Главная → Теория электрических цепей → УрГУПС — Уральский государственный университет путей сообщения

УрГУПС — Уральский государственный университет путей сообщения

---

УрГУПС — Уральский государственный университет путей сообщения

---

Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС) был основан 23 июня 1956 года в городе Свердловске Советом министров СССР по представлению Министерства путей сообщения. До 1994 года был известен как «Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта» (УЭМИИТ); в период с 1994 по 1999 носил название «Уральская государственная академия путей сообщения» (УрГАПС).

Создание университета связано с потребностями в специалистах по электрификации на железных дорогах Урала того времени. Первоначально подготовка велась по двум специальностям: «Электрификация железнодорожного транспорта» и «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте».

---

---

Р.Я. Сулейманов, Т.А. Никитина

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Сборник контрольных работ с методическими указаниями для студентов заочной формы обучения специальностей: 190402 — Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте (АТС); 190401 — Электроснабжение железнодорожного транспорта (ЭНС); 190303 — Электрический транспорт (железных дорог) (ЭПС). Екатеринбург, 2010.

Сулейманов, Р.Я. Теоретические основы электротехники: сб. заданий / Р.Я. Сулейманов, Т.А. Никитина — Екатеринбург: УрГУПС, 2010. — 72 с.

---

И.А. Бердников, Е.П. Санникова
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ
Задание на контрольную работу с методическими указаниями для студентов заочного обучения
И.А. Бердников, Е.П. Санникова МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Задание на контрольную работу

---

Хованских М. Д., Азаров Е. Б., Бондаренко А. В. Электротехника: сб. задач. — Екатеринбург: УрГУПС, 2009. — 32 с.
Сборник задач для контрольных работ с методическими указаниями к решению задач для студентов заочного отделения специальностей 190701 – «Организация перевозок и управление на транспорте», 150800 – «Вагоны».

---

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Задание на контрольную работу № 2 с методическими указаниями для студентов IV курса специальности АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАНИКА И СВЯЗЬ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

ЗАДАЧА 1

Определить устойчивость линейной системы автоматического регулирования, переходный процесс в которой описывается уравнением при временных параметрах.

ЗАДАЧА 2

Определить передаточную функцию магнитного усилителя, работающего на активную нагрузку.

Литература

1. Брылеев А. М. и др. Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1983.

2. Дмитренко И. Е., Ефимов Г. К., Калабин В. И. Теоретические основы автоматики и телемеханики. М.: ВЗИИТ. 1986. с. 13–75.

