Экзаменационные билеты по электротехнике в маи. Билеты экзаменационные по электротехнике

Министерство образования Московской области

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Комплект контрольно-оценочных средств

для оценки освоения итоговых образовательных результатов

учебной дисциплины

УД

основной профессиональной образовательной программы

по специальности среднего профессионального образования

по программе базовой подготовки

Серпуховский р-н

пос. Большевик

Разработчики:

Тимофеев, А.В., преподаватель ГАПОУ МО «ГК».

I. Паспорт комплекта контрольно-оценочных средств учебной дисциплины

ОП.02 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

1.1. Область применения

Комплект контрольно-оценочных средств предназначен для проверки результатов освоения умений и усвоение знаний по общеобразовательной дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника основной профессиональной образовательной программы по специальностям: 15.02.12 Монтаж, техническое обслуживание и ремонт промышленного оборудования (по отраслям), в части овладения знаниями и умениями.

Комплект контрольно-оценочных средств позволяет оценивать:

Профессиональные и общие компетенции	Показатели оценки результата	Средства проверки (№№ заданий, место, время, условия их выполнения)
ПК 1.1. Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.		Раздел 1. «Электрическое поле» Раздел 2. «Магнитное поле» Раздел 3. «Постоянный ток» Текущий контроль в форме: Защиты практических работ; Тестирования, Защита лабораторных работ; Контрольных работ по темам. Рубежный контроль в форме самостоятельных работ Итоговый контроль в форме: Экзамена
ПК 1.2. Организовывать и выполнять техническое обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования.	Подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками; Правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи движения технологических машин и аппаратов; Рассчитывать параметры электрических, магнитных цепей; Снимать показания электроизмерительных приборов и приспособлений и пользоваться ими; Собирать электрические схемы;	Раздел 3.» Постоянный ток» Раздел 4. «Переменный однофазный ток» Раздел 5. «Переменный трехфазный ток» Текущий контроль в форме: Защиты практических работ; Тестирования, Защита лабораторных работ; Контрольных работ по темам. Рубежный контроль в форме самостоятельных работ Итоговый контроль в форме: Экзамена
ПК 1.3. Осуществлять диагностику и технический контроль при эксплуатации электрического и электромеханического оборудования.	Подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками; Правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи движения технологических машин и аппаратов; Рассчитывать параметры электрических, магнитных цепей; Снимать показания электроизмерительных приборов и приспособлений и пользоваться ими; Собирать электрические схемы;	Раздел 3.» Постоянный ток» Раздел 4. «Переменный однофазный ток» Раздел 5. «Переменный трехфазный ток» Текущий контроль в форме: Защиты практических работ; Тестирования, Защита лабораторных работ; Контрольных работ по темам. Рубежный контроль в форме самостоятельных работ Итоговый контроль в форме: Экзамена
ПК 2.1. Организовывать и выполнять работы по эксплуатации, обслуживанию и ремонту бытовой техники.	Подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками; Правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи движения технологических машин и аппаратов; Снимать показания электроизмерительных приборов и приспособлений и пользоваться ими; Собирать электрические схемы;	Раздел 3.» Постоянный ток» Раздел 4. «Переменный однофазный ток» Раздел 5. «Переменный трехфазный ток» Текущий контроль в форме: Защиты практических работ; Тестирования, Защита лабораторных работ; Контрольных работ по темам. Рубежный контроль в форме самостоятельных работ Итоговый контроль в форме: Экзамена
ППК 2.2. Осуществлять диагностику и контроль технического состояния бытовой техники.	Подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками; Рассчитывать параметры электрических, магнитных цепей; Снимать показания электроизмерительных приборов и приспособлений и пользоваться ими;	Раздел 3.» Постоянный ток» Раздел 4. «Переменный однофазный ток» Раздел 5. «Переменный трехфазный ток» Текущий контроль в форме: Защиты практических работ; Тестирования, Защита лабораторных работ; Контрольных работ по темам. Рубежный контроль в форме самостоятельных работ Итоговый контроль в форме: Экзамена
ПК 2.3. Прогнозировать отказы, определять ресурсы, обнаруживать дефекты электробытовой техники.	Подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками; Снимать показания электроизмерительных приборов и приспособлений и пользоваться ими; Собирать электрические схемы;	Раздел 1.»Электрическое поле» Раздел 2.»Магнитное поле» Раздел 3.» Постоянный ток» Раздел 4. «Переменный однофазный ток» Раздел 5. «Переменный трехфазный ток» Текущий контроль в форме: Защиты практических работ; Тестирования, Защита лабораторных работ; Контрольных работ по темам. Рубежный контроль в форме самостоятельных работ Итоговый контроль в форме: Экзамена
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.	Проявлять интерес к будущей профессии. Знание значения электротехники в профессиональной деятельности и при освоении профессиональной образовательной программы;
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.	Выбор и применение методов и способов решения профессиональных задач;	Оценка по результатам наблюдения за поведением в процессе освоения дисциплины и выполнения работ на практических занятиях, зачете.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.	Осуществлять самоанализ рабочей ситуации и корректировать результаты собственной работы;	Оценка по результатам наблюдения за поведением в процессе освоения дисциплины и выполнения работ на практических занятиях, зачете.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.	Умение решать стандартные и нестандартные задачи.	Оценка по результатам наблюдения за поведением в процессе освоения дисциплины и выполнения работ на практических занятиях, зачете.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.	Умение работать на автоматизированных сборочных линиях.	Оценка по результатам наблюдения за поведением в процессе освоения дисциплины и выполнения работ на практических занятиях, зачете.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.	Умение четко выполнять действия, приемы при выполнении производственных работ;	Оценка по результатам наблюдения за поведением в процессе освоения дисциплины и выполнения работ на практических занятиях, зачете.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.	Применение для решения задач: законов электротехники, свойства электрического и магнитного полей, преобразование формул и составление и упрощение схем.	Оценка по результатам наблюдения за поведением в процессе освоения дисциплины и выполнения работ на практических занятиях, зачете.
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.	Применение знаний электротехники при решении прикладных задач в области профессиональной деятельности;	Оценка по результатам наблюдения за поведением в процессе освоения дисциплины и выполнения работ на практических занятиях, зачете.

1.1.2. Освоение умений и усвоение знаний

Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания)	Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
Умения:
Подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками; Правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи движения технологических машин и аппаратов; Рассчитывать параметры электрических, магнитных цепей; Снимать показания электроизмерительных приборов и приспособлений и пользоваться ими; - собирать электрические схемы;	Текущий контроль: Практические занятия, Лабораторные работы, Презентации, Просмотр учебных фильмов, анализ видеоинформации, Технический диктант, Работа с технической нормативной информацией, Рубежный контроль: Тестирования, Самостоятельные работы, Лабораторные работы, Контрольные работы. Итоговый контроль:
Знания:	Текущий контроль: Практические занятия, Лабораторные работы, Презентации, Просмотр учебных фильмов, анализ видеоинформации, Выполнение тестовых заданий, Технический диктант, Работа с технической нормативной информацией, Самостоятельное решение задач. Рубежный контроль: Тестирования, Самостоятельные работы, Лабораторные работы, Контрольные работы. Итоговый контроль:
Классификацию электронных приборов, их устройство и область применения; Методы расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных цепей; Основные законы электротехники; Основные правила эксплуатации электрооборудования и методы измерения электрических величин; Основы теории электрических машин, принцип работы типовых электрических устройств; Основы физических процессов в проводниках, полупроводниках и диэлектриках; Параметры электрических схем и единицы их измерения; Принципы выбора электрических и электронных устройств и приборов; Принципы действия, устройство, основные характеристики электротехнических и электронных устройств и приборов; Свойства проводников, полупроводников, электроизоляционных, магнитных материалов; Способы получения, передачи и использования электрической энергии; Устройство, принцип действия и основные характеристики электротехнических приборов; Характеристики и параметры электрических и магнитных полей
Использовать приобретенные знания и умения в практической и профессиональной деятельности, повседневной жизни.	Итоговый контроль:

Система контроля и оценки освоения программы учебной дисциплины ОП.02 Электротехника и электроника

Форма итоговой аттестации – экзамен. Экзамен производится после 4-го семестра (окончания дисциплины). Обязательной формой аттестации по дисциплине является экзамен, который представляет собой форму независимой оценки результатов обучения. Экзамен проверяет готовность обучающегося к выполнению указанного вида профессиональной деятельности и сформированности у него компетенций, определенных в разделе «Требования к результатам освоения ОПОП» ФГОС СПО.

Итогом проверки является выставление оценки «5» - отлично; «4»- хорошо, «3»-удовлетворительно».

Обучающиеся устно отвечают на вопросы и решают задачу. Максимальное время выполнения задания – 30 минут.

Критерии оценки за ответ:

Оценка «отлично» выставляется при правильном и полном ответе на 90-100%;

Оценка «хорошо» выставляется при правильном полном ответе ответе на 90-70%;

Оценка «удовлетворительно» выставляется при правильном полном ответе ответе на 70-50%;

Оценка «неудовлетворительно» выставляется при полном непонимании вопроса.

Критерии оценки на дополнительные вопросы:

Оценка «отлично» выставляется при правильном ответе на вопрос.

Оценка «хорошо» выставляется, если при ответе на вопрос допущены неточности.

Оценка «удовлетворительно» выставляется, если в ответе допущено непонимание отдельных элементов текста, не влияющих на понимание текста.

Оценка «неудовлетворительно» выставляется, если в ответах смысловые ошибки, неточности, потеря информации.

Критерии оценки за решение задачи:

Оценка «отлично» выставляется при правильном решении задачи.

Оценка «хорошо» выставляется, если при решении задачи допущены неточности.

Оценка «удовлетворительно» выставляется, если в решении задачи допущены неточности в вычислениях и преобразованиях исходной формулы.

Оценка «неудовлетворительно» выставляется, если в решении задачи смысловые ошибки, неточности, потеря информации.

Оценки по заданию суммируются, выставляется средний балл.

1.2.1.Формы аттестации по ОП при освоении учебной дисциплины

ОП.02 Электротехника и электроника

Дисциплина, разделы и темы	Форма аттестации
ОП.02 Электротехника и электроника	Экзамен
Разделы и темы. Самостоятельные работы. Лабораторные работы. Контрольные работы по разделам. Тестирование Технический диктант	Накопительная система оценок по теоретической части разделов дисциплины. Накопительная система оценок по самостоятельным работам. Накопительная система оценок по лабораторным работам. Накопительная система оценок по контрольным работам. Проверочная работа. Проверочная работа

1.2.2. Организация контроля и оценки освоения программы учебной дисциплины ОП.02 Электротехника и электроника

Итоговый контроль освоения вида профессиональной деятельности ОП.02 «Электротехника и электроника» осуществляется на экзамене.

Условием допуска к экзамену является положительная итоговая оценка по всем разделам теоретической части дисциплины, по лабораторным работам и промежуточному контролю.

Промежуточный контроль освоения дисциплиныявляется проверочной работой и накопительной системы оценок по всем разделам дисциплины.

Экзамен проводится в виде устного ответа на вопросы билета и решение задачи. Условием положительной аттестации на экзамене является положительная оценка освоения всех общих и профессиональных компетенций по контролируемым показателям знаний и умений.

При отрицательном освоении умений и усвоении знаний хотя бы по одной из компетенций принимается решение – не освоены общие и профессиональные компетенции обучающихся дисциплине.

Предметом оценки освоения дисциплины являются умения и знания. Зачет по дисциплине проводится с учетом результатов текущего контроля (накопительная система оценивания по разделам и темам), промежуточного контроля.

