система токов и напряжений. Трехфазная система ЭДС симметричная и несимметричная. Векторная диаграмма.

14. Трехфазная система токов и напряжений. Соединение обмоток генератора звездой: линейные и фазные напряжения и токи, нейтральный провод и его значение.

15. Трехфазная система токов и напряжений. Соединение обмоток генератора треугольником: линейные и фазные токи и напряжения.

16. Трехфазная система токов и напряжений. Соединение приемников электрической энергии звездой: линейные и фазные токи и напряжения. Нейтральный провод. Роль смещения нейтрали.

17. Трехфазная система токов и напряжений. Соединение приемников электрической энергии звездой: линейные и фазные токи и напряжения.

18. Периодические несинусоидальные токи в линейных электрических в цепях. Постоянная и переменная составляющие несинусоидального тока. Гармонические составляющие.

19. Переходные процессы в электрических цепях: причины возникновения. Первый и второй законы коммутации.

20. Четырехполюсники: определение, схемы. Активный и пассивный четырехполюсник. Уравнения, основные свойства.

Задачи к билетам

Билет № 1.

Составить систему уравнений для расчета цепи методом контурных токов.

Билет № 2

I = 18 А, с частотой f = 40 Гц, при этом полная мощность S = 546 ВА, реактивная мощность Q = 285 вар. Начертить схему цепи, определить параметры катушки, коэффициент мощности cos . Построить треугольники сопротивлений и мощностей в масштабе.

Билет № 3.

Дано: R X R X

I=4A

R1 =R2=4 Oм

Хl=4 Ом

Хc=10 Ом

Определить: полное сопротивление цепи Z, действующие значения напряжений U, Ua,Ul, Uc,мощности P, Q, S.

Построить векторную диаграмму в масштабе.

Билет № 4.

Три одинаковые катушки индуктивности, соединенные по схеме треугольник, подключены к симметричной трехфазной сети с линейным напряжением Uлин = 127 В, частотой f = 50 Гц, активной мощностью Р =2,7 кВт, линейным током Iлин = 15 А. Определить индуктивность и активное сопротивление катушек, коэффициент мощности cos ,полную потребляемую мощность нагрузки S.

Билет № 5.

На проводник с током длиной 2 м, помещенный в магнитное поле перпендикулярно его силовым линиям, действует электромагнитная сила 3 Н. Определить ток в проводнике, если магнитная индукция поля В=0,15 Тл.

Билет № 6.

Аналитические выражения переменного тока и напряжения имеют вид:

i=14,1sin ( wt-30), u=155sin(wt+60).

Определить показания амперметра и вольтметра, включенных в цепь, полное сопротивление потребителя.

Билет № 7.

С какой силой будет действовать магнитное поле на находящийся в воздухе проводник длиной 10 м, по которому течет ток 20 А, если напряженность поля 8000 А / м? Проводник расположен под углом 0 ; 45 ; 60 к силовым линиям поля.

Билет № 8.

Чему равна емкость плоского конденсатора с пластинами диаметром 10 мм, если расстояние между пластинами 0,01 мм. А относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика 2,4? Какой материал используется в качестве диэлектрика?

Билет № 9.

Переменные величины заданы аналитическими выражениями

i=5 sin1000t, u=127sin(1000t-90).

Определить период Т, частоту f, действующие значения тока и напряжения I,U,начальную фазу тока и напряжения , угол сдвига фаз между ними. Построить векторную диаграмму в масштабе. Начертите схему цепи, которой может принадлежать такая векторная диаграмма?

Билет № 10

Какова абсолютная магнитная проницаемость ферромагнитного материала, если магнитная индукция в нем 1,5 Тл при напряженности магнитного поля 2250А / м? рассчитать относительную магнитную проницаемость материала.

Билет № 11.

К параллельно соединенным конденсаторам С1 = С2 = 4 мкФ последовательно включен конденсатор с емкостью С3 = 8 мкФ. Начертить схему цепи и определить общую емкость соединения.

Билет № 12.

Во сколько раз необходимо изменить время прохождения тока через проводник, чтобы выделившееся количество тепла Q осталось прежним, если ток I уменьшить в 3 раза?

Билет № 13.

Билет № 14.

Определить емкость плоского конденсатора, если площадь пластин S = 240 см, расстояние между обкладками d = 5 мм, в качестве диэлектрика используется парафинированная бумага e = 2.

Билет № 15.

