Материал: Z815 Электротехника и электроника Контрольные задания

Министерство образования и науки Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

Институт холода и биотехнологий

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Учебно-методическое пособие

Санкт-Петербург 2012

УДК 621.3

Электротехника и электроника. Контрольные задания: Учеб.-метод. пособие / Н.А. Афанасьева, А.В. Дорошков, И.А. Ерофеева, А.В. Новотельнова. - СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2012. - 47 с.

Приведены исходные данные для расчета восьми задач контрольных работ, используемых для промежуточного контроля знаний студентов. В конце работы дан список литературы.

Пособие предназначено для самостоятельной работы студентов всех специальностей и направления бакалавриата заочной формы обучения.

Рецензент: кандидат техн. наук, доц. Ю.А. Рахманов

Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом Института холода и биотехнологий

В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в результате которого определены 12 ведущих университетов России, которым присвоена категория «Национальный исследовательский университет». Министерством образования и науки Российской Федерации была утверждена программа его развития на 2009-2018 годы. В 2011 году Университет получил наименование «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных техно­логий, механики и оптики».

© Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2012

© Афанасьева Н.А., Дорошков А.В., Ерофеева И.А., Новотельнова А.В., 2012

1. Общие методические указания к изучению курса

В соответствии с учебным планом курс «Электротехника и электроника» изучается студентами технологических специальностей ( 260202, 260204, 260504, 260301, 260303, 260302, 240902), специальностей техники пищевых производств (260601, 260602, 220301, 280201) на третьем курсе, а холодильных специальностей (140401, 140504, 190603) – на четвертом курсе. Для студентов, занимающихся по сокращенной форме, курс изучается на втором курсе.

Учебный план предусматривает:

– в период учебы выполнение двух контрольных работ для студентов технологического факультета и трех контрольных работ для остальных специальностей;

– в период учебной сессии – выполнение 4–6 лабораторных работ, сдачу зачета и экзамена.

Контрольные работы присылаются по мере их выполнения, но не позже чем за 10 дней до начала учебной сессии, причем только после зачета предыдущей контрольной работы, преподавателем проверяются последующие.

Перед проведением лабораторных работ со студентами проводятся обзорные лекции по темам, перечень которых указан в разд. 6.

Лекции и контрольные работы выполняются в соответствии с планом деканата. За полгода до сессии проводятся установочные лекции, на которых студентов знакомят с порядком ее проведения и выполнения контрольных работ.

Курс изучается студентами самостоятельно с помощью учебных пособий и учебников, перечень которых приводится ниже. Если при изучении какой-либо темы у студента возникают вопросы, то он может получить консультацию в письменной или устной форме на кафедре.

Изучение курса рекомендуется вести последовательно по темам, придерживаясь следующего порядка:

1. Внимательно ознакомиться с содержанием соответствующего раздела программы, относящегося к данной теме и методическими указаниями.

2. Изучить по учебнику или учебным пособиям необходимый материал. При изучении материала следует начинать с уяснения принципиальной сущности вопроса, а затем переходить к разбору его конкретных особенностей. Рекомендуется при проработке материала составлять краткие конспекты по каждой теме, записывая в них основные законы, определения, формулы, выводы. Просто читать учебник без конспектов – занятие малоэффективное.

3. После изучения литературы можно приступать к выполнению контрольных работ. Предварительно можно разобрать по сборнику задач решение по изученной теме и ответить на поставленные вопросы.

Студенты, обучающиеся по вечерней форме, изучают курс по специально разработанной на кафедре программе и выполняют контрольные работы по выбору преподавателя. Они сдают зачет и экзамен в установленное деканатом время.

При изучении курса рекомендуется пользоваться следующей литературой:

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М.: Высш. шк., 2002.– 540 с.

2. Афанасьева Н. А., Булат Л. П. Электротехника и электроника. Учеб. пособие. – СПб., СПбГУНиПТ, 2006. – 177 с.

3. Иванов И.И., Соловьев Г.И. Электротехника. – СПб., Москва, Краснодар, 2008. – 495 с.

4. Сборник задач по общей электротехнике и основам электроники / Под ред. В.С. Пантюшина. – М.: Высш. шк., 1979. – 283 с.

Литература [1, 2, 3] – основная, [4] – дополнительная.

2. Цель и задачи курса

Цель курса – изучение студентами-заочниками неэлектротехнической специальности основ электротехники и электроники.

В результате изучения дисциплины студенты должны

знать:

– методы расчета электрических цепей постоянного, однофазного и трехфазного переменного тока;

– свойства и работу полупроводниковых приборов;

– свойства и работу электроизмерительных приборов, измерения электрических величин;

– принцип действия, устройство, характеристики и свойства электрических машин;

уметь:

– разрабатывать технические задания на проектирование электрической части автоматизированной установки и автоматизации технологического процесса;

– квалифицированно руководить эксплуатацией электрооборудования автоматических установок по своей специальности;

– самостоятельно изучать научно-техническую информацию об электрических установках (заводские описания, патентную литературу, статьи); читать чертежи, схемы и т. д.

иметь представление:

– о физических процессах, происходящих в электрических и магнитных цепях;

– об электромагнетизме и расчете магнитных цепей;

– о назначении и выполнении функций основных узлов современного автоматизированного оборудования, содержащих электронные, полупроводниковые приборы и элементы автоматизации;

– о логических элементах и микропроцессорах;

– об основных особенностях, возможностях и взаимодействии электротехнических устройств и систем.