2. КОМПЛЕКТ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ СФОРМИРОВАННОСТИ ОБЩИХ КОМПЕТЕНЦИЙ ПО дисциплине

ОП.02 «Электротехника и электроника »

2.1. Комплект материалов для оценки сформированности общих компетенций по дисциплине с последовательностью выполнения заданий.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЭКЗАМЕНУЮЩИХСЯ СФОРМИРОВАНЫ В БИЛЕТЫ: 2 теоретических вопроса и задача, количество билетов - 26 Оцениваемые компетенции: ОК 1 - 5, 7 - 9 ПК 1.1 - 1.3, 2.1 - 2.3 Условия выполнения задания. Для решения типовых заданий требуется аудитория (кабинет), оснащенная по профилю дисциплиныОП.02. «Электротехника и электроника» Во время экзамена допускается использование, справочной литературы. Вопросы билетов 1. Электрическое поле, взаимодействие зарядов, напряженность электрического поля, закон Кулона. Потенциал. Разность потенциалов, напряжение. 2. Электрическая емкость. Расчет. 3. Электропроводимость. Классификация веществ по степени электропроводимости. Электрический ток, ЭДС, напряжение, эл. сопротивление. 4. Резисторы. Электрический ток в вакууме, электрический ток в полупроводниках. 5. Электрическая цепь, основные и вспомогательные элементы. Электрическая работа и мощность. Преобразование электрической энергии в тепловую. Закон Джоуля-Ленца. 6. Режимы работы электрической цепи. 7. Неразветвленная электрическая цепь. Последовательное соединение сопротивлений. 8. Разветвленная электрическая цепь. Параллельное соединение сопротивлений. Законы Кирхгофа. 9. Преобразование треугольника и звезды сопротивлений. 10. Последовательное соединение источников ЭДС. Потенциальная диаграмма. 11. Метод контурных токов. 12. Метод узловых напряжений. 13. Расчет сложных электрических цепей. 14. Потери напряжения в проводах. 15. Основные понятия нелинейных электрических цепей нелинейных элементов. Вольт-амперные характеристики нелинейных элементов. Графический расчет нелинейных электрических цепей. 16. Характеристики магнитного поля. Графическое изображение магнитного поля. Правило Буравчика. 17. Электрон в магнитном поле. Сила Лоренца. Проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных проводников с током. Закон Ампера. Закон полного тока. 18. Магнитный поток, потокосцепление, индуктивность. Катушки индуктивности. 19. Законы Ома и Кирхгофа для магнитных цепей. 20. Намагничивание ферромагнитных материалов. Магнитный гистерезис. Кривая намагничивания. 21. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. 22. Правило Ленца. Электродвижущая сила в проводнике, движущемся в магнитном поле. 23. Преобразование механической энергии в электрическую и наоборот. 24. Самоиндукция и взаимоиндукция. Принцип работы трансформатора. 26. Векторные диаграммы. Сложение и вычитание векторных величин. Инструкция Последовательность и условия выполнения задания: Прочитайте вопрос; Напишите план ответа на первый, а затем на второй вопросы билета; Решение задачи начните с внимательного прочтения условия; Определите раздел изученного материала к которому относится задача; Запишите исходные данные задачи; Составьте схему к задаче, если она не задана; Напишите исходные формулы для определения неизвестных величин; Преобразуйте формулу для нахождения неизвестного; Приведите исходные данные в систему «СИ»; Для определения справочных величин воспользуйтесь справочником; Подставьте числовые значения и найдите неизвестную величину; Запишите размерность вычисленной величины.

Пакет экзаменатора Показатели оценки результатов освоения программы дисциплины
Номер и краткое содержание задания	Оцениваемые компетенци и	Показатели оценки результата (требования к выполнению задания)
Задания №1,2,3 Билеты 1-26	ПК 1.1 - 1.3, 2.1 - 2.3 ОК 1 - 5, 7 – 9	Выполняет наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования. Организовывает и выполнять техническое обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования. Осуществляет диагностику и технический контроль при эксплуатации электрического и электромеханического оборудования. Организовывает и выполняет работы по эксплуатации, обслуживанию и ремонту бытовой техники. Осуществляет диагностику и контроль технического состояния бытовой техники. Прогнозирует отказы, определять ресурсы, обнаруживать дефекты электробытовой техники. Проявляет демонстрацию интереса к будущей профессии. Выбирает и применяет методы и способы решения профессиональных задач в области профессиональных работ по специальностям; Осуществляет самоанализ рабочей ситуации и может корректировать результаты собственной профессиональных работ по специальностям; Умеет решать стандартные и нестандартные задачи в области работ; Умеет взаимодействовать с обучающимися, с преподавателями и мастерами в ходе производственного обучения и производственной практики; Умеет четко выполнять действия, приемы при выполнении работ по специальностям.

КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА

общепрофессиональной дисциплины

ОП.02 «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

по специальности:

15.02.12 Монтаж, техническое обслуживание и ремонт

промышленного оборудования (по отраслям)

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Электрическое поле, взаимодействие зарядов, напряженность электрического поля, закон Кулона. Потенциал. Разность потенциалов, напряжение.

Несимметричная нагрузка в 3-х фазной цепи. Четырехпроводная 3-х фазная система.

Задача 2.11 Тема: «Электрическая цепь постоянного тока».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Электрическая емкость. Расчет электрической емкости.

Получение вращающегося магнитного поля. Пульсирующее магнитное поле.

Задача 3.10 Тема:«Электромагнетизм».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Электропроводимость. Классификация веществ по степени электропроводимости.

Симметричная нагрузка в 3-х фазной цепи. Фазные и линейные напряжения и токи.

Задача 3.20 Тема:«Электромагнетизм».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Электрический ток, ЭДС, напряжение, эл. сопротивление.

Соединение треугольником при симметричной нагрузке. Фазные и линейные напряжения и токи.

Задача 4.15 Тема «Переменный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Резисторы. Электрический ток в вакууме, электрический ток в полупроводниках.

Задача 3.39 Тема: «Электромагнетизм».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Электрическая цепь, основные и вспомогательные элементы.

Электрическая цепь с взаимной индуктивностью.

Задача 1.7 Тема: «Электрическое поле».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 7

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Электрическая работа и мощность. Преобразование электрической энергии в тепловую. Закон Джоуля-Ленца.

Получение 3-х фазной ЭДС. Векторные диаграммы теория

Задача 2.60 Тема:«Электрическая цепь постоянного тока».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Неразветвленная электрическая цепь. Последовательное соединение сопротивлений.

Коэффициент мощности. Методы повышения коэффициента мощности.

Задача 1.8 Тема: «Электрическое поле».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Разветвленная электрическая цепь. Параллельное соединение сопротивлений.

Колебательный контур.

Задача 6.16 Тема: «Переменный 3-х фазный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Законы Кирхгофа.

Резонанс токов.

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 11

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Преобразование треугольника сопротивлений.

Резонанс напряжений.

Задача 1.24 Тема: «Электрическое поле».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 12

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Преобразование звезды сопротивлений.

Цепь переменного 1-фазного тока с активным и индуктивным сопротивлениями.

Задача 1.44 Тема: «Электрическое поле».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Последовательное соединение источников ЭДС. Потенциальная диаграмма теория.

Цепь переменного 1-фазного тока с активным и емкостным сопротивлениями.

Задача 1.57 Тема: «Электрическое поле».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 14

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Метод контурных токов.

Векторные диаграммы. Сложение и вычитание векторных величин

Задача 4.23 Тема «Переменный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 15

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Метод узловых напряжений.

Определение, получение и изображение переменного тока. Параметры переменного тока.

Задача 3.46 Тема: «Электромагнетизм».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 16

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Потери напряжения в проводах.

Определение, получение и изображение переменного тока. Параметры переменного тока.

Задача 2.28 Тема:«Электрическая цепь постоянного тока».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Основные понятия нелинейных электрических цепей нелинейных элементов. Вольт- амперные характеристики нелинейных элементов.

Самоиндукция и взаимоиндукция. Принцип работы трансформатора.

Задача 5.6 Тема «Переменный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Характеристики магнитного поля. Графическое изображение магнитного поля. Правило Буравчика.

Преобразование механической энергии в электрическую и наоборот

Задача 5.11 Тема «Переменный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Электрон в магнитном поле. Сила Лоренца. Проводник с током в магнитном поле.

Резонанс токов.

Задача 5.22 Тема «Переменный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Взаимодействие параллельных проводников с током. Закон Ампера. Закон полного тока.

Треугольники напряжений, сопротивлений, и мощностей.

Задача 5.45 Тема «Переменный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Магнитный поток, потокосцепление, индуктивность. Катушки индуктивности.

Правило Ленца. Электродвижущая сила в проводнике, движущемся в магнитном поле

Задача 5.87 Тема «Переменный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 22

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Законы Ома и Кирхгофа для магнитных цепей.

Соединение звездой при симметричной нагрузке. Фазные и линейные напряжения и токи.

Задача 5.123 Тема «Переменный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 23

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Намагничивание ферромагнитных материалов. Магнитный гистерезис.

Соединение звездой при симметричной нагрузке. Фазные и линейные напряжения и токи.

Задача 1.71 Тема: «Электрическое поле».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 24

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Кривая намагничивания.

Закон Ома для участка цепи.

Задача 6.9 Тема: «Переменный 3-х фазный ток».

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 25

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Последовательное соединение сопротивлений в цепи постоянного тока.

Основные характеристики цепи переменного тока 1-фазного тока.

ГАПОУ МО «ГУБЕРНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебной работе

Т.Ю. Лебедева

20 _ _

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 26

По дисциплине ОП.02 Электротехника и электроника

гр. _______МО-21 _______ 2018-2019 учебный год

Закон Ома для участка цепи

Основные характеристики магнитного поля

Задача 6.6 Тема: «Переменный 3-х фазный ток».

ИНСТРУМЕНТ ПРОВЕРКИ

Критерии оценки за ответ на теоретические вопросы

Оценка	Критерии оценки ответа студента
«Отлично»	Обстоятельно и с достаточной полнотой излагает материал вопросов. Даёт ответ на вопрос в определенной логической последовательности. Даёт правильные формулировки, точные определения понятий и терминов. Демонстрирует полное понимание материала, даёт полный и аргументированный ответ на вопрос, приводит необходимые примеры (не только рассмотренные на занятиях, но и подобранные самостоятельно). Свободно владеет речью (показывает связанность и последовательность в изложении).
«Хорошо»	Даёт ответ, удовлетворяющий тем же требованиям, что и для оценки «отлично», но допускает единичные ошибки, неточности, которые сам же исправляет после замечаний преподавателя.
«Удовлетворительно»	Обнаруживает знание и понимание основных положений, но: допускает неточности в формулировке определений, терминов; излагает материал недостаточно связанно и последовательно; на вопросы экзаменаторов отвечает некорректно.
«Неудовлетворительно»	Обнаруживает непонимание основного содержания учебного материала. Допускает в формулировке определений ошибки, искажающие их смысл. Допускает существенные ошибки, которые не может исправить при наводящих вопросах преподавателя или ответ отсутствует. Беспорядочно и неуверенно излагает материал. Сопровождает изложение частыми заминками и перерывами.

Критерии оценки за выполнение практического задачи

Оценка	Критерии
«Отлично»	Показал полное знание технологии выполнения задания. Продемонстрировал умение применять теоретические знания/правила выполнения/технологию при выполнении задания. Уверенно выполнил действия согласно условию задания.
«Хорошо»	Задание в целом выполнил, но допустил неточности. Показал знание технологии/алгоритма выполнения задания, но недостаточно уверенно применил их на практике. Выполнил норматив на положительную оценку.
«Удовлетворительно»	Показал знание общих положений, задание выполнил с ошибками. Задание выполнил на положительную оценку, но превысил время, отведенное на выполнение задания.
«Неудовлетворительно»	Не выполнил задание. Не продемонстрировал умения самостоятельного выполнения задания. Не знает технологию/алгоритм выполнения задания. Не выполнил норматив на положительную оценку.

по дисциплине «Электротехника и электроника»
1 Дисциплина «Электротехника и электроника». Электрическая энергия, её
Вопросы к экзамену
свойства и применение.
2 Проводники, диэлектрики и полупроводники в электрическом поле.
3 Электрическое поле и его характеристики.
4 Конденсаторы и их соединения.
5 Электрическая цепь и элементы ее схемы. Параметры и характеристики
электрических цепей.
6 Электрические цепи постоянного тока. Их классификации.
7 Пассивные и активные элементы электрических цепей постоянного тока.
8 Законы Ома и Кирхгофа. Расчет электрических цепей постоянного тока.
9 Переменный ток. Понятие о генераторах переменного тока.
10 Электрические цепи переменного тока и их параметры.
11 Активная и реактивная нагрузка в цепи переменного тока.
12 Резонанс в цепи переменного тока.
13 Основные свойства и характеристики магнитного поля.
14 Магнитные свойства материалов.
15 Законы Ампера и Лоренца.
16 Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Взаимоиндукция.
17 Магнитные цепи. Расчет магнитных цепей.
18 Виды и методы электрических измерений.
19 Средства измерения электрических величин. Классификации и
характеристики измерительных приборов.
20 Трехфазные электрические цепи.
21 Соединение обмоток трехфазных источников электрической энергии
звездой и треугольником.
22 Назначение, принцип действия и устройство трансформатора.
23 Устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока.
24 Генераторы и двигатели постоянного тока.
25 Устройство и принцип действия электрических машин переменного тока.
26 Асинхронный двигатель.
27 Синхронный генератор.
28 Электропривод: характеристики и классификации.
29 Электроэнергетические системы. Электрические станции.
30 Электрические сети. Распределение электрической энергии.
31 Электропроводность проводников.
32 Электропроводность полупроводников.
33 Классификации электронных устройств.
34 Полупроводниковые диоды: классификации, принцип действия, область
применения.
35 Транзисторы: классификации, принцип действия, область применения.

