Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Контрольная работа - Технология концентрированного обучения - файл 1.doc


Контрольная работа - Технология концентрированного обучения
скачать (690 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc690kb.18.12.2011 07:55скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию

Российский государственный профессионально-педагогический университет

Кафедра профессионально-педагогических технологий

Контрольная работа

по дисциплине: «Педагогические технологии»


Выполнил:

студент гр. ЗЭМ-309С

А.А.Анчутин

Шифр зач. книжки:082302

Екатеринбург

2011

Содержание

1. Анализ учебно-методической литературы 4

Технология концентрированного обучения 4

2. Анализ учебного плана подготовки специалистов 6

Тематический план 6

Электроника 7

3. Структура учебного дня 8

4. Методическая разработка учебного блока 9

1. Лекция 9

2. Самостоятельная работа: 21

Машинное моделирование. 24

Проверочные вопросы по теории 3-фазных цепей. 28
^

1. Анализ учебно-методической литературы

Технология концентрированного обучения


Концентрированная технология – технология организации обучения, при котором в течение определенного промежутка времени осуществляется концентрация рабочего времени и энергии учебно-познавательной деятельности учащихся направленных на изучение одной или нескольких дисциплин объединенных межпредметными связями.

Цель состоит в повышении качества обучения и воспитания, учащихся путем создания оптимальной организационной структуры учебного процесса.

Признаки:

  • Ликвидация многопредметности учебного дня, недели, семестра.

  • Единовременная продолжительность изучения предмета или раздела учебной дисциплины

  • Непрерывность процесса познания и его целостность.

  • Наличие благоприятных условий для интеграции теории и практики, синтеза знаний и умений, сотрудничества всех участников процесса обучения.

  • Применение системы форм, методов и средств обучения адекватно реализующих целостный процесс познания.

В основе концентрированного обучения лежат специфические принципы вытекающие из самой природы новой организационной формы:

    1. Концентрация учебного материала во времени достигается за счет:

      • Малопредметности.

      • Введение учебного материала крупными блоками.

      • Оптимизация распределения учебного материала

    2. Интенсивности обучения достигается за счет:

      • Насыщенность видами и формами учебной работы.

      • Плотность общения.

    3. Учет психофизиологических особенностей учащихся достигается за счет:

      • Соответствие законам динамики работоспособности.

      • Учет законов восприятия и запоминания информации человеком.

Выделяются три модели обучения.

Модель I — изучение в течение определённого времени одного основного предмета.

Модель II — укрупнение одной организационной единицы — учебного дня. Количество изучаемых предметов в котором сокращается до одного-двух. В рамках учебной недели число дисциплин сохраняется в соответствии с учебным планом.

Модель III — укрупнение учебной недели. Количество предметов, запланированных на семестр (год), не меняется и соответствует учебному плану, но меняется структура учебной недели, в течение которой изучается не более двух-трёх дисциплин.
^ Преимущества концентрированного обучения:

  1. Построение учебного процесса обеспечивает преодоление разобщенности содержания и увязывает элементы обучения в единое целое.

  2. Обеспечивает восприятие, углубленное и прочное усвоение учащимися целостных завершенных блоков изучаемого материала.

  3. Благоприятное влияние на мотивацию учения.

  4. Благоприятный психологический климат (изначальный настрой на длительное взаимодействие друг с другом в процессе обучения).



^

2. Анализ учебного плана подготовки специалистов


Произведём анализ учебного плана подготовки специалистов по профессии «Электрогазосварщик» по предмету: «Электротехника». Данная предметная дисциплина изучается на I курсе, 1-2 семестр, 144 академических часа.

При расчете продолжительности изучения будем руководствоваться особенностями содержания и логикой усвоения материалам учащимися, общим числом отводимых на его изучение часов, наличием материально-технической базы и другими факторами.

Мы воспользуемся вторым вариантом первой модели концентрированного обучения, которое предусматривает однократное в течение нескольких недель учебного года изучение одного предмета.

В условиях обучения в профессиональных учебных заведениях, учебный день содержит 6 уроков или один учебный блок продолжительностью 6 часов, учащиеся будут изучать предмет: «Электротехника». Учащиеся будут изучать предмет 144/6 = 24 дня или 24/6 = 6 недель.


недели

1

2

3

4

5

6

Предметы учебного плана

Электротехника



^

Тематический план





Наименование разделов и тем

Количество аудиторных часов




всего

Лабораторной работы

Практические занятия

Введение.