---

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
Задания на контрольные работы с методическими указаниями для студентов заочного обучения специальностей: 190401 — Электроснабжение железнодорожного транспорта; 190303 — Электрический транспорт железных дорог; 190402 — Автоматика и связь на железнодорожном транспорте
Уральский государственный университет путей сообщения УрГУПС, Екатеринбург 2006
Задание на контрольные работы по материаловедению и технике высоких напряжений (ТВН) предназначено для студентов заочного отделения университета, изучающих дисциплины в соответствии с учебными планами и программами, и содержит две контрольные работы — по дисциплинам «Материаловедение» «Техника высоких напряжений» (ТВН).
Первая контрольная работа — по дисциплине «Материаловедение», содержит семь задач и методические указания для их выполнения. Первую контрольную работу выполняют студенты всех специальностей (190401, 190402, 190303).
Вторая контрольная работа — по дисциплине «Техника высоких напряжений», содержит восемь задач и методические указания к их решению. Вторую контрольную работу выполняют студенты специальностей (190401 и 190303).
В полном объеме первую и вторую контрольную работу выполняют только студенты специальности 190401.
Преподаватель, ведущий указанные дисциплины, имеет право скорректировать задание на контрольные работы.
Составили:
Г.Б. Дурандин, д-р техн. наук, профессор кафедры ТОЭ, УрГУПС, Е.П. Никитина, ст. преподаватель кафедры ТОЭ, УрГУПС, Е.П. Санникова, ст. преподаватель кафедры ТОЭ, УрГУПС.
1 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ЗАДАЧА 1
К плоскому конденсатору прямоугольной формы, имеющего пластины шириной а и длиной b, приложено напряжение U. Между обкладками конденсатора расположен диэлектрический слой толщиной d с относительной диэлектрической проницаемостью εr.
Известны: удельное объемное сопротивление диэлектрика ρ, удельное поверхностное сопротивление ρS, тангенс угла диэлектрических потерь tgδ.
Требуется:
1. Определить ток утечки, мощность потерь и удельные диэлектрические потери при включении конденсатора на постоянное напряжение.
2. Начертить упрощенную схему замещения реального диэлектрика и построить векторную диаграмму токов.
3. Определить диэлектрические потери при включении того же конденсатора на переменное напряжение с действующим значением U промышленной частоты.
4. Построить график зависимости диэлектрических потерь от частоты питающего напряжения (f1 ≤ f ≤ f2).
ЗАДАЧА 2
Диэлектрик изоляционной конструкции состоит из двух слоев различных материалов. Материал первого слоя имеет относительную диэлектрическую проницаемость ε
1, удельную проводимость γ1. Материал второго слоя — соответственно ε2 и γ2, d1 и d2 — толщина первого и второго слоев диэлектрика, S — площадь электродов.
Требуется:
1. Начертить два варианта схемы замещения двухслойного диэлектрика и рассчитать их параметры.
2. Рассчитать и построить графическую зависимость емкости изоляционной конструкции от частоты приложенного напряжения в диапазоне от 0 до 100 Гц.
3. Определить степень увлажнения изоляции, считая, что причиной ее неоднородности является ее увлажнение.
ЗАДАЧА 3
Дайте определение проводника. Приведите практическую классификацию проводниковых материалов. Перечислите основные физические свойства проводников и кратко поясните их физический смысл.
Для заданных проводниковых материалов определите к какому классу они относятся, приведите их основные физические характеристики и кратко опишите свойства заданных материалов, укажите основные области их применения.
ЗАДАЧА 4
Дайте определение полупроводника. Приведите классификацию полупроводниковых материалов. Изучите и приведите основные свойства характеристики (физические, механические, химические) заданного полупроводникового материала, перечислите его отличительные особенности и области применения.
Укажите назначение заданного полупроводникового прибора, приведите его основные характеристики, начертите принципиальную схему и кратко опишите принцип его действия. Укажите, какие полупроводниковые материалы применяются для изготовления заданного прибора.
ЗАДАЧА 5
