Elektrotehnika_i_elektronika_2008

УдК б2 3.^а7^в)..,, с t ^...

ББ 31 .2+32.85я73

I,{ТК 230

.345

Рецензенты:

д.т.н., дроф+, лауреат Государственной премии Республики Беларусь P. X. Садыков (зав, кафедрой ЭВМ Белорусского

государственного университета' информатики и рёйоэлек -

троники),' '. д.т.н., проф. Е. M . Ульяницкий (зав. кафедрой ВТ и АСУ

РГУПС)

^.

Э45 Электротехника и электроника : учебное пособие для. вузов / В:В. Кононенко, В.И. МишкоВич, В.В. Муканов, В.Ф. Плани-

дин, П.М. Чеголин; под ред. В.В. Кононенко.. -= Из 4-е. -^

'Ростов н/д' : Фенике, 2008. — 778 c. = (Высшее образование).

ISBN 978 - 5- 222- 12830- 5

. В пособии рассматриваются электрические и магнитные цепи,, электромагнитные устройства, электрические машины и 'способы

электрических измерений, вопросы электроснабжения и электpобезопасности, электротехнологии и основы электроники, а .также системы электроосвещения промышленных предприятии и строительных объектов. . .

Предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей выс-

ших учебных заведений, a также может быть полезно 'инженернотехническим работникам, желающим повысить свой профессио-

нaльный уровень. .

УДК 62 1.3(075.8) ББK 31.2+32.85я73

Предисловие

Настоящее учебное пособие: является обобщением методической

ипреподавательской работыколлектива.. кафедры электротехники

иавтоматики (ЭЛА) Ростовского государственного строительного университета, который в 2О7 г. отмечает свое 6о-летие.

Книга написана в соответствии с государственными образова-

тельными стандартами для ряда'неэлектротехнических специальностей вузов. .

Авторами учебного пособия подготовлены следующие разделы: к.т.н., доц., зав, кафедрой ЭЛА КонаиеНко В. B. - введение, гла-

ва б («Электроосвещение »), разделы: 2.3 («Трансформаторы >),.

2.4(«Асинхронные машины»), 4.1 («Электроснабжение»),

4.8(«Электробезопасность>>), 5..1 («Электротехнологий в стро-'

ительстве»); ,

к.т.н., доц. Мишковнч В. 'И. разделы: 2.2 («Машины постоян-.

кого тока»), 2.3.2 («Сварочные трансформаторы»), , 2.5 («Синхронные машины>),. 2.б ( «Электропривод»);

к.т.н., доц. Муханов В. В глава 7 («Оcновы электроники>>), раз- ел 5.2 '(«Электротехнологии и связь на.транспорте и в строд-

ительстве»); - .

к.т.н., доц. Плаиндин В. Ф. —глава 3 («Электрические измерения и ..приборы»), разделы: 2.1 («Электрические аппараты»),

4.,8 («Электробезопасность»); , д.т.н,., проф. Чеголии П. М. глава 1лектр(«Эические' и магнит-

ные цепи»), хронология развития .электротехники.

Авторы благодарят рецензентов за ценны замечания, ' сделанные в процессе работы над книгой; и сотрудников кафедры С. B. Кудинова и :Е.. А. Артюхову за помощь в подготовке рукописи к изданию.

Введение

Решение задач восстановления промышленного производства и

дальнейшего развития нашей страны теснейшим образом связано c наращиванием темпов электрификации всех отраслей хозяйства Рос-

сии. Эта связь определяется прежде всего возможностью . более широкого применения .электроэнергии для интенсификации производства, осуществляемой за счет комплексной автоматизации, внедрёния новых технологий, робототехнических устройств и манипуляторов, современной вычислительной техники, и. такими важнейшими преимуществами элёктрической энергии, как: `

а) огромные скорости протекания электромагнитны х процессов; б) возможность достаточно простого преобразования ее эксплy-

атационных параметров (напряжения, тока, частоты);

в} легкость автоматизации упрaвлeния процессами потребления, транспортировки и производства электроэнергии;

г) возможность получения электрической энергии из механических, химической, атомной, тепловой, лучистой и других видов энергии, a также осуществления обратных преобразований;

д) простота распределения электроэнергии между отдельными

потребителями; .

e) практически неограниченньУе возможности дробдения электрической энергии, позволяющие использовать, например, электродвигатели мощностью от долей Вт (исполнительные устройства системы автоматики) до нескольких МВт (привод прокатных станков);

. ж) возможность передачи электроэнергии с относительно маJiым технологическим расходом на транспорт и распределение (иначе говоря, с малыми потерями).