2







Раздел 1. Электрические цепи постоянного тока

16

4

-

Тема 1.1 Электрическое поле

4

-

2

Тема 1.2 Электрические цепи постоянного тока

6

-

-

Тема 1.3 Законы Кирхгофа расчет электрических цепей

6

2

2

Раздел 2. Электромагнетизм и электромагнитная индукция

16

-

-

Тема 2.1 Магнитные цепи

8

-

2

Тема 2.2 Электромагнитная индукция

8

2

3

Раздел 3. Электрические цепи переменного тока

18

4

-

Тема 3.1 Однофазные электрические цепи синусоидального переменного тока.

10

8

-

Тема 3.2 Трехфазные электрические цепи

8

4

4

Раздел 4. Электрические измерения и электроизмерительные приборы

22

4

2

Тема 4.1 Виды и методы электрических измерений

4

-

-

Тема 4.2 Измерения в цепях постоянного и переменного тока низкой частоты

12

2

-

Тема 4.3 Методы и средства измерения магнитных величин

6

-

1

Раздел 5. Электрические машины

50

4

-

Тема 5.1 Трансформаторы. Назначение, устройство, основные параметры и принцип действия трансформатора

10

-

2

Тема 5.2 Трехфазные трансформаторы. Трансформаторы специального назначения. Автотрансформаторы

6

-

1

Тема 5.3 Асинхронные двигатели. устройство, принцип работы. Способы пуска асинхронных двигателей

8

-

1

Тема 5.4 Синхронные машины. синхронные двигатели и синхронные генераторы. Назначение, устройство, принцип работы

10

-

1

Тема 5.5 Машины постоянного тока. генератора и двигатели постоянного тока. способы пуска машин. Работа двигателей и генераторов постоянного тока.

16

-

1

Электроника


24

-

-

Раздел 6. Полупроводниковые приборы

13

-

-

Тема 6.1 Физические основы работы полупроводниковых приборов

5

-

2

Тема 6.2 Полупроводниковые приборы

8

-

1

Раздел 7. Электронные устройства

15

-

1

Тема 7.1 Выпрямители и стабилизаторы

7

-

1

Тема 7.2 Усилители

8

-

1

Всего по предмету.

144

34

28


^

3. Структура учебного дня


Основная идея концентрированного обучения заключается в том, что изучаемая тема не дробится на отдельные мелкие фрагменты, а дается целиком на лекционном занятии, затем повторно проводится через лабораторные и практические работы и, наконец, третий раз пропускается через память учащихся посредством контрольных заданий различного характера.
Структура учебного блока:


ЛЕКЦИЯ

^ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

ПРАКТИЧЕСКАЯ

РАБОТА

ЗАЧЕТ






2 часа

1 часа

2 час

1 час


Лекция: знакомство с целью и планом всего учебного блока и самой лекции. Материал, включающий в себя содержание нескольких обычных уроков, готовится заранее и оформляется в виде опорного конспекта. После ориентировки учащихся в предстоящей деятельности преподаватель проводит первое изложение учебного материала. Затем следует сжатое второе, а в конце лекции — третье, еще более концентрированное изложение основных вопросов. Таким образом, на лекции происходит восприятие учащимися целостного блока знаний и его первичное осмысление.

^ Самостоятельная работа: самостоятельная проработка учебника так, чтобы ответить на контрольные вопросы (работа в парах, группах, индивидуально). Цель: углубленное усвоение лекционного материала, его дальнейшее осмысление, формирование общеучебных умений: работа с книгой, выделение главного, составление плана, установление причинно-следственных связей и т.д.

^ Практическая работа: формирование умений применять новые знания на практике, закрепление знаний. Происходит не отсрочено по времени, а непосредственно после восприятия и осмысления.

Зачет: контроль и оценка степени усвоения основных понятий и ведущих идей, сформированности навыков работы, общеучебных и специальных умений. Активное при­менение самоанализа, взаимоконтроля, самоконтроля и самооценки.
^

4. Методическая разработка учебного блока

1. Лекция


Трехфазные электрические цепи

Основные понятия и определения

Трехфазная цепь является частным случаем многофазных систем электрических цепей, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и создаваемые общим источником энергии.

Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, принято называть фазой. Таким образом, понятие "фаза" имеет в электротехнике два значения: первое – аргумент синусоидально изменяющейся величины, второе – часть многофазной системы электрических цепей. Цепи в зависимости от количества фаз называют двухфазными, трехфазными, шестифазными и т.п.

Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике. Это объясняется рядом их преимуществ по сравнению как с однофазными, так и с другими многофазными цепями:

  • экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;

  • возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя;

  • возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного.

Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой ЭДС; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников (потребителей), которые могут быть как трехфазными (например, трехфазные асинхронные двигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).

Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину двух типов: турбогенератор и гидрогенератор. Модель трехфазного генератора схематически изображена на рис. 1.1.



Рис. 1.1

На статоре 1 генератора размещается обмотка 2, состоящая из трех частей или, как их принято называть, фаз. Обмотки фаз располагаются на статоре таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 2π/3, т.е. на 120°. На рис. 1.1 каждая фаза обмотки статора условно показана состоящей из одного витка. Начала фаз обозначены буквами A, B и C, а концы – X, Y, Z. Ротор 3 представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током обмотки возбуждения 4, расположенной на роторе.

При вращении ротора турбиной с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуктируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся друг от друга по фазе на 120° вследствие их пространственного смещения.

На схеме обмотку (или фазу) источника питания изображают как показано на рис. 1.2.

За условное положительное направление ЭДС в каждой фазе принимают направление от конца к началу. Обычно индуктированные в обмотках статора ЭДС имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе относительно друг друга на один и тот же угол 120°. Такая система ЭДС называется симметричной.



Рис. 1.2

Трехфазная симметричная система ЭДС может изображаться графиками, тригонометрическими функциями, векторами и функциями комплексного переменного.

Графики мгновенных значений трехфазной симметричной системы ЭДС показаны на рис. 1.3.

Если ЭДС одной фазы (например, фазы А) принять за исходную и считать её начальную фазу равной нулю, то выражения мгновенных значений ЭДС можно записать в виде

(3.1)

eA = Em sin ωt,
eB = Em sin (ωt - 120°),
eC = Em sin (ωt - 240°) = Em sin (ωt + 120°).



Из графика мгновенных значений (рис 1.3) следует

(3.2)

eA + eB + eC = 0

Комплексные действующие ЭДС будут иметь выражения:

(3.3)

ĖA = Em ej0° = Em (1 + j0),
ĖB = Em e-j120° = Em (-1/2 - j/2),
ĖC = Em e+j120° = Em (-1/2 + j/2).

Векторная диаграмма трехфазной симметричной системы ЭДС показана на рис 3.4а.



Рис. 1.4

На диаграмме рис. 1.4а вектор ĖA направлен вертикально, так как при расчете трехфазных цепей принято направлять вертикально вверх ось действительных величин. Из векторных диаграмм рис 1.4 следует, что для симметричной трехфазной системы геометрическая сумма векторов ЭДС всех фаз равна нулю:

(3.4)

ĖA + ĖB + ĖC = 0.

Систему ЭДС, в которой ЭДС фазы В отстает по фазе от ЭДС фазы А, а ЭДС фазы С по фазе – от ЭДС фазы В, называют системой прямой последовательности. Если изменить направление вращения ротора генератора, то последовательность фаз изменится (рис. 1.4б) и будет называться обратной.

Последовательность фаз определяет направление вращения трехфазных двигателей. Для определения последовательности фаз имеются специальные приборы – фазоуказатели.

В период зарождения трехфазных систем имелись попытки использовать несвязанную систему, в которой фазы обмотки генератора не были электрически соединены между собой и каждая фаза соединялась со своим приемником двумя проводами (рис. 1.5). Такие системы не получили применения вследствие их неэкономичности: для соединения генератора с приемником требовалось шесть проводов (рис. 1.5)



Рис. 1.5

Более совершенными и экономичными являются связанные цепи, в которых фазы обмотки электрически соединены между собой. Существуют различные способы соединения фаз трехфазных источников питания и трехфазных потребителей электроэнергии. Наиболее распространенными являются соединения "звезда" и "треугольник". При этом способ соединения фаз источников и фаз потребителей в трехфазных системах могут быть различными. Фазы источника обычно соединены "звездой", фазы потребителей соединяются либо "звездой", либо "треугольником".

^ Соединение фаз генератора и приемника звездой

При соединение фаз обмотки генератора (или трансформатора) звездой их концы X, Y и Z соединяют в одну общую точку N, называемую нейтральной точкой (или нейтралью) (рис. 1.6). Концы фаз приемников (Za, Zb, Zc) также соединяют в одну точку n. Такое соединение называется соединение звезда.



Рис. 1.6

Провода A-a, B-b и C-c, соединяющие начала фаз генератора и приемника, называются линейными, провод N-n, соединяющий точку N генератора с точкой n приемника, – нейтральным.

Трехфазная цепь с нейтральным проводом будет четырехпроводной, без нейтрального провода – трехпроводной.