36 Тиристоры: классификации, принцип действия, область применения.
37 Фотоэлектронные приборы: классификации, принцип действия, область
применения.
38 Электронно­лучевые трубки: классификации, принцип действия, область
применения.
39 Выпрямительные устройства.
40 Стабилизаторы.
41 Электронные усилители.
42 Электронные генераторы.
43 Структура системы автоматического контроля.
44 Структура системы автоматического управления.
45 Структура системы автоматического регулирования.
46 Измерительные преобразователи.
47 Электромагнитные реле.
48 Микропроцессоры.
49 Архитектура микро­ЭВМ.
50 Интегральные схемы микроэлектроники.
Экзаменационные билеты по дисциплине «Электротехника и
электроника».
Билет 1
1.1­йи 2­й законы Кирхгофа.
2. Приборы электромагнитной системы.
3. Задача.
Билет 2
1. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи
2. Приборы магнитоэлектрической системы.
3. Задача.
Билет 3
1. Тепловое действие электрического тока.
2. Приборы электродинамической системы.
3. Задача.
Билет 4
1. Последовательное соединение сопротивлений
2. Приборы индукционной системы.
3. Задача.
Билет 5
1. Параллельное соединение сопротивлений.
2. Принцип действия асинхронного двигателя.
3. Задача.

Билет 6
1. Работа и мощность эл. тока.
2. Устройство АД с фазным и короткозамкнутым ротором.
3. Задача.
Билет 7
1. Магнитное поле и его свойства.
2. Пуск в ход АД, торможение АД, регулирование частоты вращения АД
3. Задача.
Билет 8
1. Проводник с током в магнитном поле. Сила Ампера
2. Принцип действия и устройство синхронного генератора.
3. Задача.

Билет 9
1. Магнитные свойства материалов. Гистерезис.
2. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока.
3. Задача.
Билет 10
1. Электромагнитная индукция.
2. Электроизмерительные приборы. Погрешности и обозначения
на шкале.
3. Задача.
Билет 11
1. Взаимоиндукция, самоиндукция и вихревые токи.
2. Расчет сечения проводов
3. Задача.
Билет 12
1. Получение синусоидальной ЭДС переменного тока.
2. Электропроводность полупроводников. n­p переход.
3. Задача.
Билет 13
1. Величины, характеризующие ток и напряжение
в цепях переменного тока.
2. Полупроводниковые диоды.
3. Задача.
Билет 14

и индуктивное сопротивления.
2. Транзисторы.
3. Задача.
Билет 15
1. Цепи переменного тока, содержащие активное
и емкостное сопротивление.
2. Тиристоры.
3. Задача.
Билет 16
1 Получение трехфазного переменного тока.
Схемы соединения обмоток генератора.
2. Выпрямительные схемы, сглаживающие фильтры.
3. Задача.
Билет 17
1. Трансформаторы, принцип действия.
2. Микроэлектроника
3. Задача.
Билет 18
1. Измерения электрических величин.
2. Фотоэлектрические полупроводниковые приборы.
3. Задача.

Майер Р.В., Кощеев Г.В. Учебные экспериментальные исследования по электротехнике и электронике (Документ)

Шпаргалка - Строительные конструкции (Шпаргалка)

Шпоры по металлорежущим станкам (Шпаргалка)

Магетто Г. Тиристор в электротехнике (Документ)

Шпора по электротехнике и электротехническим материалам (Шпаргалка)

n1.docx

1

Переменный синусоидальный ток . 220В, 50Гц.

Преимущества: простота преобразования в другое напряжение, простота преобразования электрической энергии в механическую.

Преимущества синусоидального: при преобразовании получается тоже синусоидальный ток, проще преобразовывать в механическую энергию.

Почему 50Гц: если меньше, то увеличиваются размеры трансформатора, больше – больше потери при преобразовании.

i = I m sin ( ?t + ? i ), i - мгновенное значение тока;

I m – амплитудное значение; ( ?t + ? i ) - фаза колебаний; ? – циклическая частота;

Т – период; ? Т = 2?; ? = 2?/Т = 2??; ?(с -1 ); ? i – начальная фаза тока.

U=U m sin(?t+? U ); e=E m sin(?t+? e ).

Мгновенное, действующее и среднее значения

i ( t ) – мгновенное значение тока.

Действующее – значение постоянного тока, оказывающего такое же тепловое действие, как переменный.

Q = = I RT; Q ~ = ; Q = = Q ~ ;

Преобразуем квадрат sin в полусумму cos: I ~ = I = = I m / - действующее значение.

Для U и E тоже самое.

Среднее значение – среднее значение величины за положительный полупериод:

I ср = 2 I m / ? .
2

Изображение основных параметров переменного тока
- i = I m sin ( ?t + ? i ) – аналитический, неудобен для вычисления, т.к. тригонометрические функции;

- графический (график) – более нагляден, но неточен и грамоздок;

- табличный (t(i)) – надо строить график.

Метод векторных диаграмм

Строим вектор длиной = амплитудному значению, располагаем под углом = нач.фазе, вращаем против час.стрелки с угловой скоростью = циклической частоте?. Тогда в любой момент времени вектор будет расположен к оси под углом ?t + ? i , проекция на вертикальную ось – мгновенное значение.

Действия над синусоидальными величинами заменяются на действия над векторами.

Упрощение: 1) частота переменного тока во всех элементах цепи одинакова, вектора вращаются вместе, их заменяют на неподвижные.

2) вместо амплитудного значения часто используется действующее.

Преимущества : простота и наглядность;

Недостатки : небольшая точность.

Символический метод

Каждому вектору (каждой синусоид.величине) ставится в соответствие компл.число, модуль которого = действующему (амплитудному) значению, а аргумент – начальной фазе.

J 2 = -1; 1/j = -j.

По одной оси действительные числа, по другой – мнимые. Комплексные значения – с точкой.

Действия над синусоид.величинами заменяются на действия с компл. числами.

Простой и наглядный метод.
3.

Резистор R, Ом – способность сопротивляться эл.току.

U = = RI = ; R= U/I; U=U m sin(?t+? U ).

Все законы и правила пост.тока справедливы для переменного тока для мгновенных значений – принцип квазистационарности.

i = U/R = I m sin(?t+? i )

I m = U m / R – зак. Ома для амплитудных значений; /

I ~ = U ~ / R – зак. Ома для действ.значений.

? U =? i - ток на резисторе совпадает по фазе с напряжением.

U” = U*e i?U

I”= I*e j? = U*e j? /R

I ”= U ”/ R – зак. Ома для компл.значений

Индуктивность L, Гн

E = - L di / dt

U = - e = L di / dt = L I m ? cos ( ?t + ? i )= L I m ? sin ( ?t + ? i + ? /2)= U m sin ( ?t + ? U )

U m = I m *?L

I m = U m /X L – зак. Ома для амплитудных значений;

I ~ = U ~ / X L – зак. Ома для действующих значений.

? U = ? i + ? /2 напряжение опережает ток по фазе на Т/4

U ”= Ue j? - комплексное значение U.

I”= I*e j? = (U*e j? / X L ) * 1/e j?/2 = U”/j X L = U”/j?L = U”/ X” L

X ” L = j?L – компл.значение индукционного сопротивления.

Ёмкость С – свойство тела накапливать электрический заряд

q = CU (Ф)

1Ф – при приложенном напряжении 1 В накапливается заряд 1 Кл (это очень много).

q= CU m sin(?t+? U )

i=dq/dt = CU? cos(?t+? U ) = C?U m sin(?t+? U + ?/2)

I m = U m / X c - зак. Ома для амплитудных значений;

X c = 1/ ?C

I ~ = U ~ / X c – для действующих значений.

? i = ? U + ? /2 ; ? U = ? i - ? /2 напряжение отстаёт от тока по фазе на Т/4.

U ”= Ue j? - комплексное значение U.

I”= I*e j? = (U*e j? / X С ) * e j?/2 = - U”/j X С = U”/ X” С

X ” С = - j – компл.значение ёмкостного сопротивления сопротивления.
4.

Последовательное соединение резистора, индуктивности и ёмкости

Правило Кирхгофа: i R = i C = i L = i 0 ; I” 0 = I” R + I” C +I” L

U 0 = U R + U C + U L ; U” 0 = U” R + U” C + U” L

Закон Ома: U” 0 = I” 0 R + I” 0 X” C + I” 0 X” L = I” 0 (R + X” C + X” L ) ;

I ” 0 = U ” 0 / ( R + X ” C + X ” L ) ; ( R + X ” C + X ” L ) – общее сопротивление цепи Z ” , при послед.соединении сопротивления складываются.

Z ”= R + X ” C + X ” L = R + j ( ?L –1/ ?C )

Z = – импеданс

I ” = U ”/ Z ” ; Z ”= Ze jϕ ; Z ” = Ue j? ( u ) / Ie j? ( i ) =( U / I )* e j ( ? ( u )- ? ( i )) ; I = U / Z – для действ.значений; ϕ= ? U – ? i - сдвиг фаз между током и напряжением.

Треугольник напряжений и сопротивлений

Параллельное соединение элементов

Правило Кирхгофа: i R = i C + i L + i 0 ; I” 0 = I” R + I” C + I” L

U 0 = U R = U C = U L ; U” 0 = U” R = U” C = U” L

Закон Ома: I” 0 = U” 0 /R + U” 0 /X C + U” 0 /X L = U” 0 / Z”

1/ Z ” = 1/ R + 1/ X ” C +1/ X ” L - полное сопротивление

Y ” = 1/ Z ” – проводимость

g = 1/R ; b” C = 1/ X” C = j?C ; b” L = 1/X” L = -j/?L;

Y ” = g + b ” C + b ” L - полная проводимсть

I” 0 = U” 0 Y” ; Y”= I 0 e j?(i) / U 0 e j?(u) = (I 0 / U 0 ))* e j(?(i)- ?(U)) = y e jϕ

ϕ = ? i – ? U
векторная диаграмма

треугольник токов и проводимостей

Смешанное соединение элементов в цепи переменного тока. Пример цепи:

Первый закон (ЗТК, Закон токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда . Если цепь содержит p узлов, то она описывается p ? 1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.

Второй закон (ЗНК, Закон напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС , действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю: для переменных напряжений . Расчет цепи:

1)все ед. приводятся в СИ

2)вычисляются комплексные знач. Реактивного сопротивления

3) Цепь разбивают на участки с одним видом соед.-я. Вычисляются Компл. значения сопротивлений участков.

4)Выясняется хар.-р соединения участков и находится полное компл. сопротивление цепи

Импеданс

5) Найти компл. значения тока и напряжения на всех элементах цепи.

Резонанс в цепях переменного тока

Последовательный резонанс (резонанс напряж-й)

Это резкое возрастание амплитуды колеб. при совпадении частоты вынужденных колебаний и собственной частоты системы.

Имеем цепь состоящую из активного сопротивления, ёмкостного и индуктивного.

U 0 ; I 0 =I R =I C =I L Если то сила тока будет максимальна Т.к. то ; это резонансная частота системы. Напряжение на активном сопротивлении будет Напряжения на ёмкости и индуктивности будут: ; Эти значения превышают U 0 ,но общее напряжение на элементах будет равно нулю. Векторная диаграмма:

Это явление может быть использовано для фильтрации колебаний нужной частоты. При неудачном подборе номиналов элементов, напряжения на L и C могут оказаться очень большими.

Резонанс токов (параллельный резонанс).

Имеем цепь состоящую из активного сопротивления, катушки и конденсатора, соединенных параллельно друг другу. где g, b C и b L величины обратные сопротивлениям (проводимости). I=Ug; Если b L =b C , то I 0 =U/R; ; Векторная диаграмма:

мощность в цепи переменного тока.

Мощность в цепи постоянного тока определяется как: Мощность в цепи переменного тока в общем случае определяется как:

Это коэффициент мощности, показывает расход мощности в цепи.

Треугольник мощностей:

Это полная (кажущаяся) мощность.

Это реактивная (обменная) мощность

Коэффициент мощности.

cosϕ называется коэф. мощности. Он показывает, какая часть мощности расходуется в цепи.

Если cosϕ=1, то

Если cosϕ=0,5, то

Мощность потерь определяется как . При уменьшении коэф. мощности уменьшается КПД. Чтобы этого избежать приходится увеличивать диаметр провода, и как следствие увеличивается масса ЛЭП.

Способы увеличения коэф. мощности.

cosϕ по сути косинус сдвига фаз U и I. Если сдвиг фаз уменьшить, то cosϕ увеличится.

1)Естественный способ: оптимизация режима работы трансформаторов на электростанции, т.е. их использование в номинальном режиме (полная загрузка).

Искусственный способ: подключение компенсирующих устройств, ёмкостной нагрузки.

G- генератор, R 1 +L 1 –потребитель.

Ёмкость – батарея конденсаторов или синхронный компенсатор или синхронные двигатели.

Многофазные цепи: трехфазная система.

Многофазной системой называется система из нескольких цепей с независимыми источниками энергии (фаз).

Наибольшее применение получила 3х фазная система, благодаря своим преимуществам:

1. 
   более высокий КПД
2. 
   простота преобразования электрической энергии в механическую
3. 
   компактность трехфазных машин

Принцип получения 3х фазной системы ЭДС:

Это синхронный генератор. Чтобы получить 3х фазную систему надо использовать 3 рамки (обмотки):

Для однофазной системы:

Для 3х фазной:

Таким образом Е 1 =220В, Е 2 =-110-190i, E 3 =-110+190i.