Сердечник из электротехнической стали прямоугольной формы с площадью сечения S и длиной l работает в переменном магнитном поле с частотой 50 Гц и амплитудой Вmax. Для материала сердечника заданы основная кривая намагничивания B = f (H) и зависимость удельных потерь от амплитуды магнитной индукции руд = φ (Вmax) для данной частоты.
Требуется:
1. Построить основную кривую B = f (H) намагничивания заданного материала.
2. Рассчитать и построить зависимость магнитной проницаемости материала сердечника от напряженности магнитного поля μ = f (H).
3. Начальную и максимальную магнитную проницаемость и индукцию насыщения материала.
4. Определить удельные магнитные потери в материале при заданной величине магнитной индукции, построить график зависимости удельных потерь от амплитуды магнитной индукции.
5. Рассчитать потери мощности в заданном сердечнике.
ЗАДАЧА 6
Задан магнитотвердый материал, из которого изготовлен постоянный магнит.
Требуется:
1. Изучить свойства и основные характеристики магнитотвердых материалов. Привести числовые значения основных магнитных параметров заданного материала, указать область использования данного материала.
2. Графически построить кривую размагничивания для заданного материала B = f (H). При построении учесть, что кривая размагничивания расположена во втором квадранте.
3. По кривой размагничивания определить остаточную индукцию и коэрцитивную силу.
4. Рассчитать и построить график зависимости удельной магнитной энергии в воздушном зазоре магнита от магнитной индукции W= f (B).
5. Определить максимальную удельную энергию в воздушном зазоре и соответствующие ей индукции и напряженность магнитного поля.
6. Вычислить коэффициент выпуклости кривой размагничивания.
ЗАДАЧА 7
Прожекторная установка, состоящая из n числа прожекторов, служит для освещения площадки ОРУ. Питание установки осуществляется от трехфазной питающей сети по одножильному (или многожильному) кабелю длиной l. Каждый прожектор потребляет мощность Р при номинальном напряжении U. Известна относительная потеря напряжения е.
Требуется:
1. Определить сечение жилы кабеля S.
2. Выбрать марку кабеля или провода.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Богородицкий Н. П., Пасынков В.В, Тареев Б. М. Электротехнические материалы. 7-е изд. — Л.: Энергоатомиздат, 1985.- 304 с.
2. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого. –М.: Энергия, 1985. Т.3. — 568 с.
3. Преображенский А. А. Магнитные материалы и элементы. — М.: Высшая школа, 1987. — 225 с.
4. Тареев Б. М. Физика диэлектрических материалов. — М.: Энергия, 1973. — 360 с.
5. И.И. Алиев, С.Г. Калганов. Электротехнические материалы и изделия. Справочник. — М.: ИП РадиоСофт. 2005. — 352 с.
2 ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
ЗАДАЧА 1
Для крепления и изоляции токоведущих частей электроустановки применена гирлянда подвесных изоляторов. По величине заданного номинального напряжения, назначению электроустановки и степени загрязненности атмосферы требуется:
1. Выбрать тип изолятора и обосновать его выбор.
2. Начертить эскиз конструкции выбранного изолятора и привести числовые значения его основных характеристик.
3. Определить необходимое количество изоляторов в гирлянде.
4. Рассчитать и построить график распределения падения напряжения вдоль гирлянды изоляторов.
5. Указать возможные пути выравнивания напряжения.
ЗАДАЧА 2
В трехфазной системе с изолированной нейтралью произошло короткое замыкание одной фазы на землю. Известно: номинальное напряжение сети UН, сечения проводов S (провод круглого сечения), средняя высота подвеса проводов над землей h, длине линии электропередачи l.
Требуется определить:
1. Величину тока однофазного короткого замыкания на землю.
2. Величину индуктивности дугогасящей катушки, выбираемой из условия идеальной компенсации тока замыкания на землю и пояснить достоинства и недостатки использования дугогасящих катушек.
3. Реактивную мощность дугогасящей катушки.
4. Величину возникшего перенапряжения на фазах трансформатора и его кратность по отношению к номинальному фазному напряжению, используя для этой цели векторную диаграмму при однофазном коротком замыкании на землю.
При расчете режим короткого замыкания следует считать установившимся.
ЗАДАЧА 3
Грозовой разряд произошел в столб телеграфной линии, расположенной на расстоянии а, от высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП) номинальным напряжением UН. При этом зарегистрированная величина тока молнии была равна IМ. Высота подвеса проводов ЛЭП равна h, а стрела провеса ее проводов f. Требуется определить:
1. Величину индуктированного напряжения Uи на проводах высоковольтной ЛЭП.
2. Кратность перенапряжения.
ЗАДАЧА 4
Для защиты здания подстанции (шириной a, длиной b и высотой h) от прямых ударов молнии установлен одиночный стержневой молниеотвод (рис. 2.6). Задана глубина нижнего конца фундамента молниеотвода от поверхности земли hФ = 3,2 м; ширина фундамента аФ = 0,8 м; коэффициент, учитывающий сопротивление бетона kб = 1,7; удельное сопротивление грунта ρ и ток молнии I, кА.
Требуется:
1. Определить импульсное сопротивление заземления естественного заземлителя (фундамента молниеотвода), сделать вывод об его защищающих свойствах.
2. Рассчитать сложный контур заземления, состоящий из вертикальных и горизонтальных электродов.
3. Определить импульсное сопротивление контура заземления молниеотвода Rи.
4. Начертить эскиз рассчитанного контура заземления.
5. Определить минимально допустимое расстояние от молниеотвода до защищаемого объекта lmin, радиус зоны защиты r на высоте h, высоту молниеотвода H.
6. Определить шаговое напряжение Uш между точками на поверхности земли, удаленными на расстояние x и (x + aш) от молниеотвода, где aш — ширина шага, равная 0,8 м.
ЗАДАЧА 5
Волна перенапряжения u0 = f (t) приходит с линии с волновым сопротивлением z1 на высоковольтное оборудование с волновым сопротивлением z2 и минимальным разрядным напряжением Umin. Форма приходящей волны определяется уравнением.
Для защиты оборудования установлен вентильный разрядник РВ, с импульсным пробивным напряжением Uимп равным 100 кВ.
Требуется:
1. Построить график падающей на вентильный разрядник волны перенапряжения u0 = f (t).
2. Определить время фронта τФ и время импульса τимп падающей волны перенапряжения.
3. Построить вольт-секундную характеристику вентильного разрядника.
4. Сделать вывод об эффективности применения разрядника с данной вольтамперной характеристикой.
ЗАДАЧА 6
Задан одножильный маслонаполненный кабель с заземленной свинцовой оболочкой. Длина кабеля равна l, радиус токоведущей жилы r и радиус оболочки R. Изоляция кабеля имеет диэлектрическую проницаемость ε r. Кабель рассчитан на напряжение U.
Требуется:
1. Рассчитать емкость кабеля.
2. Определить характер изменения напряженности электрического поля у поверхности токоведущей жилы при увеличении ее радиуса от r до R.
3. Определить распределение потенциала в толще изоляции при неизменном радиусе внутренней жилы r.
4. Построить рассчитанные зависимости Ε = f (x), ? = f (x).
ЗАДАЧА7
Для линии электропередачи напряжением U и протяженностью равной l, выполненной из проводов радиусом r, расположенных равносторонним треугольником с расстоянием D между ними при температуре воздуха t 0C, давлении P мм рт ст., считая коэффициент негладкости провода равным m1.
Требуется:
1. Определить потери активной мощности на корону для данной линии при ясной погоде (m2 = 1).
2. Выбрать тип провода допустимый для данной линии.
3. Определить во сколько раз изменятся потери на корону при неясной погоде, считать коэффициент ненастной погоды m2 равным 0,8.
Задача 8
Волна атмосферного перенапряжения амплитудой U0 с прямоугольным фронтом распространяется по одному из проводов трехфазной линии электропередачи (рис. 2.10) с расчетным диаметром провода d1 и средней высотой подвески h1, встречая на своем пути реактор с индуктивностью L, переходит на провод другой линии электропередачи с расчетным диаметром провода d2 и высотой подвески h2.
Требуется:
1. Рассчитать волновые сопротивления каждой линии.
2. Определить коэффициенты отражения и преломления падающей волны атмосферного перенапряжения при переходе с первой линии на вторую (без учета реактора).
3. Начертить схему замещения.
4. Вычислить постоянную времени и построить графики преломленной и отраженной волны тока и напряжения через время t после прохождения ей реактора.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Техника высоких напряжений./Под общей ред. Д.В. Разевига. Изд.2-е, перераб. и доп., — М.: Энергия, 1976. — 488 с.
2. В.Д. Радченко. Техника высоких напряжений устройств электрической тяги. — М.: Транспорт, 1975. — 360 с.
3. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. — М.: Энергия, 1996. — 425 с.