В трехфазных цепях различают фазные и линейные напряжения. Фазное напряжение UФ – напряжение между началом и концом фазы или между линейным проводом и нейтралью (UA, UB, UC у источника; Ua, Ub, Uc у приемника).Если сопротивлением проводов можно пренебречь, то фазное напряжение в приемнике считают таким же, как и в источнике. (UA = Ua, UB = Ub, UC = Uc). За условно положительные направления фазных напряжений принимают направления от начала к концу фаз.

Линейное напряжение (UЛ) – напряжение между линейными проводами или между одноименными выводами разных фаз (UAB, UBC, UCA). Условно положительные направления линейных напряжений приняты от точек, соответствующих первому индексу, к точкам соответствующим второму индексу (рис. 1.6).

По аналогии с фазными и линейными напряжениями различают также фазные и линейные токи:

  • Фазные (IФ) – это токи в фазах генератора и приемников.

  • Линейные (IЛ) – токи в линейных проводах.

При соединении в звезду фазные и линейные токи равны

(1.5)

IФ = IЛ.

Ток, протекающий в нейтральном проводе, обозначают IN.

По первому закону Кирхгофа для нейтральной точки n(N) имеем в комплексной форме

(1.6)

İN = İA + İB + İC.



Рис. 1.7

В соответствии с выбранными условными положительными направлениями фазных и линейных напряжений можно записать уравнения по второму закону Кирхгофа.

(1.7)

ÚAB = ÚA - ÚB; ÚBC = ÚB - ÚC; ÚCA = ÚC - ÚA.

Согласно этим выражениям на рис. 1.7а построена векторная диаграмма, из которой видно, что при симметричной системе фазных напряжений система линейных напряжений тоже симметрична: UAB,UBC,UCA равны по величине и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120° (общее обозначение UЛ), и опережают, соответственно, векторы фазных напряжений UA, UB, UC, (UФ) на угол 30°.

Действующие значения линейных напряжений можно определить графи-чески по векторной диаграмме или по формуле (1.8), которая следует из треугольника, образованного векторами двух фазных и одного линейного напряжений:

UЛ = 2 UФ cos 30°

или

UЛ = UФ. (1.8)

Предусмотренные ГОСТом линейные и фазные напряжения для цепей низкого напряжения связаны между собой соотношениями:

UЛ = 660 В; UФ = 380 В;
UЛ = 380 В; UФ = 220 В;
UЛ = 220 В; UФ = 127 В.

Векторную диаграмму удобно выполнить топографической (рис. 1.7б), тогда каждой точке цепи соответствует определенная точка на диаграмме. Вектор, проведенный между двумя точками топографической диаграммы, выражает по величине и фазе напряжения между одноименными точками цепи.

^ Четырехпроводная цепь

Для расчета трехфазной цепи применимы все методы, используемые для расчета линейных цепей. Обычно сопротивления проводов и внутреннее сопротивление генератора меньше сопротивлений приемников, поэтому для упрощения расчетов таких цепей (если не требуется большая точность) сопротивления проводов можно не учитывать (ZЛ = 0, ZN = 0). Тогда фазные напряжения приемника Ua, Ub и Uc будут равны соответственно фазным напряжениям источника электрической энергии(генератора или вторичной обмотки трансформатора), т.е. Ua = UA; Ub = UB; Uc = UC. Если полные комплексные сопротивления фаз приемника равны Za = Zb = Zc, то токи в каждой фазе можно определить по формулам

(1.10)

İa = Úa / ^ Za; İb = Úb / Zb; İc = Úc / Zc.

В соответствии с первым законом Кирхгофа ток в нейтральном проводе

(1.11)

İN = İa + İb + İc = İA + İB + İC.

^ Симметричная нагрузка приемника

При симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке, когда Za = Zb = Zc, т.е. когда Ra = Rb = Rc = Rф и Xa = Xb = Xc = Xф, фазные токи равны по значению и углы сдвига фаз одинаковы

(1.12)

Ia = Ib = Ic = Iф = Uф / Zф,

(1.13)

φa = φb = φc = φ = arctg (Xф/Rф).

Построив векторную диаграмму токов для симметричного приемника (рис. 1.8), легко установить, что геометрическая сумма трех векторов тока равна нулю: İa + İb + İc = 0. Следовательно, в случае симметричной нагрузки ток в нейтральном проводе IN = 0, поэтому необходимость в нейтральном проводе отпадает.



Рис. 1.8

^ Несимметричная нагрузка приемника

При симметричной системе напряжений и несимметричной нагрузке, когда Za ≠ Zb ≠ Zc и φa ≠ φb ≠ φc токи в фазах потребителя различны и определяются по закону Ома

İa = Úa / ^ Za; İb = Úb / Zb; İc = Úc / Zc.