Соединение трёхфазной системы Звездой (Y):

Линейные напряжения – это напряжения между линейными проводами, фазовые напряжения это напряжения между каждым из фазовых проводов и нулевым проводом. В «звезде», комплексные значения линейных токов равны фазовым, и сумма компл. знач. линейных токов равна компл. значению тока в нулевом проводе.

В симметричной Звезде пропадает надобность в нулевом проводе, т.к. и сумма линейных токов равна нулю.

Соединение треугольником:

Сумма комплексных значений ЭДС в это схеме равно нулю.

Компл. знач. фазных и линейных напряжений соответственно равны. Компл. знач. линейного тока определяется по закону Кирхгофа (по рисунку). Если нагрузка симметричная, т.е. и

Электрические измерения.

Средства измерений электрических величин дают возможность не только получать измерительную информацию о значениях электрических величин, но также обеспечивают получение измерительной информации практически о любых физических величинах.

Электрические величины

Величина	Название	обозначение	СИ
Сила тока	Ампер	I	А
Электрическое напряжение, разность потенциалов, ЭДС	Вольт	U	В
Кол.электричества	Кулон	Q	Кл
Электрическая мощность	Ватт	W	Вт
Электрическое сопротивление	Ом	R	Ом
Электрическая проводимость	Сименс	G	См
Электрическая емкость	Фарада	С	?
Индуктивность	Генри	L	Гн
Импеданс	Ом	Z	Ом
Частота	Герц	f	Гц

Классификация эл. изм. приборов.

по принципу действия (электромеханические, электронные, термоэлектрические) ;

по точности измерений

по роду тока постоянный, переменный ток.

по методу измерительного преобразования (прямой, прямой дифференциальный, уравновешивающий, в том числе статический и астатический, программный уравновешивающий);

по способу представления величин (аналоговые, цифровые, аналого-цифровые) ;

по способу представления показаний (показывающие, регистрирующие, в том числе самопишущие и печатающие);

по наличию в составе микропроцессоров ;

по измеряемой электрической величине (амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, частотомеры и т. д).

Погрешности измерений.

А ист (истинное значение); А действ. - величина полученная наиболее точно на данный момент.

Абсолютная погрешность?, ?=|А ист -А изм |?|А действ. -А изм | Относительная погрешность

Приведенная относительная погрешность ; А н -макс. значение изм. прибором. ? пр -исп. для описания приборов.

Класс точности- это максимально допустимое значение приведенной погрешности (выраженное в процентах).

8 классов точности от 0.25 .. 4.

Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы.

Принцип действия МЕП
Принцип действия МЕП состоит во взаимодействии магнитного поля проводника, по которому протекает измеряемый электрический ток, с магнитным полем постоянного магнита.

Наиболее распространенными являются МЕП в которых проводник представляет собой легкую подвижную рамку (катушку), укрепленную на оси и состоящую из нескольких десятков витков тонкого покрытого лаком медного провода. Рамка размещена в кольцевом зазоре, в котором с помощью сильного постоянного магнита создается однородное магнитное поле за счет соответствующей конструкции полюсных наконечников и сердечника. Измеряемый сигнал подводится к рамке через пружины. При взаимодействии магнитного поля рамки с магнитным полем постоянного магнита на рамку действует вращающий момент M x .

Значение измеряемой величины определяется углом поворота? рамки, оси и стрелки и отсчитывается по положению стрелки на шкале. Моменты M1 и M2 описываются выражениями:
(3.1) (3.2) где k 1 - коэффициент, зависящий от ширины, длины и числа витков рамки; В - магнитная индукция в зазоре между сердечником и полюсными наконечниками; I - сила тока, протекающего через рамку; k 2 - коэффициент, зависящий от размеров пружин; E -- модуль упругости.

В положении равновесия M1 = M2. Из этого условия и выражений (3.1) и (3.2) находим: (3.3) где - чувствительность магнитоэлектрического прибора по току; Е- модуль упругости.

Применение амперметры шунт ставится параллельно амперметру.

Вольтметры.

достоинства , присущи магнитоэлектрическому измерительному механизму, который обладает высокой чувствительностью, малой собственной потребляемой мощностью, малой чувствительностью к внешним магнитным полям, пропорциональной статической характеристикой [выражение (3.3)] и высокой точностью.

Недостатки сложность конструкции, высокая стоимость и чувствительность к перегрузкам.

13

Электромагнитные измерительные приборы. (ЭМП)

Принцип действия ЭМП состоит во взаимодействии магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, по которой протекает измеряемый электрический ток, с ферромагнитным сердечником, укрепленным на оси. На рис. 3.4 показана одна из наиболее распространенных конструкций электромагнитных приборов. Здесь к катушке, содержащей обмотку из покрытого лаком медного провода и имеющую воздушный зазор, подается измеряемый ток I . Под действием этого тока вокруг катушки

Возникает магнитное поле, которое заставляет втягиваться в воздушный зазор ферромагнитный сердечник, укрепленный на оси. В результате на этой оси возникает вращающий момент, который возрастает с увеличением значения тока. Противодействующий момент создается спиральными пружинами. Для успокоения подвижной системы прибора к его оси жестко присоединяется воздушный успокоитель.Конструкция ЭМП : 1 - катушка; 2- стрелка; 3- шкала; 4- подпятник; 5- противовес; б- спиральная пружина; 7-воздушный успокоитель 8 - ферромагнитный сердечник; 9 - ось

В статике угол поворота? оси и закрепленной на ней стрелки описывается выражением? = k L I 2 , где k L - постоянный коэффициент, зависящий от конструкции прибора.

Шкала ЭМП квадратичная. В начале она сжата, а в конце растянута.

Угол поворота не зависит от направления тока в катушке, поэтому электромагнитные приборы пригодны для измерения в цепях постоянного и переменного тока, причем при измерении переменного синусоидального тока угол поворота стрелки зависит от среднеквадратического значения этого тока.

ЭМП чаще используют для измерений переменного тока и напряжения. Для расширения диапазона измерений их применяют в комплекте с измерительным трансформатором тока или напряжения.

Достоинства ЭМП : пригодность работы на постоянном и переменном токе, простота и надежность конструкции.

Недостатки : неравномерная шкала, чувствительность к внешним магнитным полям и большая собственная потребляемая мощность.

Электромагнитные амперметры выпускают с диапазоном измерений от 0-100 мА до 0-500 А, а в сочетании с измерительным трансформатором тока - до 0-15 кА. У электромагнитных вольтметров диапазон измерений от 0-7,5 до 0-750 В, а в сочетании с измерительным трансформатором напряжения - до 0-15 кВ. Рабочая частота может составлять 50, 200, 800, 1000 и 1500 Гц. Классы точности электромагнитных приборов 1-2,5.

Цифровые электронные приборы

ВПУ-входное преобр.устр.-во: преобр. напряжение к нужной форме.

СС-схема сравнения

УИ-упр. импульс

ГЛИН- генератор линейно изменяющегося напряжения (компаратор)

ГСЧ – генератор стандартной частоты.

Достоинства:высокая точность, удобство считывания показаний, универсальность.

Недостаток: сложность, высокая стоимость, нуждается в источнике питания.
17. опыт холостого хода – работа трансформатора без нагрузки.

U 1 ?U H (U 1 от 0 до U H); W? Р 1 =Р 0 (потери в стали);

V 1 ; V 2 ? U 1 ; U 2 k U = U 1 /U 2 ;

mA ?I xx ; Z xx =U H /I xx ; P=U*I = U 2 /r = I 2 r

Z xx =U H /I xx ; r xx = U H 2 /P 0 ? X Lxx

I Axx = U H /r xx ; I Pxx

I 1 ? I 1H (I 2 ? I 2H)

W? P 1 = P k (потери в стали)

A 1 I 1 , A 2 I 2 ? k = I 1 / I 2

Z кз = U 1 /I 1 Н

I 1 акз = U 1 / Z кз

Z кз? r 1 ; X Lp1 ; r 2 ; X Lp2 ? r 1 ; X Lp1

Рабочий режим

U 1 = U H ; I? I H ; I от 0 до I H

W? P 1 = P 2 +P потерь

V 1 ; V 2 ? U 1 ; U 2 ; K L = I 1 /I 2

A 1 ; A 2 ? I 1 ; I 2 ; K I = I 1 / I 2

КПД = P 2 / P 1 = I 2 U 2 / P 1

Трехфазные трансформаторы

Трехфазный трансформатор может быть составлен из трех одинаковых однофазных; в этом случае он называется групповым. Первичные обмотки трех однофазных трансформаторов соединяют между собой по одной из трехфазных схем, так же как и вторичные обмотки.

Групповые трехфазные трансформаторы применяют при очень больших мощностях (3x630 ква и выше). Это объясняется тем, что каждый однофазный трансформатор группы меньше по габаритам и массе, чем один трехфазный трансформатор на полную мощность группы. Однако групповой трансформатор несколько дороже трехфазного трансформатора на ту же мощность, занимает больше места и имеет меньший к. п. д.Трехфазные трансформаторы со связанной магнитной системой выполняются главным образом стержневыми (рис. 2). Получение такого магнитопровода можно представить себе следующим образом. Три одинаковых однофазных трансформатора выполнены так, что их первичные и вторичные обмотки размещены на одном стержне сердечника магнитопровода, а другой стержень каждого трансформатора не имеет обмотки. Если эти три трансформатора расположить так, чтобы стержни, не имеющие обмоток, находились рядом, то три стержня можно объединить в один - нулевой.

Через объединенный стержень будут замыкаться магнитные потоки трех однофазных трансформаторов, которые равны по величине и сдвинуты по фазе на одну треть периода. Так как сумма трех равных по амплитуде и сдвинутых по фазе на 1/3 периода магнитных потоков равна нулю в любой момент времени (Фа + Фb + Фс = 0), то в объединенном стержне нет магнитного потока и надобность в этом стержне отпадает.

Таким образом, для магнитопровода достаточно иметь три стержня, которые по конструктивным соображениям располагаются в одной плоскости. На каждом стержне трехфазного трансформатора размещаются обмотки высшего и низшего напряжения одной фазы. Стержни соединяются между собой ярмом сверху и снизу. Длина магнитных линий потока среднего стержня меньше, чем крайних стержней. Поэтому магнитный поток среднего стержня встречает на своем пути меньшее магнитное сопротивление, чем магнитные потоки крайних стержней. Следовательно, в фазе, обмотка которой помещена на среднем стержне, протекает меньший намагничивающий ток, чем в фазах, обмотки которых помещены на крайних стержнях

Трехфазный броневой трансформатор (рис. 12-5) можно рассматривать как три однофазных броневых трансформатора, поставленные рядом или друг над другом. При этом средняя фаза имеет

обратное включение относительно крайних, чтооы в соприкасающихся частях магнитной системы потоки фаз складывались, а не

вычитались.

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов. В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в звезду, либо в треугольник, либо зигзаг.

Группы соединений обмоток.

Для включения трансформатора на параллельную работу с другими трансформаторами имеет значение сдвиг фаз между э. д. с первичной и вторичной обмоток. Для характеристики этого сдвига вводится понятие о группе соединений обмоток. Бывают винтовые (левые и правые)
19.

Автотрансформа́тор - вариант трансформатора , в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД , поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию - это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет. Зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге - меньшая стоимость.

Основные соотношения для трансформатора сохраняются и для автотрансформатора. Так, отношение напряжений равно U 1 / U 2 = U ВН / U НН = ? 1 / ? 2 =n , а отношение токов I 1 / I 2 = I ВН / I НН = ? 1 / ? 2 =1/n , где ? 1 - полное число витков обмотки (между точками А и X) ; ? 2 - число витков части обмотки, находящейся между точками а и X (или а и х).

Лабораторный автотрансформатор регулируемый (ЛАТР) , в отличие от простого автотрансформатора имеет подвижный токосъёмный контакт к обмотке, что позволяет плавно изменять число витков, включенных во вторичную цепь, и, следовательно, выходное напряжение, практически от нуля до максимального значения для данной модели ЛАТРа. Применяются ЛАТРы для питания лабораторных установок, для стабилизации напряжения в электросети и других нужд. Однако ЛАТР обладает одним неприятным свойством: как и всякий автотрансформатор, он не обеспечивает электрическую развязку высоковольтной (сетевой) и низковольтной (или выходной) стороны. Иными словами - на выходе ЛАТРа может быть (обычно присутствует) сетевая фаза. Это может привести к поражению персонала электрическим током. Для предотвращения этого по нынедействующим правилам техники безопасности для лабораторных работ следует применять безопасный регулируемый источник переменного тока, представляющий из себя комбинацию автотрансформатора ЛАТР и отсекающего трансформатора, обеспечивающего электрическую развязку с осветительной (питающей) сетью. Трансформатор электрической развязки может быть как понижающий - так и с коэффициентом трансформации 1: 1 (один к одному).