---

КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОВЕРОЧНАЯ РАБОТА) по дисциплине
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ
ММСП

Профессор Баутин С. П.

§ 1. Приближение по методу наименьших квадратов табличных данных двумя конкретными системами базисных функций

1.1. Постановка задачи.

1.2. Метод решения.

1.3. Текст программы на MathCad.

1.4. Графики:

а) исходная и приближающие зависимости;

б) погрешности приближений: среднеквадратическая и пото-течная.

1.5. Выводы.

§ 2. Численное решение задачи Коши для обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка

2.1. Постановка задачи.

2.2. Метод решения.

2.3. Текст программы на MathCad.

2.4. Графики:

а) точное и приближенное решения;

б) погрешность приближения.

2.5. Выводы.
Пример решения ММСП

Литература

1. Вержбицкий В.М, Основы численных методов / В.М. Вержбицкий. — М.: Высшая школа, 2002. — 840 с.

2. Калиткин Н. Н. Численные методы / Н.Н. Калиткин. — М.: Наука, 1978. — 518 с.

3. Куликова О. В., Поповский Э. С., Скачков П. П. Применение системы MathCAD для исследования функции одной переменной. Методические рекомендации. Екатеринбург, УрГУПС, 2005, 66 с.

---

Пирогова И. Н., Скачков П. П. Математические модели: метод. указания − Екатеринбург: УрГУПС, 2009

Методические указания предназначены для проведения практических занятий и для самостоятельной работы по курсам «Линейное программирование», «Массовое обслуживание», «Математические модели» для студентов всех специальностей заочной формы обучения. При создании руководства использованы материалы кафедры «Высшая математика» УрГУПС.

Работа содержит краткие теоретические сведения и примеры решения задач по рассмотренным разделам. Предложенные задания могут быть использованы как темы курсовых или лабораторных работ студентов.

Работа состоит из двух частей. Первая часть посвящена вопросам, связанным с задачами линейного программирования и содержит следующие темы: обзор основных задач линейного программирования, методы решения задач: геометрический и симплекс-метод. Во второй части рассмотрены Марковские процессы и простейшие модели массового обслуживания.

Индивидуальные задания

1. Транспортная задача линейного программирования

2. Основные понятия теории массового обслуживания (Марковские цепи)

3. Системы массового обслуживания СМО
Математические модели Пример решения

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Введение в исследование операций / Х. Таха. Т.1. — М.: Мир, 1985.

2. Линейное программирование: методическое руководство / А.И. Недвецкая, М.А. Толмачева. — Свердловск, 1985.

3. Экономико-математические модели управления: метод. руководство / Г.А.Тимофеева. − Екатеринбург, 2000.

4. Основы математики и ее приложения в экономическом образовании: учеб. для вузов / М.С. Красс, Б.П. Чупрынов. — М.: Дело, 2001.

5. Транспортная задача линейного программирования: метод. руководство / П.П. Скачков, И.Н. Пирогова. − Екатеринбург, 2004.

6. Линейное программирование: метод. указания / П.И. Гниломедов, И.Н. Пирогова, П.П. Скачков. − Екатеринбург, 2007.

7. Математические модели массового обслуживания: метод. руководство / Т.В. Величко, П.П. Скачков, Г.А. Тимофеева. — Екатеринбург, 2004.

---

Расчет переходного процесса в цепи с распределенными параметрами. А.П. Сухогузов. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА для студентов заочного обучения по специальности 190401 — Электроснабжение железнодорожного транспорта. УрГУПС, Екатеринбург 2012

Расчет переходного процесса в цепи с распределенными параметрами

Цель работы

Изучение и практическое применение методики расчета переходных процессов в цепи с распределенными параметрами.

Содержание работы

1. Рассчитать падающие волны напряжения и тока, возникающие на первой линии, после подключения ее к источнику.

2. Пользуясь классическим или операторным методом, найти отраженные и преломленные волны напряжения и тока, возникающие в точке соединения двух линий.

3. Построить кривые распределения напряжения и тока вдоль обеих линий в момент времени, когда преломленные волны достигнут конца второй линии. Расчетные точки выбрать с шагом 50 км.

4. Построить кривые изменения напряжения и тока в функции времени в точке М первой линии, отстоящей от начала на расстоянии 300 км, для интервала времени 0 — 3,5 мс.

Сухогузов А. П. Расчет переходного процесса в цепи с распределенными параметрами. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА для студентов заочного обучения по специальности 190401 — Электроснабжение железнодорожного транспорта, Екатеринбург 2012

---

УрГУПС