Ток в нейтральном проводе İN равен геометрической сумме фазных токов

İN = İa + İb + İc.

Напряжения будут Ua = UA; Ub = UB; Uc = UC, UФ = UЛ / , благодаря нейтральному проводу при ZN = 0.

Следовательно, нейтральный провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника при несимметричной нагрузке.

Поэтому в четырехпроводную сеть включают однофазные несимметричные нагрузки, например, электрические лампы накаливания. Режим работы каждой фазы нагрузки, находящейся под неизменным фазным напряжением генератора, не будет зависеть от режима работы других фаз.

Векторная диаграмма при несимметричной нагрузке приведена на рис. 1.9



Рис. 1.9

Трехпроводная электрическая цепь

Схема соединения источника и приемника звездой без нейтрального провода приведена на рис. 1.10.



Рис. 1.10

При симметричной нагрузке, когда Za = Zb = Zc = Zφ, напряжение между нейтральной точкой источника N и нейтральной точкой приемника n равно нулю, UnN = 0.

Соотношение между фазными и линейными напряжениями приемника также равно , т.е. UФ = UЛ / , а токи в фазах определяются по тем же формулам (3.12, 3.13), что и для четырехпроводной цепи. В случае симметричного приемника достаточно определить ток только в одной из фаз. Сдвиг фаз между током и соответствующим напряжением φ = arctg (X / R).

При несимметричной нагрузке Za ≠ Zb ≠ Zc между нейтральными точками приемника и источника электроэнергии возникает напряжение смещения нейтрали UnN.

Для определения напряжения смещения нейтрали можно воспользоваться формулой межузлового напряжения, так как схема рис 1.10 представляет собой схему с двумя узлами,

(1.14)

,

где: ^ Ya = 1 / ZaYb = 1 / ZbYc = 1 / Zc – комплексы проводимостей фаз нагрузки.

Очевидно, что теперь напряжения на фазах приемника будут отличаться друг от друга. Из второго закона Кирхгофа следует, что

(1.15)

Úa = ÚA - ÚnN; Úb = ÚB - ÚnN; Úc = ÚC - ÚnN.

Зная фазные напряжения приемника, можно определить фазные токи:

(1.16)

İa = Úa / Za = Ya Úa; İb = Úb / Zb = Yb Úb; İc = Úc / Zc = Yc Úc.

Векторы фазных напряжений можно определить графически, построив векторную (топографическую) диаграмму фазных напряжений источника питания и UnN (рис. 1.11).

При изменении величины (или характера) фазных сопротивлений напряжение смещений нейтрали UnN может изменяться в широких пределах. При этом нейтральная точка приемника n на диаграмме может занимать разные положения, а фазные напряжения приемника Úa, Úb и Úc могут отличаться друг от друга весьма существенно.



Рис. 1.11

Направление смещения нейтрали зависит от последовательности фаз системы и характера нагрузки.

Поэтому нейтральный провод необходим для того, чтобы:

  • выравнивать фазные напряжения приемника при несимметричной нагрузке;

  • подключать к трехфазной цепи однофазные приемники с номинальным напряжением в  раз меньше номинального линейного напряжения сети.

Следует иметь в виду, что в цепь нейтрального провода нельзя ставить предохранитель, так как перегорание предохранителя приведет к разрыву нейтрального провода и появлению значительных перенапряжений на фазах нагрузки.

^ Соединение фаз генератора и приемника треугольником

При соединении источника питания треугольником (рис. 1.12) конец X одной фазы соединяется с началом В второй фазы, конец Y второй фазы – с началом С третьей фазы, конец третьей фазы Z – c началом первой фазы А. Начала А, В и С фаз подключаются с помощью трех проводов к приемникам.



Рис. 1.12

Соединение фаз источника в замкнутый треугольник возможно при симметричной системе ЭДС, так как

(1.17)

ĖA + ĖB + ĖC = 0.

Если соединение обмоток треугольником выполнено неправильно, т.е. в одну точку соединены концы или начала двух фаз, то суммарная ЭДС в контуре треугольника отличается от нуля и по обмоткам протекает большой ток. Это аварийный режим для источников питания, и поэтому недопустим.

Напряжение между концом и началом фазы при соединении треугольником – это напряжение между линейными проводами. Поэтому при соединении треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению.

(1.18)

UЛ = UФ.

