- •1. Электрические цепи
- •Ветвь – участок электрической цепи с последовательным соединением элементов.
- •1.5. Схемы замещения электрической цепи
- •1.5.2.Схемы замещения пассивных элементов на низких частотах
- •3.12.1.Полярность индуктивно-связанных катушек
- •4. Электрические цепи трехфазного тока
- •Нагрузка
- •4.5. Схема замещения четырехполюсника
Введение
Данная книга является учебным пособием по дисциплине «Электротехника». Теория электрических цепей основывается на законах Ома и Кирхгофа, изучает электромагнитные явления в технических системах, предназначенных для производства, передачи и распределения электрической энергии в различных устройствах, использующих электрическую энергию. Развитие теории электрических цепей связано с развитием электротехники, электроники, радиотехники, системотехники и кибернетики.
Курс теории электрических цепей базируется на основных физических понятиях теории электромагнитных процессов, знания различных областей высшей математики (теории дифференциальных уравнений, интегральных преобразований Фурье и Лапласа, численного анализа при решении алгебраических и дифференциальных уравнений).
На базе теории электрических цепей строятся последующие специальные дисциплины, связанные с анализом конкретных технических систем. Прикладная направленность курса определяет необходимость выполнения лабораторных работ и самостоятельное решение расчетных заданий по различным разделам курса.
В учебном пособии изложены методы преобразования и расчета электрических и магнитных цепей постоянного и переменного тока. Рассмотрены методы анализа электрических цепей в динамических режимах.
Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям: 220400 «Управление в технических системах»,230100 «Информатика и вычислительная техника», 200100 «Приборостроение», а также может быть использована студентами других направлений обучения и специалистами, работающими в электроэнергетике.
1. Электрические цепи
1.1.Основные понятия и определения теории электрических цепей
Электрическая цепь – совокупность устройств, служащих для генерирования, передачи и распределения электрической энергии, в которой процессы описываются с помощью понятий: напряжение, ток, Э.Д.С., мощность, энергия ( u, i, e, p, )
Элементом электрической цепи называются отдельные устройства, входящие в эту цепь.
Участок электрической цепи – часть электрической цепи, с включенными в нее элементами.
Ветвь – участок электрической цепи с последовательным соединением элементов.
Узел – место соединения трех и более ветвей.
1.2. Классификация элементов электрической цепи
По признаку активности элементы электрической цепи можно разбить на следующие группы:
- активные (источники);
- пассивные (приемники).
В активных элементах происходит преобразование неэлектрической энергии в электрическую. В пассивных элементах электрическая энергия превращается в неэлектрическую.
По количеству выходных зажимов (полюсов) элементы делятся на:
-двухполюсные (резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы и т. д.);
-многополюсные (трансформаторы, транзисторы, усилители, фильтры и т.д.).
А
Пассивный
двухполюсник
Активный двухполюсник
1.3. Условные графические обозначения элементов электрической цепи
Электрическая схема – условное графическое изображение электрической цепи в соответствии с государственными и международными стандартами.
Источники
микроисточники
термопара
светодиод
2
аккумуляторная батарея
гальванический элемент
источники средней и большой мощности
генератор переменного тока
генератор постоянного тока
II. Приемники
р
(с переменным сопротивлением R)
езисторы
(с
постоянным номиналом сопротивления)
к онденсаторы
(с постоянной емкостью)
(с переменной емкостью)
индуктивность
(индуктивность)
(дроссель)
Исправить рис
I
- провод -
ключ
Неразъемное соединение (сварка)
-
Вольтметр -
Амперметр
предохранитель с плавкой вставкой
- ваттметр
1.4. Основные характеристики электрической цепи
1.4.1.Электрический ток
Электрический ток- это заряд, прошедший через поперечное сечение проводника в единицу времени.
За направление тока принимают движение положительных носителей.
Где: i – мгновенное значение тока, q - заряд. [i]=А;
I – значение постоянного тока или действующее значение переменного тока.
1.4.2. Напряжение.
Напряжение численно равно энергии, затраченной на перемещение единичного положительного электрического заряда из одной точки поля в другую .
u12= ; исправить
Где: u – мгновенное значение напряжения, [u] = В;
- мгновенное значение электрической энергии.
U – значение постоянного напряжения или действующее значение переменного напряжения.
Напряжение можно определить также через разность потенциалов на концах участка.
u12=1-2
Н
1.4.3. Электродвижущая сила
ЭДС – численно равна работе по перемещению единичного положительного заряда внутри источника против сил электрического поля.
e – мгновенное значение ЭДС
Е – значение постоянной ЭДС или действующее значение ЭДС
[е] = В.
ЭДС характеризует источник, отвечает за перераспределение зарядов внутри источника.
1.4.4. Электрическая энергия
- мгновенное значение энергии, [] = Дж
W – значение энергии постоянного тока
d=u dq; => d=u i dt;
(W = UIt)исправить
1.4. 5. Мощность (скорость изменения энергии)
p – мгновенная мощность
Р – мощность в цепи постоянного тока или активная мощность в цепи переменного тока [p] = Вт; если p>0 – пассивный участок, p<0 – активный.