16. Однофазный трансформатор. Устройство и принцип действия. Эквивалентная схема, уравнение электрического состояния, векторная диаграмма.

Магнитный пускатель представляет собой простейший комплект аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты защиты.

Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя

На рис. 1, а, б показаны соответственно монтажная и принципиальная схемы включения нереверсивного магнитного пускателя для управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. На монтажной схеме границы одного аппарата обводят штриховой линией. Она удобна для монтажа аппаратуры и поиска неисправностей. Читать эти схемы трудно, так как они содержат много пересекающихся линий.

Рис. 1. Схема включения нереверсивного магнитного пускателя: а - монтажная схема включения пускателя, электрическая принципиальная схема включения пускателя

На принципиальной схеме все элементы одного магнитного пускателя имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Это позволяет не связывать вместе условные изображения катушки контактора и контактов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы.

Нереверсивный магнитный пускатель имеет контактор КМ с тремя главными замыкающими контактами (Л1 - С1, Л2 - С2, Л3 - С3) и одним вспомогательным замыкающим контактом (3-5).

Главные цепи, по которым протекает ток электродвигателя, принято изображать жирными линиями, а цепи питания катушки пускателя (или цепи управления) с наибольшим током - тонкими линиями.
Принцип действия схемы включения нереверсивного магнитного пускателя

Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». При этом по цепи катушки магнитного пускателя, потечет ток, якорь притянется к сердечнику. Это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно замкнется вспомогательный контакт 3 - 5, что создаст параллельную цепь питания катушки магнитного пускателя.

Если теперь кнопку «Пуск» отпустить, то катушка магнитного пускателя будет включена через собственный вспомогательный контакт. Такую схему называют схемой самоблокировки. Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится (обычно более чем на 40% от номинального значения), то магнитный пускатель отключается и его вспомогательный контакт размыкается.

После восстановления напряжения для включения электродвигателя необходимо повторно нажать кнопку «Пуск». Нулевая защита предотвращает непредвиденный, самопроизвольный пуск электродвигателя, который может привести к аварии.

Аппараты ручного управления (рубильники, конечные выключатели) нулевой защитой не обладают, поэтому в системах управления станочным приводом обычно применяют управление с использованием магнитных пускателей.

Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки магнитного пускателя.
27.

Опасность Поражения элеткрическим токо

Курсовая

Электрический ток - движение заряженных частиц по проводнику в определенном направлении; величина, которая показывает, сколько заряженных частиц прошло через проводник за единицу времени. Постоянный ток - это электрический ток, который не изменяет своего направления с течением времени. Переменный ток - с течением времени в определенной закономерности изменяет как свою величину

Электротехника

1. Постоянный и переменный электрический ток. Э.Д.С., напряжение, сопротивление электрической цепи. Обозначения и единицы измерения.

Электрический ток [ A ] - движение заряженных частиц по проводнику в определенном направлении; величина, которая показывает, сколько заряженных частиц прошло через проводник за единицу времени. Постоянный ток - это электрический ток, который не изменяет своего направления с течением времени. Переменный ток - с течением времени в определенной закономерности изменяет как свою величину, так и направление. Причем данные изменения повторяются через определенные промежутки времени - то есть они периодичны.

Электродвижущая сила [В] характеризует работу сторонних сил – любых сил неэлектрического происхождения, действующих в цепях тока. Электрическое напряжение [В] - это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи. Электрическое сопротивление [Ом] - это физическая величина, численно равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, проходящего через проводник.

1. Закон Ома для участка цепи и полной электрической цепи.

Закон Ома для участка цепи : ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Для полной цепи : сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника. I =E /(R +r ).

1. Законы Кирхгофа. Примеры использования.

Первый закон Кирхгофа : алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле, равна нулю.

Второй закон Кирхгофа : алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках замкнутого контура, произвольно выделенного в сложной разветвленной цепи, равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре

1. Работа и мощность электрического тока.

Работа электрического тока [Дж] показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику. A =UIt ; t -время протекания тока в цепи. Мощность электрического тока [Вт] показывает работу тока, совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. P =A /t или P =UI .

1. Преобразование электрических цепей.

Выполняется преобразование пассивной части электрической цепи, т.е. приемников электрической энергии. Если соединение трех сопротивлений имеет общий узел и имеет внешний вид трехлучевой звезды, то такое соединение сопротивлений называется звездой. Если три сопротивления соединены так, что образуют собою стороны треугольника, то такое соединение сопротивлений называют треугольником сопротивлений. Виды преобразования:

1) «звезда» в «треугольник» . Если в электрической цепи нашли соединение сопротивлений звездой, то между концами лучей подставляем сопротивления в виде треугольника. Удаляем соединение звездой. Получается эквивалентное преобразование звезды в треугольник.

2) «треугольник» в «звезду» . Если в электрической цепи нашли соединение сопротивлений треугольником, то в узлы соединения сопротивлений подставляем концы лучей соединения сопротивлений в виде звезды. Далее убираем соединение треугольником. В результате получается эквивалентное соединение звездой.

1. Представление переменных величин в электрических цепях переменного тока.

1. Аналитический способ . Для тока: i(t) = Im sin(ωt + ψi); для напряжения: u(t) = Um sin (ωt +ψu); для ЭДС e(t) = Em sin (ωt +ψe). Im, Um, Em – амплитуда; значение в скобках – полная фаза; ψi, ψu, ψe – начальная фаза, зависит от начала отсчета времени t = 0. 2. Временная диаграмма . Временная диаграмма представляет графическое изображение синусоидальной величины в заданном масштабе в зависимости от времени. i (t ) = Im sin (ωt - ψi ).

1. Действующее значение переменного тока и напряжения.

Действующее значение переменного тока - это величина постоянного тока, который может выполнить ту же самую работу (нагрев). Действующее значение напряжения – эффективное значение напряжения (220В – пример).

1. С войства RL С-элементов в электрических цепях.

1) При последовательном подключении элементов через них протекает одинаковый ток.

2) Согласно закону Ома и второму закону Кирхгофа суммарное напряжение на участке последовательно соединенных сопротивлений равно сумме напряжений на каждом элементе. Uобщ= U1+U2+U3+U4.

1. Трехфазные электрические цепи. Принципы построения и основные соотношения величин.

Трехфазная электрическая цепь – три взаимно связанные электрические цепи с ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но сдвинутые по фазе одна относительно другой на 120°. Для того чтобы выяснить, как получают трехфазный переменный ток, рассмотрим устройство трехфазного генератора. Трехфазный генератор состоит из трех одинаковых изолированных друг от друга обмоток, расположенных на статоре и разнесенных в пространстве на 120°. В центре статора вращается электромагнит. При этом форма магнита такова, что магнитный поток, пронизывающий каждую катушку, изменяется по косинусоидальному закону. Тогда по закону электромагнитной индукции в катушках будут индуцироваться ЭДС равной амплитуды и частоты, отличающиеся друг от друга по фазе на 120°.

1. Активная и реактивная мощность трехфазных цепей.

Часть полной мощности, которую удалось передать в нагрузку за период переменного тока, называется активной мощностью . Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на косинус угла сдвига фаз между ними (cos φ). Мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью . Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin φ). Активная и реактивная мощности трехфазной цепи, равны суммам соответствующих мощностей отдельных фаз.

1. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Основные сведения.

При всех изменениях в электрической цепи: включении, выключении, коротком замыкании, колебаниях величины какого-либо параметра – в ней возникают переходные процессы, которые не могут протекать мгновенно, так как невозможно мгновенное изменение энергии, запасенной в электромагнитном поле цепи. Таким образом, переходный процесс обусловлен несоответствием величины запасенной энергии в электрическом поле ее значению для нового состояния цепи.

При переходных процессах могут возникать большие перенапряжения, сверхтоки, электромагнитные колебания, которые могут нарушить работу устройства вплоть до выхода его из строя. С другой стороны, переходные процессы находят полезное практическое применение, например, в электронных генераторах.

1. Расчет переходных процессов в электрических цепях.

Классический метод расчета переходных процессов заключается в непосредственном интегрировании дифференциальных уравнений, описывающих изменения токов и напряжений на участках цепи в переходном процессе. В общем случае составляются уравнения электромагнитного состояния цепи по законам Ома и Кирхгофа для мгновенных значений напряжений и токов, связанных между собой на отдельных элементах цепи соотношениями.

Идеальное активное сопротивление. Идеальная индуктивность.

Идеальная емкость конденсатора.

Вычислив значение тока через конденсатор, получим линейное дифференциальное уравнение второго порядка относительно Uc .

1. Магнитные цепи и принципы их расчета.

Магнитной цепью называется путь, по которому замыкается магнитный поток. Магнитная цепь проходит через воздух. Магнитное сопротивление воздуха очень велико, поэтому даже при большой намагничивающей силе магнитный лоток мал. Для увеличения магнитного потока в состав магнитной цепи вводят ферромагнитные материалы (обычно литая сталь), имеющие меньшее магнитное сопротивление. Расчет магнитной цепи . Разбивают магнитную цепь на участки, имеющие одинаковые поперечные сечения и однородный материал, и для каждого участка определяют величину магнитной индукции по формуле B =F /S . F – сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, S – площадь проводника с током.

1. Индукционное и электромеханическое действия магнитного поля.

Индукционное действие магнитного поля состоит в том, что в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, наводится ЭДС. Если магнитное поле постоянное, то ЭДС в проводнике будет наводиться при перемещении проводника в магнитном поле. На индукционном действии магнитного поля основана работа электрических генераторов, трансформаторов, электроизмерительных приборов и т.д.

Электромеханическое действие магнитного поля заключается в том, что помещенные в поле проводник с током или ферромагнитное тело испытывают действие силы со стороны этого поля. На силовом действии магнитного поля основана работа электрических двигателей, электромагнитных муфт, реле, тяговых устройств и др.

1. Ферромагнетики и гистерезис.

Ферромагнетики – вещества, у которых внутреннее магнитное поле в сотни и тысячи раз превышает вызвавшее его внешнее магнитное поле. Ферромагнетики обладают намагниченностью в отсутствии магнитного поля. Ферромагнетизм наблюдается у кристаллов переходных металлов Fe, Co, Ni и у ряда сплавов. Ферромагнетизм – результат действия обменных сил.

Магнитный гистерезис заключается в том, что намагничивание и размагничивание ферромагнетика описывается разными кривыми (намагниченность отстает в своем уменьшении от поля). При уменьшении внешнего поля до нуля ферромагнетик обладает намагниченностью, которая называется остаточной.

1. Электрические машины и аппараты. Общие сведения и классификация.

Электрический аппарат – это устройство, управляющее потребителями и источниками электричества, а также использующее электрическую энергию для управления неэлектрическими процессами. Электрические аппараты общепромышленного назначения, электробытовые аппараты и устройства выпускаются напряжением до 1 кВ, высоковольтные – свыше 1 кВ.

По принципу действия электроаппараты классифицируются в зависимости от характера воздействующего на них импульса.

1. Коммутационные аппараты для замыкания и размыкания электрических цепей при помощи контактов, соединенных между собой для обеспечения перехода тока из одного контакта в другой (рубильники, переключатели).

2. Электромагнитные аппараты , действие которых зависит от электромагнитных усилий, возникающих при работе аппарата (контакторы, реле).

3. Индукционные аппараты , действие которых основано на взаимодействии тока и магнитного поля (индукционные реле).

4. Катушки индуктивности (реакторы, дроссели насыщения).

1. Электродвигатели постоянного тока. Принципы построения и режимы работы.

Электродвигатель постоянного тока (ДПТ) — электрическая машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.

Работа электрического двигателя постоянного тока основана на явлении электромагнитной индукции. На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, определяемая по правилу левой руки: F = BIL, I — ток, протекающий по проводнику, В — индукция магнитного поля; L — длина проводника. При пересечении проводником магнитных силовых линий машины в нем наводится ЭДС, которая по отношению к току в проводнике направлена против него, поэтому она называется обратной или противодействующей. Электрическая мощность в двигателе преобразуется в механическую и частично тратится на нагревание проводника.

Электродвигатель состоит из статора и ротора, разделенных между собой воздушным пространством. Активными частями электродвигателя являются обмотки и магнитопровод; все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.

1. Асинхронные электродвигатели. Особенности конструкции и режимы работы.

В основе принципа работы асинхронного электродвигателя лежит физическое взаимодействие магнитного поля статора с током, наведенным этим полем в обмотке ротора. К обмотке статора, выполненной в виде трех групп катушек, приложено электрическое напряжение, под действием которого по ней проходит трехфазный переменный ток, который и создает вращающееся магнитное поле. Пересекая замкнутую обмотку ротора, это поле наводит в нём ток. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с токами ротора возникает вращающий электромагнитный момент, приводящий ротор в движение. Теперь ротор способен выполнять механическую работу, т.е. сообщать движение соединенной с его валом технологической машине (насосу, вентилятору и др.). Так в электродвигателе происходит превращение электрической энергии в механическую.