Пренебрегая сопротивлением линейных проводов, линейные напряжения потребителя можно приравнять линейным напряжениям источника питания: Uab = UAB, Ubc = UBC, Uca = UCA. По фазам Zab, Zbc, Zca приемника протекают фазные токи İab, İbc и İca. Условное положительное направление фазных напряжений Úab, Úbc и Úca совпадает с положительным направлением фазных токов. Условное положительное направление линейных токов İA, İB и İC принято от источников питания к приемнику.

В отличие от соединения звездой при соединении треугольником фазные токи не равны линейным. Токи в фазах приемника определяются по формулам

(1.19)

İab = Úab / ^ Zab; İbc = Úbc / Zbc; İca = Úca / Zca.

Линейные токи можно определить по фазным, составив уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов a, b и c (рис 1.12)

(1.20)

İA = İab - İca; İB = İbc - İab; İC = İca - İbc.

Сложив левые и правые части системы уравнений, (3.20), получим

(1.21)

İA + İB + İC = 0,

т.е. сумма комплексов линейных токов равна нулю как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке.
Симметричная нагрузка

При симметричной нагрузке

(1.22)

Zab = Zbc = Zca = Ze,

т.е. Zab = Zbc = Zca = Z, φab = φbc = φca = φ.

Так как линейные (они же фазные) напряжения UAB, UBC, UCA симметричны, то и фазные токи образуют симметричную систему

İab = Úab / ^ Zab; İbc = Úbc / Zbc; İca = Úca / Zca.

Абсолютные значения их равны, а сдвиги по фазе относительно друг друга составляют 120°.

Линейные токи

İA = İab - İca; İB = İbc - İab; İC = İca - İbc;

образуют также симметричную систему токов (рис.3.13, 3.14).



Рис. 1.13

На векторной диаграмме (рис. 1.14) фазные токи отстают от фазных напряжений на угол φ (полагаем, что фазы приемника являются индуктивными, т.е. φ > 0°). Здесь принято, что напряжение UAB имеет нулевую фазу. Из диаграммы следует, что любой линейный ток больше фазного в  раз. Линейный ток İA отстает по фазе от фазного тока İab на угол 30°, на этот же угол отстает İB от İbc, İC от İca.

Таким образом, при соединении треугольником действующее значение линейного тока при симметричной нагрузке в  раз больше действующего значения фазного тока и UЛ = UФ; IЛ =IФ.

При равномерной нагрузке фаз расчет трехфазной цепи соединенной треугольником, можно свести к расчету одной фазы.

Фазное напряжение UФ = UЛ. Фазный ток IФ = UФ / ZФ, линейный ток IЛ =IФ, угол сдвига по фазе φ = arctg (XФ / RФ).



Рис. 1.14
Общие замечания к расчету трехфазных цепей

1. При расчете трехфазных цепей исходят из предположения, что генератор дает симметричную систему напряжений. На практике несимметрия нагрузки практически не влияет на систему напряжений генератора в том случае, если мощность нагрузки мала по сравнению с мощностью генератора или сети электроснабжения.

2. Схема соединения обмоток трехфазного генератора не предопределяет схему соединения нагрузки. Так, при соединении фаз генератора в звезду нагрузка может быть соединена в звезду с нейтральным проводом, в звезду без нейтрального провода или, наконец, в треугольник.
^

2. Самостоятельная работа:


  1. Ответьте на вопросы:

  • Сколько соединительных проводов подходит к трехфазному генератору, обмотки которого соединены звездой?

Ответ:____________________________________________________

  • Обмотки трехфазного генератора соединены звездой. С чем соединен конец первой обмотки?

Ответ:____________________________________________________

  • Обмотки трехфазного генератора соединены треугольником. С чем соединено начало второй обмотки?

Ответ:__________________________________________________________________________________________________________________

  • Обмотки трехфазного генератора соединены треугольником. С чем соединено начало третьей обмотки?

Ответ: ___________________________________________________

  1. На рис. 25 изображена векторная диаграмма напряже­ний, образующих симметричную трехфазную систему: UА = Ub = UC. Напряжение фазы В изменяется по закону: Ub = 721sinwt. Определите выражения для мгновенных значе­ний UA и Uc.

Дано:____________________________________________________

Найти:____________________________________________________

Решение: _________________________________________________


Ответ:






  1. На рис. 26 изображена векторная диаграмма фазных и линейных напряжений трехфазной системы при соединении фаз звездой. Фазные напряжения изменяются по следующим зако­нам: Ub = 81sinwt; Uc = 81sin (cot + 2п/3); Ua = 81sin (cot 2п/3). Определите выражение для мгновенного значения линейного напряжения uab.







Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

  1. Активная симметричная трехфазная нагрузка соединена по схеме "треугольник". Линейное напряжение 100 В, фазный ток 5 А. Найдите потребляемую мощность.

Дано:______________________________________________________

Найти:_____________________________________________________

Решение:

Ответ:

  1. Симметричная нагрузка соединена звездой. Линейное на­пряжение равно 380 В. Чему равно фазное напряжение?

Ответ:

  1. Симметричная нагрузка трехфазной цепи соединена тре­угольником. Линейное напряжение равно 380 В. Чему равно фаз­ное напряжение?

Ответ:

  1. На рис. 27 изображена симметричная четырехпроводная трехфазная цепь. Полная мощность, потребляемая цепью, состав­ляет 10 кВт, а потребляемая реактивная мощность — 5,6 кВ А. Определите коэффициент мощности.







Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

  1. Напряжения UA, Ub, Uc образуют трехфазную систе­му. Мгновенное значение напряжения UA выражается форму­лой UA = 314sinwt. Напишите выражение для мгновенных зна­чений Ub и Uc и постройте векторную диаграмму в отведенном прямоугольнике.







Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

  1. Как изменится напряжение в симметричной трехфазной системе, изображенной на рис. 28, при обрыве фазы А, если до обрыва этой фазы uab = Ubc = uca = 220 В. Сопротивлением проводов пренебречь.







Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:______________________________________________________

3. Практическая работа

Машинное моделирование.

Для выполнения работы рекомендуется использовать программу Micro CAP v.9DEMO Задание 1. Симметричная нагрузка. Соединение по схеме «звезда» С использованием графического редактора введем и сохраним схему.







Номиналы RA, RB, RC выберем 1к (или 1е3). Номинал RN можно выбрать любым, например 1.

Источники можно выбрать из библиотеки программы 3PHASEA, 3PHASEB, 3PHASEC. Обратите внимание, что их частота установлена в 60 Гц и амплитуда в 154 В. Это американский стандарт частоты и действующего значения напряжения 110В. Поменяйте их на европейский стандарт: 50 Гц и 127 В (188 В). Проведём анализ схемы с помощью подпрограммы Transient. Время расчёта можно выбрать 30-40 мсек. На график выведем значения потенциалов в узлах 1, 2, 3, 4.







Задачи.

1. Убедитесь, что период колебаний при установленной частоте источника 50 Гц составляет 20 мс.

Сдвиг фаз между синусоидами должен составлять 6,66 мс (120°) Постройте потенциальную диаграмму напряжений. Примечание: Для построения на комплексной плоскости потенциальных диаграмм напряжения или векторных диаграмм токов нужно измерить амплитудные значения соответствующих гармонических сигналов, их период Т и измерить разность фаз между ними в размерности текущего времени t, а также выбрать порядок их следования. Коэффициент перерасчёта времени t (секунды) в радианы или градусы








2. На первый график выведите фазные напряжения v(1), v(1,2) и v(3). А на второй выведите линейные напряжения v(1,2), v(2,3), v(3,1).

Убедитесь, что фазное напряжение v(1) меньше линейного v(1,2) на
V3 (1,7), а также что линейные напряжения сдвинуты по отношению к фазным на 30°.






3. Рассчитайте максимальное значение мощности рассеиваемое в группе нагрузок RA при заданном максимальном значении напряжения фазы А (188 В). Выведите на график 1 значение мощности, рассеиваемое в RA - pd(ra), а на второй график напряжение фазы А.








Сравните рассчитанное Вами значение максимальной мощности с полученным значением из графиков. Обратите внимание, что частота изменения мощности 100 Гц Можете вывести на графики все фазные напряжения и мощности во всех группах нагрузки.

Обратите внимание, что суммарная мощность в нагрузке практически не изменяется.







Задание 2. Симметричная нагрузка. Соединение по схеме «треугольник». С использованием графического редактора введем и сохраним схему.






Отметим, что, в соответствии с принятой в программе методике расчета по узловым потенциалам, нам придётся заземлить один из узлов.

Номиналы RA, RB, RC выберем 1к (или 1е3). Номинал резисторов R1, R2, R3 установим на уровне 1 Ома.

Источники можно выбрать из библиотеки программы 3PHASEA, 3PHASEB, 3PHASEC, заменив амплитуду сигнала и частоту на европейский стандарт.

Источники теперь развивают линейное напряжение, что для сети 220/127В соответствует максимальному значению 312 В.