3. Методические указания к контрольным работам

Контрольные задания представляют собой расчетно-графиче-ские работы по важнейшим разделам программы. Прежде чем приступить к выполнению контрольных заданий, необходимо изучить соответствующие разделы курса, а также разобраться в задачах и примерах их решения, приведенных в рекомендуемом сборнике задач и методических указаниях кафедры (часть 2. «Примеры расчёта).

К контрольным заданиям, присланным на проверку, предъявляются следующие требования:

1. Работа должна быть написана чернилами; в тетради следует оставлять поля шириной не менее 3 см – для замечаний рецензента.

2. Схемы и векторные диаграммы надо вычерчивать с помощью чертежных принадлежностей.

3. Условия решаемых задач обязательно приводить полностью.

4. Решения задач сопровождать краткими объяснениями каждого этапа решения и подробными вычислениями.

5. При вычислении какой-либо величины словами указывать, какая величина вычисляется.

6. В процессе решения задач сначала привести формулы, лежащие в основе вычислений (в буквенном выражении), а затем, подставив соответствующие числовые значения, производить вычисления.

7. Указывать единицы измерения всех величин, как заданных в условиях задачи, так и найденных в результате ее решения.

8. При решении задач следует пользоваться единицами системы СИ.

9. Все вычисления рекомендуется проводить с помощью соответствующих компъютерных программ (например, «Mathcad» – для решения системы линейныъх уравнений). Результаты вычислений записывать с точностью до третьей значащей цифры.

10. Графики следует строить на миллиметровой (или клеточной) бумаге. При построении графиков значения аргументов принято откладывать по горизонтальной оси, а значения функции – по вертикальной. Ось абсцисс должна быть примерно равна оси ординат. Вдоль координатных осей наносить масштабные шкалы, деления которых должны быть равномерными и начинаться от нуля. Числовые значения подписывать против делений шкалы не очень часто, причем они должны быть кратными десяти или дольными от десяти.

11. Если контрольное задание при проверке не зачтено пре-подавателем, то все исправления должны быть сделаны студентами в той же тетради после подписи рецензента. Не разрешается вновь переделывать всю работу и делать исправления ошибок в первоначальном, проверенном рецензентом тексте. Исправленную работу студент должен выслать на новую проверку вместе с ранее проверенной и рецензией на неё.

12. Контрольные работы по курсу включают 50 вариантов. Вариант определяется двумя последними цифрами шифра студенческого билета. Если две последние цифры шифра более 50, то для определения варианта необходимо вычесть 50. Если предпоследняя цифра шифра – 0, то студент должен выполнить вариант, определяемый последней цифрой своего шифра.

13. Устанавливается следующий объем контрольных работ в зависимости от специальности, по которой обучается студент-заочник:

– студенты (спец. 260601, 260602, 220301, 280201) на 3 курсе (5 семестр) должны быть выполнены две контрольные работы: контрольная работа № 1 включает задачи 1, 2, 3; контрольная работа № 2 – задачи 5 и 6; в 6 семестре должна быть выполнена одна контрольная работа № 3 – задачи 7 и 8;

– студенты (спец. 260601, 220301), занимающихся по сокращенной форме, на 2-м курсе выполняется одна контрольная работа, включающая задачи: 1, 2, 7;

– студенты всех технологических специальностей на 3-м курсе в 6-м семестре, а также для студентов специальности экономики и экологического менеджмента (спец. 280200 и 280201) должны быть выполнены две контрольные работы: контрольная работа № 1 включает задачи 1, 2, 3; контрольная работа № 2 – задачи 4, 7 и 8;

– студенты технологических специальностей на 2-м курсе (сокращенная форма обучения) выполняется одна контрольная работа, включающая задачи 1, 2, 7;

–студенты холодильных специальностей – КТ и КВ (спец. 140401, 140504, 190603) на 4-м курсе (7-й семестр) должны быть выполнены 2 контрольные работы: контрольная работа № 1 включает задачи 1, 2, 3; контрольная работа № 2 – задачи 5 и 6; в 8-м семестре должна быть выполнена одна контрольная работа № 3 – задачи 7 и 8;

–студенты (спец. 140504), занимающихся по сокращенной форме на 2-м курсе, выполняется одна контрольная работа, включающая задачи 1, 2, 3.

14. Электрические схемы, соответствующие каждому варианту, выбирать из приложения.

Примеры расчета каждой задачи приводятся в методических указаниях «Электротехника и электроника» (Примеры расчета). Ч2.

4. Контрольные задачи Задача 1

Для электрической схемы, изображенной на рис. 1.1–1.50¹, по заданным в табл. 1 значениям сопротивлений и ЭДС: 1) составить систему уравнений, необходимых для определения токов по первому и второму законам Кирхгофа; 2) найти все токи, пользуясь методом контурных токов. 3) для проверки правильности решения составить баланс мощностей.

Задача 2

Для электрической схемы, изображенной на рис. 2.1–2.10, по заданным в табл. 2 параметрам цепи определить токи во всех ветвях. Составить баланс активных и реактивных мощностей, а также определить активную мощность, показываемую ваттметром. Для про-верки правильности решения построить векторную диаграмму токов на комплексной плоскости.

Задача 3

Для электрической схемы, изображенной на рис. 3.1–3.17, по заданным в табл. 3 параметрам цепи определить линейные и фазные токи, ток в нейтральном проводе (для четырехпроводной схемы), полную, активную и реактивную мощности каждой фазы и всей цепи.

Таблица 1