Магнитное поле вращается в пространстве с частотой 60f/p где f - частота переменного тока; p - число пар полюсов обмотки статора. Промышленная частота переменного тока равна 50 Гц. Следовательно, частота вращения вала электродвигателя зависит от числа пар полюсов.

1. Синхронные электродвигатели. Принцип действия асинхронной машины и основные режимы.

Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М, приводящий ротор во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объясняется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.

1. Электрические аппараты. Принципы работы и основные виды.

Электроника

1. Основные направления развития и технологии.

Электроника - это наука, изучающая явления взаимодействия электронов и других заряженных частиц с электрическими, магнитными и электромагнитными полями, что является физической основой работы электронных приборов и устройств, используемых для передачи, обработки и хранения информации.

Существует информационная электроника , занимающаяся устройствами для передачи, обработки и отображения информации и энергетическая электроника , занимающаяся преобразованием одного вида электрической энергии в другой.

1. Виды интегральных микросхем, их конструктивное оформление и сравнительные оценки.

Интегральная микросхема (ИМС) представляет собой микросхему, все или часть элементов которой нераздельно связаны и электрически соединены между собой так, что устройство рассматривается как единое целое.

По методу получения различают три вида ИМС.

В плёночных ИМС детали и соединения осуществляют путём получения плёнок малой толщины с различными свойствами, выполненных из не проводящего электрический ток материала. Плёночные микросхемы разделяют на две группы: тонкоплёночные и толстоплёночные. Различие тонкоплёночных и толстоплёночных ИМС заключено не только в количественной толщине плёнок, но и в технологии их нанесения.

В полупроводниковых ИМС детали и соединения образованы технологическими методами в кристалле полупроводника.

В совмещенных ИМС одна часть деталей выполнена методом тонкоплёночной, а другая часть – методом полупроводниковой технологии.

В гибридных ИМС пассивные компоненты получают на диэлектрической подложке методом тонкоплёночной технологии, а активные компоненты располагают рядом на подложке и соединяют проволокой с контактными площадками.

1. Общие сведения о полупроводниках. Создание PN -перехода в полупроводниковых структурах.

Полупроводник - вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры, а это значит, что электрическая проводимость (1/R) увеличивается; наблюдается у кремния, германия, селена. Механизм проводимости у полупроводников . Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями. При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и они ведут себя как диэлектрики.

Электронно-дырочный переход создается путем легирования пластинки монокристаллического полупроводникового материала примесью с определенным типом проводимости (p- или n- типа), которая обеспечивает создание поверхностного пласта с проводимостью противоположного типа. Концентрация легирующей примеси в этом пласте должна нейтрализовать имеющиеся в первоначальном материале основные свободные носители заряда и создать проводимость противоположного знака. На границе n- и p- слоев в результате перетока зарядов образуются обедненные зоны с объемным положительным зарядом в n-пласте и объемным отрицательным зарядом в p-пласте. Эти зоны в совокупности и образуют p-n-переход.

1. Полупроводниковые диоды. Назначение, структуры, классификация и основные характеристики.

Диод – полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). Если взять пластинку полупроводника, например германия, и в его левую половину ввести акцепторную примесь, а в правую донорную, то с одной стороны получится полупроводник типа P, соответственно с другой типа N. На стыке полупроводников с P и N проводимостями получается P-N переход, который является основой всех полупроводниковых приборов. Предназначены для преобразования переменного тока в постоянный, для применения в импульсных режимах работы, в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.

По назначению полупроводниковые диоды подразделяются на выпрямительные диоды малой (прямой ток до 300мА), средней (300мА – 10А) и большой (до 100000А) мощности, импульсные диоды и полупроводниковые стабилитроны.

1. Транзисторы: классификация, структуры, характеристики и области использования.

Транзистор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов.

В большинстве усилительных схем транзисторы или электронные лампы используются как переменный резистор, сопротивление которого изменяется под действием слабого входного сигнала. Этот «переменный резистор» является составной частью электрической цепи постоянного тока, которая получает питание, например, от гальванических элементов или аккумуляторов, поэтому в цепи начинает протекать постоянный ток. В аналоговой технике чаще используют биполярные транзисторы. В цифровой технике (цифровая связь, память, процессоры), наоборот, чаще используются полевые транзисторы.

1. Биполярные транзисторы. Режимы работы и основные схемы включения.

В работе биполярного транзистора одновременно участвуют два типа носителей заряда – электроны и дырки. Этим он отличается от униполярного (полевого) транзистора, в работе которого участвует только один тип носителей заряда.

У биполярного транзистора три контакта (электрода). Контакт, выходящий из центрального слоя, называется база. Крайние электроды носят названия коллектор и эмиттер. Прослойка базы очень тонкая относительно коллектора и эмиттера. В дополнение к этому, слой полупроводника со стороны коллектора немного толще, чем со стороны эмиттера. Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке соберется еще больше электронов. В результате немного усилится ток базы, и значительно усилится ток коллектора. Таким образом, при небольшом изменении тока базы сильно меняется ток коллектора. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе.

В соответствии уровням напряжения на электродах транзистора, различают четыре режима его работы: режим отсечки, активный режим, режим насыщения и инверсный режим.

1. Составные и полевые транзисторы. Особенности построения и работы. Области использования.

Полевой транзистор – транзистор, в котором сила проходящего через него тока регулируется внешним электрическим полем, т.е напряжением. Это принципиальное различие между ним и биполярным транзистором, где сила основного тока регулируется управляющим током.

Область полупроводника N-типа формирует канал между зонами P-типа. Электроды, подключаемые к концам N-канала, называются сток и исток. Полупроводники P-типа электрически соединяются между собой и представляют собой один электрод – затвор. Вблизи стока и истока находятся зоны с повышенной концентрацией электронов. Это улучшает проводимость канала.

1. Оптоэлектронные приборы. Основные виды, назначение и свойства.

Оптоэлектронный прибор - это устройство, в котором при обработке информации происходит преобразование электрических сигналов в оптические и обратно. Существенная особенность оптоэлектронных устройств состоит в том, что элементы в них оптически связаны, а электрически изолированы друг от друга. Основные виды:

оптоизлучатели – преобразователи электрической энергии в световую; фотоприемники – преобразователи световой энергии в электрическую; оптопары – приборы для изоляции эл-ва при передаче энергии и информации по световому каналу.

1. Транзисторные ключи и многокаскадные усилители. Назначение и принципы построения.

Транзисторный ключ служит для коммутации цепей нагрузки под воздействием внешних управляющих сигналов. В соответствии с функциями ключа транзистор может находиться в одном из двух статических режимов: режим отсечки, когда транзистор закрыт и режим насыщения, когда транзистор открыт и насыщен. Электронные ключи основаны на работе биполярных транзисторов. Когда на базе транзистора отсутствие напряжения относительно эмиттера, транзистор закрыт, ток через него не идёт, на коллекторе всё напряжение питания, т.е. максимальный сигнал. Когда на базу транзистора поступает электрический сигнал, он открывается, возникает ток коллектор-эмиттер и падение напряжения на коллекторе, а с ним и напряжение на выходе уменьшается до низкого уровня. Транзисторные ключи находят широкое применение в силовых преобразователях частоты.

На практике в устройствах промышленной электроники для получения необходимой полезной выходной мощности в нагрузке недостаточно одного каскада. Поэтому применяют многокаскадные усилители , собираемые из нескольких последовательно соединенных одиночных усилительных каскадов. В блок-схеме в качестве датчиков, преобразующих почти любой неэлектрический сигнал во входной электрический сигнал, могут использоваться различные источники ЭДС: микрофон, антенна и т. д. Первый входной каскад предназначен для согласования сопротивления датчика входного сигнала с входным сопротивлением усилителя при одновременном усилении входного сигнала. Последний – выходной каскад является каскадом усиления мощности, передаваемой в полезную нагрузку. Все остальные промежуточные каскады обеспечивают усиление полезного сигнала до величины, необходимой для оптимальной работы выходного каскада, при которой отбирается в нагрузку максимально возможная полезная мощность каскада при допустимой величине нелинейных искажений.

1. Дифференциальные и операционные усилители (ОУ).

Дифференциальный усилитель - это схема, используемая для усиления разности напряжений двух входных сигналов. В идеальном случае выходной сигнал не зависит от уровня каждого из входных сигналов, а определяется только их разностью. Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются одновременно, то такое изменение входного сигнала называют синфазным.

Выходное напряжение измеряется на одном из коллекторов относительно потенциала земли; такой усилитель называют схемой с однополюсным выходом. Этот усилитель можно рассматривать как устройство, которое усиливает дифференциальный сигнал и преобразует его в несимметричный сигнал, с которым могут работать обычные схемы. Если же нужен дифференциальный сигнал, то его снимают между коллекторами. Дифференциальные усилители используют в тех случаях, когда слабые сигналы можно потерять на фоне шумов. Примерами таких сигналов являются цифровые сигналы, передаваемые по длинным кабелям.

Операционный усилитель - это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Дифференциальные входы усилителя состоят из двух выводов - V+ и V-, идеальный операционный усилитель усиливает только разницу напряжений между двумя этими входами, эта разница называется дифференциальным напряжением на входе. Напряжение на выходе операционного усилителя определяется формулой Vout = k (V+ - V- ), где V+ - напряжение на прямом входе, V- - напряжение на инверсном входе, и k - коэффициент усиления усилителя с разомкнутой петлёй обратной связи. Операционные усилители являются наиболее востребованными приборами среди современных электронных компонент, они находят своё применение в потребительской электронике, применяются в индустрии и в научных приборах.

1. Обратная связь в усилительных схемах. Основные схемы усилителей на ОУ, особенности работы.

Обратная связь – явление передачи части энергии усиленных колебаний из выходной цепи усилителя во входную. Цепь обратной связи выполняется в виде линейного пассивного четырехполюсника, характеризуемого коэффициентом передачи. Если колебания от источника складываются с сигналом обратной связи так, что амплитуда колебаний на входе и на выходе усилителя увеличивается, то такая обратная связь – положительная. Положительная обратная связь позволяет создавать новые классы электронных схем с различными функциональными характеристиками. Если колебания от источника входного сигнала и сигнала обратной связи поступают на вход усилителя в противофазе, что приводит к уменьшению амплитуды колебаний на входе и выходе усилителя, то обратная связь будет отрицательной.

Инвертирующий усилитель (слева) .
Коэффициент усиления.

K = U вых/ U вх=- R 2/ R 1.

Неинвертирующий усилитель (справа). Коэффициент усиления K=Uвых/Uвх=1+ R 2/ R 1.

1. Активные фильтры: назначение, классификация, характеристики и примеры построения.

Активный фильтр — один из видов аналоговых электронных фильтров, в котором присутствует один или несколько активных компонентов, например, транзистор или операционный усилитель. В активных фильтрах используется принцип отделения элементов фильтра от остальных электронных компонент схемы. Часто бывает необходимо, чтобы они не оказывали влияния на работу фильтра. Применение усилителей в активных фильтрах позволяет увеличить наклон частотной характеристики в полосе подавления, что недостижимо при соединении пассивных цепочек.

Типы активных фильтров: фильтр высоких частот — ослабляет амплитуды гармоник сигнала ниже частоты среза; фильтр низких частот — ослабляет амплитуды гармоник сигнала выше частоты среза; полосовой фильтр — ослабляет амплитуды гармоник сигнала выше и ниже некоторой полосы; режекторный фильтр — ослабляет амплитуды гармоник сигнала в определённой полосе частот.

1. Генераторы электрических сигналов. Назначение, классификация и примеры построения.

Электронный генератор – устройство, посредством которого энергия сторонних источников питания преобразуется в электрические колебания требуемой формы, частоты и мощности. Электронные генераторы входят составной частью во многие электронные приборы и системы. Состоит из источника (устройства с самовозбуждением, например, усилителя, охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра). Используются в измерительных приборах, осциллографах. По форме колебаний их делят на генераторы гармонических и негармонических (импульсных) сигналов.

1. Компараторы напряжения, ЦАП и АЦП. Принципы построения и области использования.

Компаратор – это устройство, которое сравнивает два разных напряжения и силу тока, выдает конечный силовой сигнал, указывая на большее из них, одновременно производя расчет соотношения. У него есть две аналоговые вводные клеммы с положительным и отрицательным сигналом и один двоичный цифровой выход. Для отображения сигнала используется специальный индикатор. Используя аналоговый сигнал в + входе (неинвертируемый) и выходе (инвертируемый), устройство использует два аналогичных разнополярных сигнала. Если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, то выход будет «1», и это включит открытый коллектор транзистора. Если вход находится на отрицательном уровне, то сигнал будет равняться «0» и коллектор будет находиться в закрытом виде. Применяется в схемах, где нужно сравнивать сигналы входящего напряжения: зарядное устройство, микроконтроллер.

ЦАП — устройство для перевода цифровых данных в аналоговый сигнал, своеобразный мост между аналоговой и цифровой частями схемы. Принцип работы ЦАП заключается в суммировании аналоговых сигналов. Суммирование производится с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда цифрового кода. Выходной сигнал ЦАП может иметь форму тока, напряжения или заряда. Область применения: усилители звука, обработка видео, устройства отображения.

АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор. Для преобразования любого аналогового сигнала в цифровую форму необходимо выполнить три основные операции: дискретизацию, квантование и кодирование.

1. Источники вторичного электропитания (ИВЭП). Принципы построения и область использования.

Источники вторичного электропитания (ИВЭП) предназначены для получения напряжения, необходимого для питания различных электронных устройств. Чаще всего перед вторичными источниками питания стоит задача преобразования электроэнергии из сети переменного тока промышленной частоты – 220В в 50 Гц. Трансформатор Тр предназначен для изменения уровня переменного напряжения и гальванической развязки выпрямителя и питающей сети. Выпрямители служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Основными компонентами выпрямителей служат вентили – элементы с явно выраженной нелинейной вольтамперной характеристикой. В качестве таких элементов используют кремниевые диоды. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Стабилизатор уменьшает колебания напряжения на нагрузке.

ИВЭП имеет большие вес и габариты, определяемые размерами трансформатора и сглаживающего фильтра. Сейчас ИВЭП вытесняются преобразовательными устройствами, работающими на частотах, составляющих десятки и сотни килогерц. При этом удается значительно уменьшить размеры и вес устройства.

1. Выпрямители ИВЭП. Методы улучшения выходных параметров выпрямителей.

___________________________________________________________________________________________

1. Цифровые логические элементы. Классификация, основные параметры и характеристики.

Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме. Основные параметры. Коэффициент объединения по входу — число входов, с помощью которых реализуется логическая функция. Коэффициент разветвления по выходу – число логических входов устройств этой же серии, которые могут быть одновременно присоединены к выходу данного логического элемента. Быстродействие характеризуется временем задержки распространения сигналов через ЛЭ. Различают время задержки распространения сигнала при включении ЛЭ, время задержки сигнала при выключении и среднее время задержки распространения.

Все логические функции любого числа логических переменных можно образовать с помощью трех основных операций: логическое отрицание (инверсия, операция НЕ); логическое сложение (дизъюнкция, операция ИЛИ); логическое умножение (конъюнкция, операция И);

1. Триггерные устройства: классификация, принципы построения и работа.

Триггеры – класс электронных устройств, обладающих устойчивыми состояниями электрического равновесия и способных под действием внешних сигналов переключаться в любое из этих состояний и находиться в них сколь угодно долго после прекращения их действия. Состояние триггера - это значение, которое в нем хранится в настоящее время. Схема триггера состоит из элемента памяти (самого триггера с двумя устойчивыми состояниями) и схемы управления с рядом входов. Схема управления преобразует поступающую на её входы информацию в одну из комбинаций сигналов 00,01,10,11 действующих непосредственно на входы собственно триггера.

Типы триггеров в зависимости от способов управления: асинхронные (не тактируемые) и синхронные (тактируемые). Изменение состояния асинхронного триггера происходит сразу же после изменения сигналов на его управляющих входах. У синхронного триггера изменение состояния под действием управляющих сигналов возможно только при присутствии сигнала на специальном тактовом входе. Наибольшее применение триггеры находят в счетчиках, регистрах, элементах памяти.

1. Регистровые структуры. Особенности построения и назначение.

Во всех процессорах используются программно доступные регистры общего назначения (РОН) и регистры специального назначения . РОН в составе ЦП используются для хранения операндов, наиболее часто используемых при вычислениях, что сокращает количество обращений к ОП за операндами, что позволяет повысить и производительность ЦП. Чем больше емкость РОН, тем больше промежуточных данных можно в них хранить без обращения к ОП. Также РОН можно использовать для хранения адресов при выполнении процессором адресации. В число специальных регистров входят указатель команд (используется в качестве смещения при определении адреса следующей выполняемой команды), регистр флагов (обработка прерываний, последовательность вызываемых задач, ввод/вывод), и регистры сегментов (текущие адресуемые сегменты памяти).

1. Двоичные счетчики: виды счетчиков, принципы построения и работа.

Двоичный счетчик – функциональный узел, предназначенный для подсчета числа входных сигналов и запоминания двоичного кода этого числа соответствующими триггерами. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер. По назначению счетчики делятся на суммирующие и вычитающие.

В начальный момент времени все триггеры устанавливаются в состояние “0”. После прихода первого счетного импульса триггер Тг1 перейдет в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 001. Второй импульс, пришедший на вход, переведет Тг1 снова в состояние “0”. При этом возникает импульс переноса, который устанавливает следующий триггер Тг2 в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 010. После третьего входного сигнала Тг1 вновь прейдет в состояние “1”, а остальные триггеры останутся в прежнем состоянии. Так будет продолжаться до тех пор, пока счетчик не просуммирует максимальное для трех разрядов число 710 =1112 . Восьмой импульс переведет Тг1 в состояние “0“, возникший перенос поступит на Тг2 и также переведет его в состояние “0”. В свою очередь, импульс переноса со второго разряда переведет в состояние “0” и Тг3. В результате этого счетчик установится в исходное нулевое состояние (000)

1. Мультиплексоры и демультиплексоры.

Мультиплексор – переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход, преобразует параллельный код в последовательный. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует двоичному коду. Демультиплексор – это переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий один вход и несколько выходов, работает противоположно мультиплексору, преобразуя последовательный код в параллельный.

1. Шифраторы и дешифраторы.

Шифратор (кодер) – электронное устройство, которое преобразует код одной системы счисления в код другой системы. Рассмотрим шифратор на примере калькулятора. Поскольку все действия в калькуляторе выполняются с двоичными числами, то после клавиатуры стоит шифратор, который преобразует вводимые числа в двоичную форму. Все кнопки калькулятора соединяются с общим проводом и, нажав, к примеру, кнопку 5 на входе шифратора, мы тут же получим двоичную форму данного числа на его выходе.

Дешифраторы относятся к той же группе, только работают по противоположному принципу. Они преобразуют параллельный двоичный код в позиционный десятичный. Рассмотрим дешифратор на примере цифрового светодиодного индикатора. На нём отображаются десятичные цифры, а так как цифровая электроника работает с двоичными числами, которые представляют комбинацию 0 и 1, эти числа должны быть преобразованы в десятичную форму.

1. Сумматоры и арифметико-логические устройства.

Сумматор – логический операционный узел, выполняющий арифметическое сложение кодов двух чисел. При арифметическом сложении выполняются и другие дополнительные операции: учет знаков чисел, выравнивание порядков слагаемых. Операции выполняются в арифметическо-логических устройствах (АЛУ) – процессорных элементах, ядром которых являются сумматоры.

По числу входов и выходов одноразрядных двоичных сумматоров:

– четвертьсумматоры, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются два одноразрядных числа, и одним выходом, на котором реализуется их арифметическая сумма;

– полусумматоры, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются одноимённые разряды двух чисел, и двух выходов: на одном реализуется арифметическая сумма в данном разряде, а на другом - перенос в следующий, более старший разряд);

– полные одноразрядные сумматоры, характеризующиеся наличием трёх входов, на которые подаются одноимённые разряды двух складываемых чисел и перенос из предыдущего (более младшего) разряда, и двумя выходами: на одном реализуется арифметическая сумма в данном разряде, а на другом - перенос в следующий (более старший разряд).

1. Запоминающие устройства: классификация, основные характеристики и принципы построения.

Запоминающее устройство – комплекс технических средств, реализующих функцию памяти. Запоминающий элемент (ЗЭ) – часть памяти, используемая для хранения данных в битах.

Основные параметры ЗУ. Информационная емкость определяется наибольшим количеством информации, которая может быть зафиксирована ЗУ. Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения, т.е. длительностью процессов, необходимых для записи или считывания информации.

В общем случае ЭВМ содержит внешние и внутренние ЗУ. Внешние ЗУ служит для хранения больших объемов информации: запасов данных и программного обеспечения системы. Используются ЗУ с прямым доступом на дисках, на магнитных лентах. Внутренние ЗУ по выполняемым функциям делятся на оперативные и постоянные. Оперативные (ОЗУ) выполняют запись, хранение и считывание произвольной двоичной информации, обеспечивают хранение программ, определяющих текущий процесс, и массивов обрабатываемых данных. Постоянные (ПЗУ) осуществляют хранение и выдачу постоянно записанной информации, содержание которой не изменяется в ходе работы системы.

1. Архитектура микропроцессоров, принципы работы и классификация.

Микропроцессор — процессор, реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем. Микропроцессор характеризуется тактовой частотой, определяющей максимальное время выполнения переключения элементов в ЭВМ, и разрядностью – максимальным числом одновременно обрабатываемых двоичных разрядов.

Архитектура микропроцессора – система команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы. Выделяют понятия микроархитектуры и макроархитектуры. Микроархитектура - это аппаратная организация и логическая структура микропроцессора, регистры, управляющие схемы, арифметико-логические устройства, запоминающие устройства и связывающие их шины. Макроархитектура - это система команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работы микропроцессора.

Микропроцессор координирует работу всех устройств с помощью шины управления (ШУ). Помимо ШУ имеется 16-разрядная адресная шина (ША), которая служит для выбора определенной ячейки памяти, порта ввода или порта вывода. По 8-разрядной информационной шине или шине данных (ШД) осуществляется двунаправленная пересылка данных между микропроцессорами. МП может посылать информацию в память или к одному из портов вывода, а также получать информацию из памяти или от одного из портов ввода. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) содержит некоторую программу инициализации ПК. Программы пользователя могут быть загружены в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и из внешнего запоминающего устройства (ВЗУ).

1. Основные элементы электрической цепи (активные, пассивные). Обозначение тока, потенциалов и напряжения вэлектрической цепи.

Электрическая цепь – совокупность источников, приёмников электрической энергии и соединяющих их проводов. Кроме этих элементов, в Э. ц. могут входить выключатели, переключатели, предохранители и другие электрические аппараты защиты и коммутации, а также измерит, и контрольные приборы.

Активные элементы – источники электрической энергии, в которых неэлектрические виды энергии преобразуются в электрическую.

Различают два основных активных элемента: источник напряжения (ЭДС) и источник тока.

Пассивные элементы – приемники электромагнитной энергии. Электрическая энергия в них преобразуется в неэлектрические виды энергии – активное сопротивление (проводимость), либо накапливается в виде энергии электрического поля (емкость) или энергии магнитного поля (индуктивность). Емкость и индуктивность являются реактивными приемниками энергии или реактивными элементами.

Ток обозначается через I с направлением течения.

На схемах рядом с точкой более высокого потенциала ставится знак +, а рядом с точкой более низкого – знак -. Разность потенциалов обозначается через U . Разность потенциалов в двух точках a и b обозначается через U ab .

Напряжение обозначается U .

2. Идеальные источники тока и ЭДС, обозначение и основные характеристики.

Идеальный источник тока ( I ), величина тока, протекающего через который, не зависит от напряжения на его зажимах. Внутреннее сопротивление такого источника можно условно принять равным бесконечности. Обозначение идеального источника тока и его вольт-амперная характеристика приведены на рис.

Идеальный источник напряжения ( E ), напряжение на зажимах которого не зависит от величины протекающего через него тока . Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения можно условно принять равным нулю. Обозначение такого источника и его вольт-амперная характеристика приведены на рис.

3. Закон Ома для участка цепи без источника ЭДС и закон Ома для замкнутой цепи. Рисунок.4. Закон Ома для участка цепи, содержащий ЭДС. Рисунок.

5. Первый закон Кирхгофа. Пример его применения. 6. Второй закон Кирхгофа. Пример его применения.

Кроме простых цепей существуют сложные цепи. Сложной электрической цепью называют цепь, которая не может быть непо­средственно рассчитана по закону Ома.

Сложная цепь обычно содержит несколько источников ЭДС в разных ветвях. Число ветвей электрической цепи обозначают через q , число узлов - через q , а число независимых контуров - через п, где п = р - q + 1.

Для расчета сложных цепей используют законы Кирхгофа, ко­торые формулируются для разветвленных и сложных электриче­ских цепей; при их рассмотрении используют понятия ветви, узла и контура.

Ветвью называют часть электрической цепи, состоящую только из последовательно соединенных источников ЭДС (или тока) и сопротивлений и имеющую два зажима для подключения ее к остальной части цепи. На схемах электрических цепей каждую ветвь обычно изображают в виде последовательного соединения одного эквивалентного источника ЭДС (или тока) и одного экви­валентного сопротивления. Ветвь непосредственно соединяет два узла. В ветви через все элементы протекает один и тот же ток.

Узлом называют точку электрической цепи, в которой соедине­но не менее трех ветвей. На схемах узел обозначают точкой.

Контуром называют последовательность ветвей электрической цепи, образующей замкнутый путь, в котором один из узлов одно­временно является началом и концом пути, а остальные встречают­ся только один раз.