Проведём анализ схемы с помощью подпрограммы Transient. Время расчёта можно выбрать 30-40 мсек. На график выведем значения напряжений между узлами 0-1, 1-2, 2-0. Далее можно вывести значения линейных токов в резисторах R1,R2,R3, а также фазовых токов в резисторах RA,RB,RC.







Задачи.

  • Убедитесь, что период колебаний составляет 20 мс.

Сдвиг между синусоидами должен составлять 6,66 мс (120°) Постройте потенциальную диаграмму напряжений.

  • Выведите зависимости тока в линейном проводе фазы А (i(rl)), а также токи в нагрузках RA (i(l,2)) и RC (i(3,l)).

Для измерения токов в схеме «треугольник» преобразуйте схему к следующему виду Номинал резисторов Rl, R2, R3 установим на уровне l Ома

  • Постройте векторную диаграмму линейных токов и фазовых токов в нагрузке, на примере фазы А.

  • Рассчитайте максимальное значение мощности рассеиваемое в группе нагрузок RA при заданном максимальном значении напряжения фазы А (312 В). Выведите на график l значение мощности, рассеиваемое в RA - pd(ra), а на второй график напряжение между узлами 1,2.

3адание3. Отключение фазы А или обрыв в нагрузке RA при соединении по схеме «звезда» и при наличии нейтрали. Вернёмся к схеме из задания 1. Установим значение RA=1e6

Выведем значения: на 1 график - i(1,4), i(2,4), i(3,4), i(4,0) на 2 график - v(1,4), v(2,4), v(4)



4. Зачетная работа

Проверочные вопросы по теории 3-фазных цепей.

  1. Сколько источников используют в этих цепях?

  2. Какая разность фаз между сигналами источников?

  3. На сколько групп следует разбить нагрузку?

  4. Какие основные схемы используют для соединения источников и нагрузки?

  5. Сколько проводов используют для соединения источников и нагрузки?

  6. Что называется - Фазным напряжением?

Фазным током?

Линейным напряжением?

Линейным током?

  1. Каково соотношение между линейным и фазным напряжениями в схеме «звезда»?

  2. Каково соотношение между линейным и фазным токами в схеме «звезда»?

  3. Каково соотношение между линейным и фазным напряжениями в схеме «треугольник»?

  4. Каково соотношение между линейным и фазным токами в схеме «треугольник»?

  5. Какие напряжения используются в российских промышленных электросетях?

  6. Как расшифровать надпись на электрощите «380/220»? Каково минимальное количество выходных клемм в этом электрощите?

  7. У вас имеется нагрузка, рассчитанная на 220 В. Каким образом вы подключите её к сети в электрощите с надписью «380/220»?

  8. Какая мощность (полная, активная и реактивная) выделяется в нагрузке?

  9. Как определить мощность симметричной нагрузки, измерив линейные токи и напряжения в схеме «треугольник»?

  10. Как определить мощность симметричной нагрузки, измерив линейные токи и напряжения в схеме «звезда»?

  11. Каково соотношение между мощностями, выделяемыми в нагрузке, при её соединении по схемам «звезда» и «треугольник»?

  12. Напишите выражение для значения потенциала общей точки соединения групп нагрузок в схеме «звезда».

  13. Что называется симметричной нагрузкой?

  14. Каково значение напряжения смещения нейтрали при симметричной нагрузке?

  15. Нужен ли нейтральный провод, если вы включили в каждую фазу равное количество одинаковых электрических лампочек?

  16. Три одинаковых лампочки подключили к 3-фазной сети по схеме «звезда». Что с ними произойдёт, в случае: а) присутствия нейтрального провода; б) при отсутствии нейтрального провода, если:

Одна их них перегорела.

Одну из них замкнуло.

  1. На какое напряжение должны быть рассчитаны тепловыделяющие элементы при их подключении по схеме «треугольник» к электрощиту, на котором написано «380/220»?

  2. Электродвигатель рассчитан на работу в сети с линейным напряжением 380 В и его обмотки имеют раздельные выводы. Можно ли подключить его к 3-фазной сети 380/220 по схеме «звезда»? Что произойдёт в этом случае?

Список литературы

1. Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование схем эл.снабжения. М-2005

2. Данилов И.А. Иванов П.Н. Дидактические материалы по общей электротехнике с основами электроники.- М.: Высшая школа, 1987.

3. Данилов И.А. Иванов П.Н. общая электротехника с основами электроники.- М., 1991.

4. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники.- М., 1975.

5. Кацман М.И. Электрические машины.- М.: Высшая школа.

6. Сборник задач по электротехнике и основам электроники (под ред. В.Г. Герасимова).- М.: Высшая школа, 1987.


Скачать файл (690 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru