- •Предисловие:
- •1. Общие положения
- •1.1. Основные определения
- •1.2. Величины электрической цепи
- •1.3. Параметры электрической цепи
- •1.4. Элементы электрической цепи
- •1.5. Схемы замещения
- •2. Цепи постоянного тока
- •2.1. Передача мощности от источника к нагрузке
- •2.2. Смешанное соединение приемников
- •2.3. Применение законов Кирхгофа
- •2.4. Метод суперпозиции
- •2.5. Метод узлового напряжения
- •2.6. Метод эквивалентных преобразований
- •2.7. Метод контурных токов
- •2.8. Построение потенциальных диаграмм
- •3. Нелинейные цепи
- •3.1. Общие определения
- •3.2. Графический метод расчета
- •3.3. Аналитический метод расчета
- •4. Цепи синусоидального тока
- •4.1. Основные определения
- •4.2. Действующие значения синусоидальных величин
- •4.3. Метод векторных диаграмм
- •4.4. Символический метод
- •4.5. Активное сопротивление в цепи синусоидального тока
- •4.6. Индуктивность в цепи переменного тока
- •4.7. Емкость в цепи синусоидального тока
- •4.8. Неразветвленные цепи
- •4.9. Разветвленные электрические цепи
- •4.10. Треугольники сопротивлений
- •4.11. Мощность цепи синусоидального тока
- •4.12. Коэффициент мощности.
- •4.13. Явления резонанса
- •4.14. Четырехполюсники
- •5. Трехфазные электрические цепи
- •5.1. Основные положения
- •5.2. Соединение звездой
- •5.3. Соединение треугольником
- •5.4. Мощность трехфазной системы
- •5.5. Переключение нагрузки со звезды на треугольник и наоборот
- •5.6. Расчет симметричных трехфазных систем
- •5.7. Расчет несимметричных систем
- •6. Переходные процессы
- •6.1. Основные положения
- •6.2. Переходные процессы в цепях постоянного
- •6.3. Переходные процессы е цепях постоянного
- •6.4. Принужденные и свободные составляющие
- •6.5. Переходные процессы в цепях
- •6.6. Переходные процессы в цепях синусоидального тока с емкостью
- •7. Магнитные цепи с постоянной магнитодвижущей силой
- •7.1. Основные понятия
- •7.2. Законы электромагнетизма
- •7.3. Ферромагнетики
- •7.4. Энергия магнитного поля
- •7.5. Взаимная индуктивность
- •7.6. Расчет однородных магнитных цепей
- •7.7. Расчет неоднородных магнитных цепей
- •7.8. Расчет подъемной силы электромагнита
- •8. Магнитные цепи с переменной магнитодвижущей силой
- •3.1. Основные понятия
- •8.2. Переменный поток и ток в катушке
- •8 .3. Магнитный поток рассеяния
- •8.4. Векторная диаграмма катушки с сердечником
- •8.5. Потери в стали при переменном
- •9. Трансформаторы
- •9.1. Назначение и принцип работы
- •9.2. Нерабочий (холостой) ход
- •9.3. Режим нагрузки
- •10.13. Регулирование скорости вращения ротора
- •10.14. Пуск асинхронного двигателя
- •10.15. Асинхронный генератор
- •10.16. Электромагнитный тормоз
- •10.17. Однофазные асинхронные двигатели
- •10.18. Двухфазные асинхронные двигатели
- •10.19. Фазовращатель
- •10.20. Асинхронный преобразователь частоты
- •10.21. Индукционный регулятор
- •11. Синхронные машины
- •11.1. Устройство и принцип работы синхронной машины
- •11.2. Холостой ход синхронного генератора
- •11.3. Реакция якоря синхронной машины
- •11.4. Электромагнитный момент и угловая характеристика машины
- •11.5. Векторная диаграмма синхронного генератора
- •1.1.6. Характеристики синхронных генераторов
- •11.8. Параллельная работа синхронных генераторов
- •11.9. Бесконтактные синхронные генераторы
- •11.10. Характеристики синхронных двигателей
- •11.11. Пуск синхронного двигателя
- •11.12. Синхронные компенсаторы
- •11.13. Потери и кпд синхронной машины
- •11.14. Преимущества и недостатки синхронной машины
- •12.1. Устройство и принцип работы
- •Если в рамке протекает ток и рамка находится в магнитном поле, то по закону электромагнитной силы
- •12.2. Электродвижущая сила
- •12.3. Электромагнитный момент
- •12.4. Реакция якоря
- •12.5. Коммутация
- •12.6. Возбуждение машин постоянного тока
- •12.7. Генераторы независимого возбуждения
- •12.8. Самовозбуждение генераторов
- •У читывая, что
- •Можно получить зависимость
- •12.9. Генераторы с самовозбуждением
- •У равнение генератора
- •12.10. Двигатели независимого и параллельного возбуждения
- •Двигатели последовательного возбуждения
- •Двигатели смешанного возбуждения
- •12.13. Регулирование скорости вращения якоря
- •12.14. Потери в машинах постоянного тока
- •Таким образом, кпд можно определить как
- •12.15. Коллекторные машины переменного тока
- •Действующее значение трансформаторной эдс
- •Условием линейной коммутации будет
- •13.1. Классификация и назначение
- •13.2. Коллекторные микромашины постоянного тока
- •13.3. Асинхронные микромашины
- •13.4. Синхронные микромашины
- •14. Электропривод и электроснабжение
- •14.1. Основные определения
- •14.6. Электроснабжение
- •15. Электроизмерительные приборы и электроизмерения
- •15.1. Классификация электроизмерительных приборов
- •15.4. Измерение коэффициента мощности, последовательности чередования и сдвига фаз, частоты
- •15.5. Измерение параметров электрической цепи
- •15.6. Погрешности измерения и приборов
- •16. Понятия о полупроводниковой технике
- •16.1. Основные положения