Напишите аналитическое выражение для переменного тока i в цепи с одной емкостью, если емкостное сопротивление Хc=50 Ом и аналитическое выражение переменного напряжения

u = 50 sin ( w t –П/2 ) В.

Билет № 16.

К катушке индуктивности , активное сопротивление которой очень мало и им можно пренебречь, приложено переменное напряжение с частотой f = 100 Гц и действующим значением U = 50В при амплитудном значении тока Imax = 2.5 А. Определить индуктивность L катушки.

Билет № 17.

На провод обмотки электрического двигателя при токе 20 А действует электромагнитная сила F = 1 Н. Определить магнитную индукцию В, если активная длина провода l = 20 см.

Билет № 18.

Проводник длиной l = 20 м с током I = 20 А помещен в однородное магнитное поле с магнитной индукцией В=0.5 Тл. Определить электромагнитную силу, если проводник расположен вдоль линий поля.

Билет № 19.

К источнику переменного тока с частотой f и напряжением U подключена нагрузка, состоящая из последовательно включенных активного сопротивления R, индуктивности L и емкости С. как изменится ток I в цепи при неизменном напряжении, если:

1. частоту источника увеличить в 2 раза;

2. частоту источника уменьшить в 2 раза;

3. подключить к источнику постоянного тока?

Билет № 20.

Определить ЭДС электромагнитной индукции, если проводник длиной 0,3 м перемещается под углом 45 градусов в магнитном поле с магнитной индукцией В=12 Тл со скоростью 25 м/с.

Билет № 21.

Сколько пластин площадью S = 0,01 м надо соединить параллельно, чтобы получить конденсатор емкостью 0.1 мкФ, если в качестве диэлектрика применена лакоткань толщиной 0.05 мм с диэлектрической проницаемостью e =5?

Билет № 22.

Переменные величины тока и напряжения заданы аналитическими выражениями

i= 12,5 sin ( wt+ 45)

u=220 sin ( wt –45).

Определить амплитудные значения тока Imax и напряжения U max, действующие значения I, U, начальную фазу тока и напряжения, угол сдвига фаз между током и напряжением по величине и знаку. Изобразить ток и напряжение векторами в масштабе.

Билет № 23.

Определить емкости С1 и С2, если эквивалентная емкость последовательного соединения этих конденсаторов Сэ =18 мкФ, напряжение U = 450 В, падение напряжения на первом конденсаторе U1 = 150 В?

Билет № 24.

Известно, что действующее значение переменного тока I= 4A, сопротивления R1= R2 =4Ом. Написать комплексные выражения сопротивлений цепи, определить полное сопротивление цепи Z , полное напряжение U. Построить векторную диаграмму в масштабе.

R 1 X c1 R 2 Xl 2

Билет № 25.

Между двумя зарядами Q1 =22*10 Кл и Q2=5*10 Kл Помещён электрокартон (е=5). Определить расстояние между зарядами, если кулоновская сила взаимодействия F=0.8 H

Билет № 26.

Конденсаторы C1=0,18мкФ, С2=0,7мкФ, С3=0,12мкФ, С4=0,5 мкФ соединены параллельно. Определить эквивалентную ёмкость соединения.

Билет № 27.

Определить длину провода диаметром d=0,5 мм для нагревательного элемента, если при напряжении U=220B сила тока, протекающего через провод, I=6,5А. Провод выполнен из фехрали.

Билет № 28.

Сопротивления R1=10 Ом, R2=50 Ом,R3=20 Ом, R4=25 ом соединены параллельно. Определить полное сопротивление соединения Rэ и общую проводимость g э.

Билет № 29.

Напряжение на зажимах источника, нагруженного сопротивлением R=250 Ом, U=4,5В. Определить внутреннее сопротивление источника r0, если без нагрузки напряжение составляет 4,77 В.

Билет № 30.

Составить систему уравнений для расчёта цепи постоянного тока методом узловых и контурных уравнений.

R2

E1

r01 E2 r02 R3

R1 R4

Билет № 31.

Сопротивление провода при температуре Q1 =20 C равно R1 =500 Ом. При повышении температуры до Q2 = 280 С сопротивление стало R 2=500.8 Oм. Определить температурный коэффициент сопротивления и материал, из которого изготовлен провод.

Билет № 32.

Общая ёмкость трёх последовательно соединенных конденсаторов Сэ =0,08 мкФ. Определить ёмкость С 3, если С1 =0,2 мкФ , С2 =0,4 мкФ.