Первый закон Кирхгофа выражает тот факт, что ни в одной точке цепи не происходит накопление электрических зарядов. Согласно этому закону (закону Кирхгофа для токов) алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю:

где со знаком плюс записывают токи с положительными направле­ниями от узла, со знаком минус - с положительными направле­ниями к узлу или наоборот. Иначе: сумма токов, направленных от узла, равна сумме токов, направленных к узлу. Так, например, для узла 1 (рис. 1.4) получим уравнение

I 1 - I 2 + I 3 - I 4 =0,

Второй закон Кирхгофа устанавливает связь между ЭДС, токами и сопротивлениями в любом замкнутом контуре. Согласно этому закону (закону Кирхгофа для напряжений), алгебраическая сумма напряжений участков любого контура электрической цепи равна нулю:

где т - число участков контура.

Со знаком плюс записывают на­пряжения, положительные направле­ния которых совпадают с произвольно выбранным направлением обхода кон­тура, со знаком минус - противопо­ложно направленные или наоборот. В частности, для контура схемы замещения цепи, содержащего только источники ЭДС и резистивные эле­менты, алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах равна алгебраической сумме ЭДС:

Где т - число резистивных элементов; п - число ЭДС в контуре.

Со знаком плюс записывают ЭДС и токи, положительные на­правления которых совпадают с произвольно выбранным направлениемобхода контура, со знаком минус - противоположно на­правленные или наоборот. Так, например, для контура, приведен­ного на рис. 1 .5,

7. Баланс мощностей в цепях постоянного тока.

8. Преобразование схем с последовательным, параллельным и смешанным соединением сопротивлений.

Элементы цепи часто соединяют или треугольником, или звез­дой (рис. 1.11).

Для упрощения расчета электрических цепей в ряде случаев целесообразно применять преобразование треугольника сопротив­лений в эквивалентную звезду или звезды в эквивалентный тре­угольник.

Условия эквивалентного преобразования требуют, чтобы преоб­разования, производимые в одной части цепи, не вызывали изме­нений в распределении токов и напряжений в остальной части цепи. Согласно этим условиям, потенциалы одноименных точек треугольника и звезды и подходящие к узлам токи должны быть одинаковы.

Формулы перехода от сопротивлений треугольника к сопротив­лениям звезды и наоборот в соответствии с обозначениями на рис. 1.11 имеют вид:

Используя эквивалентные преобразования, сложную цепь ино­гда можно свести к простой. Часто преобразования приводят к уменьшению числа ветвей и узлов сложной цепи и, следовательно, к упрощению ее расчета.

6. Метод контурных токов. Пример его применения.

Ме?тод ко?нтурных то?ков - метод сокращения размерности системы уравнений, описывающей электрическую цепь.

Основные принципы

Любая электрическая цепь, состоящая из Р рёбер (ветвей, участков) и У узлов, может быть описана системой уравнений в соответствии с . Число уравнений в такой системе равно Р , из них У –1 уравнений составляется по 1-му закону Кирхгофа для всех узлов, кроме одного; а остальные Р –У +1 уравнений – по 2-му закону Кирхгофа для всех независимых контуров. Поскольку независимыми переменными в цепи считаются токи рёбер, число независимых переменных равно числу уравнений, и система разрешима.

Существует несколько методов сократить число уравнений в системе. Одним из таких методов является метод контурных токов.

Метод использует тот факт, что не все токи в рёбрах цепи являются независимыми. Наличие в системе У –1 уравнений для узлов означает, что зависимы У –1 токов. Если выделить в цепи Р –У +1 независимых токов, то систему можно сократить до Р –У +1 уравнений. Метод контурных токов основан на очень простом и удобном способе выделения в цепи Р –У +1 независимых токов.

Метод контурных токов основан на допущении, что в каждом из Р –У +1 независимых контуров схемы циркулирует некоторый виртуальный контурный ток. Если некоторое ребро принадлежит только одному контуру, реальный ток в нём равен контурному. Если же ребро принадлежит нескольким контурам, ток в нём равен сумме соответствующих контурных токов (с учётом направления обхода контуров). Поскольку независимые контура покрывают собой всю схему (т.е. любое ребро принадлежит хотя бы одному контуру), то ток в любом ребре можно выразить через контурные токи, и контурные токи составляют полную систему токов.

Построение системы уравнений

Для построения системы уравнений необходимо выделить в цепи P – У + 1 независимых контуров. По каждому из этих контуров будет составлено одно уравнение по 2-му закону Кирхгофа. В каждом контуре необходимо выбрать направление обхода (например, по часовой стрелке).

Ток во всех рёбрах схемы необходимо представить как сумму (с учётом знаков) контурных токов, которые протекают по этим рёбрам.

При наличии в цепи источников тока, их предварительно преобразовывают в источники напряжения.

Правило построения уравнения таково. Обходя контур в соответствии с выбранным направлением, записываем в левую часть уравнений сумму (с учётом знаков) токов в рёбрах, умноженных на сопротивление ребра. В правой части уравнения записываем все источники ЭДС, имеющиеся в контуре (со знаком «плюс», если направление обхода контура совпадает с направлением ЭДС, и наоборот).

Составив уравнения для всех независимых контуров, получаем совместную систему P – У + 1 уравнений относительно P – У + 1 неизвестных контурных токов.

Метод контурных токов

Положим, что в левом контуре по часовой стрелке течет контурный ток I 11 , а в правом (также по часовой стрелке) - контурный ток I 22 . Для каждого из контуров составим уравнения по второму . При этом учтем, что по смежной ветви (с сопротивлением R 5) течет сверху вниз ток I 11 –I 22 . Направления обхода контуров примем также по часовой стрелке.

Для первого контура

или

Для второго контура

или

Перепишем эти уравнения следующим образом:

Здесь

Полное сопротивление первого контура;

Полное сопротивление второго контура;

Сопротивления смежной ветви между первым и вторым контурами, взятые со знаком минус;

Контурная ЭДС первого контура;

Контурная ЭДС второго контура.

7. Метод эквивалентного генератора. Пример его применения.

8. Метод эквивалентного сопротивления. Пример его применения.

9. Закон Джоуля-Ленца. Пример его применения.

Закон Джоуля - Ленца - .

При прохождении электрического тока через металлический проводник электроны сталкиваются то с нейтральными молекулами, то с молекулами, потерявшими электроны. Движущийся электрон либо отщепляет от нейтральной молекулы новый электрон, теряя свою кинетическую энергию и образуя новый положительный ион, либо соединяется с молекулой, потерявшей электрон (с положи­тельным ионом), образуя нейтральную молекулу. При столкнове­нии электронов с молекулами расходуется энергия, которая пре­вращается в тепло. Любое движение, при котором преодолевается сопротивление, требует затраты определенной энергии. Так, напри­мер, для перемещения какого-либо тела преодолевается сопротив­ление трения и работа, затраченная на это, превращается в тепло.

Электрическое сопротивление проводника играет ту же роль, чтя и сопротивление трения. Таким образом, для проведения тока через проводник источник тока затрачивает некоторую энергию, которая превращается в тепло. Переход электрической энергии в тепловую отражает закон Ленца - Джоуля или закон теплового действия тока.

Русский ученый Ленц и английский физик Джоуль одновремен­но и независимо один от другого установили, что при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое проводником, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику . Это положение называется законом Лен­ца - Джоуля.

Если обозначить количество теплоты, создаваемое током, буквой Q , силу тока, протекающего по проводнику,- I , сопротивление проводника r и время, в течение которого ток протекал по проводнику, t , то закону Ленца - Джоуля можно придать следующее выражение:

Пример 1. Определить количество теплоты, выделенное в нагревательном приборе в течение 0,5 ч, если он включен в сеть с напряжением 110 в и имеет сопротивление 24 ом .

Решение. Время прохождения в секундах:

t =0,5 ч =30 мин =30х60=1800 сек .

Количество теплоты, выделенное в приборе,

Примеры 2. В электрическом кипятильнике вода, потребляя количество теплоты 400 000 дж , закипает через 15 мин . Определить сопротивление нагрева­тельного элемента этого кипятильника, а также мощность, если кипятильник ра­ботает под напряжением 220 в и его к. п. д. равен 80%.

Решение. Так как к. п. д. кипятильника равен 80%, выделенное нагрева­тельным элементом количество теплоты

Q = 400 000: 0,8 = 500 000 дж .

Силу тока, протекающего через кипятильник, найдем из слёлующей формулы

откуда

Сопротивление нагревательного элемента

Мощность, потребляемая кипятильником,

10. Выделяемая и потребляемая мощность.

Зная работу, совершаемую током за некоторый промежуток времени, можно рассчитать и мощность тока, под которой, так же как и в механике, понимают работу, совершаемую за единицу времени. Из формулы A=UIt, определяющей работу постоянного тока, следует, что мощность его
(58.1)
Таким образом, мощность постоянного тока на любом участке цепи выражается произведением силы тока на напряжение между концами участка.

Нередко говорят о мощности электрического тока, потребляемой из сети, желая этим выразить мысль, что при помощи электрического тока («за счет тока») совершается работа моторов, нагреваются плитки и т. д. В соответствии с этим на приборах нередко обозначается их мощность, т. е. мощность тока, необходимая для нормального действия этих приборов. Так, например, 220-вольтовая электроплитка мощности 500 Вт есть плитка, для нормальной работы которой требуется ток около 2,3 А при напряжении 220 В (так как 2,3 А 220 В »500 Вт).

Если в формуле (58.1) ток выражен в амперах, а напряжение в вольтах, то мощность получится в джоулях в секунду (Дж/с), т. е. в ваттах (Вт) (см. том I). На практике употребляют также более крупную единицу мощности киловатт: 1 кВт=1000 Вт. Таким образом, один ватт есть мощность, выделяемая током один ампер в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение один вольт. В электротехнике применяется единица работы, называемая киловатт-часом (кВт ч): один киловатт-час равен работе, совершаемой током мощности один киловатт в течение одного часа. Нетрудно сосчитать, что 1 кВт ч=3600000 Дж. В киловатт-часах обычно выражают энергию, на которую электростанции подают счета потребителям электроэнергии. Конечно, такой единицей работы можно пользоваться не только в электротехнике, но и для оценки работы любой машины, например пароходного или автомобильного двигателя.

11. Определение показаний приборов (амперметр и вольтметр) при последовательном и параллельном соединении проводников.

12. Режимы работы цепи (согласования, холостого хода и т. д.)

· В режиме холостого хода источник питания отсоединен от нагрузки и работает ’’ вхолостую”. Сопротивление внешнего участка цепи, ток равен 0.

· В режиме короткого замыкания источник питания замкнут накоротко. Режим является аварийным. Ток короткого замыкания Iк.з. во много раз превышает значение номинального тока.

· Номинальным режимом называют такой режим, на который рассчитаны источник питания и приемники электроэнергии заводом изготовителем. Процесс преобразования электроэнергии в другие виды идет без постороннего нагрева, т.е. в допустимых пределах по паспорту (U н; I н; P н и т.д.)
В этом режиме соблюдаются наилучшие условия работы: экономичность, долговечность и т.д.

· Под согласованным режимом понимают такой режим, когда источник или приемник работают с максимально возможной мощностью. На практике этот режим применяется в радиотехнических установках и схемах, где низкий коэффициент.полезного действия.

13. Сила тока короткого замыкания.

Режим короткого замыкания (рис. 21). Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим работы источника, когда его зажимы замкнуты проводником, сопротивление которого можно считать равным нулю. Практически к. з. возникает при соединении друг с другом проводов, связывающих источник с приемником, так как эти провода имеют обычно незначительное сопротивление и его можно принять равным нулю. К. з. может происходить в результате неправильных действий персонала, обслуживающего электротехнические установки (рис. 22, а), или при повреждении изоляции проводов (рис. 22,б, в); в последнем случае эти провода могут соединяться через землю, имеющую весьма малое сопротивление, или через окружающие металлические детали (корпуса электрических машин и аппаратов, элементы кузова локомотива и пр.).
При коротком замыкании ток

I к.з = E / R 0 (15)

Ввиду того что внутреннее сопротивление источника Ro обычно очень мало, проходящий через него ток возрастает до весьма больших значений. Напряжение же в месте к. з. становится равным нулю (точка К на рис. 20), т. е. электрическая энергия на участок электрической цепи, расположенный за местом к. з., поступать не будет.

Если точки a и b замкнуть проводником, сопротивление которого мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника (R << r), тогда в цепи потечет ток короткого замыкания

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой e и внутренним сопротивлением r.

14. Проводимость электрической цепи.

Всякий проводник можно характеризовать не только его сопротивлением, но и так называемой проводимостью - способностью проводить электрический ток. Проводимость есть величина, обратная сопротивлению. Единица проводимости называется сименсом (См). 1 См равен 1/1 Ом. Проводимость обозначают буквой G (g). Следовательно,

G = 1 / R (4)

Удельное электрическое сопротивление и проводимость. Атомы разных веществ оказывают прохождению электрического тока неодинаковое сопротивление.