- •16.2. Полупроводниковые диоды
- •16.3. Тиристоры
- •16.4. Вторичные источники электропитания
- •16.5. Выпрямители
- •16.6. Сглаживающие фильтры
- •16.7. Стабилизаторы
- •16.8. Биполярные транзисторы
- •16.9. Усилители электрических сигналов
- •16.10. Характеристики и параметры транзисторов
- •16.11. Полевые транзисторы
- •16.12. Усилители постоянного тока
- •16.13. Генераторы гармонических сигналов
- •16.14. Импульсные устройства (основные понятия)
- •16.16. Дифференцирующие и интегрирующие цепи, линии задержки
- •16.17. Триггеры
- •Приложения
- •Безопасное электрическое напряжение
- •Литература
Предисловие:
Курс «Электротехника» является дисциплиной фундаментальной подготовки инженеров неэлектрических специальностей. Эта наука изучает электрические и магнитные явления, производство электрической энергии, передачу, распределение ее между потребителями и преобразование в другие виды энергии. Прикладные разделы дают практические знания об использовании электрической энергии в технике. Знание электротехники - необходимая составная научного интеллекта инженера, а сама дисциплина является базовой в ряду других изучаемых предметов - радиотехники, вычислительной техники и т. п.
В современной промышленности получили распространение радиоэлектронные устройства. Применение электронно-вакуумных приборов в промышленности, и в особенности в вычислительной технике, значительно сократилось, поэтому в учебнике особое внимание уделено изучению полупроводниковых приборов и схем на их основе.
Предлагаемый учебник возник как результат многолетнего преподавания курса студентам механических специальностей и в связи с новыми программами электротехнических дисциплин для студентов неэлектрических специальностей. Книга предусматривает определенный запас необходимых знаний, которые студенты получают при изучении курса высшей математики и физики. Поэтому в ней исключены дублирования и второстепенные выкладки, сделан акцент на физической сущности процессов в электрических и магнитных цепях, электрических машинах и полупроводниковых приборах.
Книга составлена в соответствии с учебными планами и программами подготовки бакалавров, специалистов и магистров механических специальностей высших учебных заведений Украины.
Автор желает творческих успехов всем, кто будет изучать этот увлекательный своим логическим построением курс.
1. Общие положения
1.1. Основные определения
1.1.1. Электрическая цепь — это совокупность устройств, которые генерируют, передают, преобразуют и потребляют электрическую энергию.
1.1.2. Устройства, предназначенные для генерирования электрической энергии, называются источниками электрической энергии, или источниками питания, или источниками электродвижущей силы (ЭДС), источниками тока.
Источники питания бывают:
- машинные (генераторы постоянного и переменного тока);
- электростатические (химические, солнечные, атомные и др.).
1.1.3. Устройства, потребляющие электрическую энергию, называются приемниками электрической энергии, или нагрузкой.
Приемниками электрической энергии могут быть:
- приводные электродвигатели различных типов;
- лампы накаливания, нагревательные и осветительные приборы;
- электрохимические и радиотехнические приборы и др.
1.1.4. Преобразователи электрической энергии могут рассматриваться для различных сторон электрической цепи как источники или как потребители энергии (например, трансформаторы).
1.1.5. Каждое устройство электрической цепи называется элементом электрической цепи.
1.2. Величины электрической цепи
1.2.1. К величинам электрической цепи относятся: электрический ток;
напряжение на элементах;
электродвижущая сила.
1.2.2. Электрический ток — это направленное движение носителей электрических зарядов.
Принятые обозначения:
I — сила постоянного тока;
i — мгновенное значение переменного тока.
1.2.3. Напряжение - это энергия, которую расходует каждый электрический заряд в приемнике электрической энергии.
Принятые обозначения:
U— постоянное напряжение;
и — мгновенное значение переменного напряжения.
1.2.4. Электродвижущая сила (ЭДС) — это энергия, которую получает каждый электрический заряд в источнике электрической энергии.
ЭДС обозначается так:
Е - постоянная ЭДС;
е - мгновенное значение переменной ЭДС.
1.2.5. Условно-положительные направления тока, напряжения и ЭДС определяются так:
условно-положительное направление тока — это направление движения положительных зарядов (далее — положительное направление тока, или направление тока);
условно-положительное направление напряжения — это направление уменьшения потенциала (далее — положительное направление напряжения, или направление напряжения);
условно-положительное направление ЭДС—это направление действия сторонних сил в источнике питания (далее — положительное направление ЭДС, или направление ЭДС).
Условно-положительные направления тока и ЭДС источника совпадают. Условно-положительные направления тока и напряжения на элементах потребителя совпадают. Условно-положительные направления токов, напряжений и ЭДС на схемах обозначаются стрелками.