B линиях электропередачи длиной в сотни километров и распре- ; делительных сетях этот параметр оценивается величиной 8 - 9% от . передаваемого количества электроэнергии. Для сравнения отметим, что передача тепловой энергии рентабельна только на расстояниях до 5--7 км, a потери органического топлива (нефти ; угля, газа) при добыче, транспортировке и хранении достигают 30- 40 %;

з) возможность передачи значительного количества электроэнёргии на дальние . расстояния за минимальный промежуток ,времени. Например, по двухцепной воздушной линии (ВЛ) напряжением 330 кВ за сутки можно передать такое количество энергии, на выработку которой на тепловых электростанциях уходит в° среднем около 1000 железнодорожных вагонов угля; .

и} экологическая чистота, низкая стоимость и возможность применять во всех отраслях народного хозяйства. : . ,

Отдельные электрические станции, соединенные между собой линиями электропередачи высокого напряжения(ЛЭП), образуют

основные направления использования электрической энергии,

применительно к строительству, можно сформулировать следующим

образом: .

-- сокращение всех видов потерь электроэнергии в системах электроснабжения и электрооборудования строительных площадок;

переход на энергосберегающие технологии строительства ; применение комбинированных электротехнoлогических процессов, обоснованное сокращение :потребления строительных материалов и топлива;

--совершенствование существующего, демонтаж и реконструкция, создание и внедрение в строительство нового, более эффективного в

энергетическом отношении электрооборудования, строительных ма - шин и, механизмов c электроприводом;

--повышение уровня организации строительства, 'налаживание строгого контроля и учета расхода электроэнергии на стройплощад=

ках, в том числе c использованием вычислительной техники, разработка и совершенствование научнообоснованных мер расхода электроэнергии .на производство строительно-монтажных работ;

внедрение автоматического и автоматизированногоуправления :технологическими процессами; строительными машинами и механизмами при широком использовании микропроцессорной техники и др. .

Правильное и технически грамотноe решение вопросов использования электроэнергии -- одна из основных задач, которая реша

ется при изучении курса «Электротехника: и электроника».

..Будущие инженеры-неэлектрики, осваивающие этот курс, дол-

'жны:

а) .получить прёдставление о современных способах получения электроэнергии,. тенденциях развития систем электроснабжения промышленных и иных объектов, а также использующегося вник

электрооборудования, о состоянии и отечественной и мировой электроэнергетики.. . 5 б} изучить устройство, принцип работы, основные эксплуатационные характеристики, область применения ; достоинства и недостатки электротехнических устройств электрооборудования, научиться

использовать их в практической деятельности;

в) .освоить методы расчета электричeских цепей и устройств ; спо- собы рационального расходования электроэнергии при работе элек- троoборудования и научиться руководить их осуществлением;

г) изучить электротехническую символику и терминологию, что бы уметь находить общий язык с представителями субподрядных организацiй и электриками, работающими в строительстве или в других отраслях хозяйства. .

Знание этого курса' безусловно поможет в освоении значительного количества других дисциплин, изучаемых студентами в вузе.

Введение

Хронология становления и развития :науки оно' электротехнике

•1819 г. Открыл магнитное действие электрического тока

:1882 г.. . Построена центральная электростанция в Нью-Йорке

Глава 1

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ИMAГHИTHЫE ЦEПИ

1.1.Электрические цепи постоянного тoкa

11.1.электрическая цепь, электрический ток и напряжение

Определение 1. Электрической цепью называется совокупность соединенных проводами элементов, образующая путь для .электричес-

кого. тока при условии,. что электромагнитные процессы могут быть

описаны c помощью понятий o .токе, электродвижущей силе (ЭДС) и напряжении. .

определение 2. Элемент электрической цепи — отдельное устройство, входящее. в сОстав цепи и выполняющее в ней определенную фун -

кцию. .

К основным элемёнтам электрической цепи относятся: резистор,

индуктивная катушка, кон денсатор, источники тока и ЭДС.

определение .3. Схема электрической цепи -- это. графическое изображение цепи c помощью условных обозначений ее элементов и их соединении. .

Для изучения и анализа электромагнитных процессов в реальных электрических цепях их заменяют эквивaлентными, состоящими из идеализированных элементов. Понятие идеaлизированного элемента обусловлено его строго определенными свойствами, точно выраженными посредством математического соотношения; указы вающе- го на связь между током через этот элемент и напряжением на его зажимах. Это позволяет определить эквивалентную электрическую цепь как модель реальной электрической цепи; представленной coвокупностью идеализированных элементов и их соединений.'