План-конспект занятия на тему: Лекции, электротехника.

Лекции по курсу основы электротехники

Эквивалентные преобразования схем

         Эквивалентным называется преобразование, при котором напряжения и токи в частях схемы, не подвергшихся преобразованию, не меняются.

Последовательное соединение элементов
электрических цепей

   На рис. 2.1 изображена электрическая цепь с последовательно соединенными сопротивлениями.

Рис. 2.1

Напряжение на зажимах источника ЭДС равно величине электродвижущей силы. Поэтому часто источник на схеме не изображают.
Падения напряжений на сопротивлениях определяются по формулам

В соответствии со вторым законом Кирхгофа, напряжение на входе электрической цепи равно сумме падений напряжений на сопротивлениях цепи.

        где   — эквивалентное сопротивление.

    Эквивалентное сопротивление электрической цепи, состоящей из n последовательно включенных элементов, равно сумме сопротивлений этих элементов.

2.2. Параллельное соединение элементов
электрических цепей

На рис. 2.2 показана электрическая цепь с параллельным соединением сопротивлений.

Рис. 2.2

Токи в параллельных ветвях определяются по формулам:

        где — проводимости 1-й, 2-й и n-й ветвей.

      В соответствии с первым законом Кирхгофа, ток в неразветвленной части схемы равен сумме токов в параллельных ветвях.

        где 

     Эквивалентная проводимость электрической цепи, состоящей из n параллельно включенных элементов, равна сумме проводимостей параллельно включенных элементов.
Эквивалентным сопротивлением цепи называется величина, обратная эквивалентной проводимости

  Пусть электрическая схема содержит три параллельно включенных сопротивления.
Эквивалентная проводимость

  Эквивалентное сопротивление схемы, состоящей из n одинаковых элементов, в n раз меньше сопротивлений R одного элемента

Возьмем схему, состоящую из двух параллельно включенных сопротивлений (рис. 2.3). Известны величины сопротивлений и ток в неразветвленной части схемы. Необходимо определить токи в параллельных ветвях.

Рис. 2.3 Эквивалентная проводимость схемы

,

    а эквивалентное сопротивление

      Напряжение на входе схемы

       Токи в параллельных ветвях

       Аналогично

      Ток в параллельной ветви равен току в неразветвленной части схемы, умноженному на сопротивление противолежащей, чужой параллельной ветви и деленному на сумму сопротивлений чужой и своей параллельно включенных ветвей.

2.3.Преобразование треугольника сопротивлений
в эквивалентную звезду

Встречаются схемы, в которых отсутствуют сопротивления, включенные последовательно или параллельно, например, мостовая схема, изображенная на рис. 2.4. Определить эквивалентное сопротивление этой схемы относительно ветви с источником ЭДС описанными выше методами нельзя. Если же заменить треугольник сопротивлений
R1-R2-R3, включенных между узлами 1-2-3, трехлучевой звездой сопротивлений, лучи которой расходятся из точки 0 в те же узлы 1-2-3, эквивалентное сопротивление полученной схемы легко определяется.

Рис. 2.4 Сопротивление луча эквивалентной звезды сопротивлений равно произведению сопротивлений прилегающих сторон треугольника, деленному на сумму сопротивлений всех сторон треугольника.
В соответствии с указанным правилом, сопротивления лучей звезды определяются по формулам:

    Эквивалентное соединение полученной схемы определяется по формуле

       Сопротивления R0 и R?1 включены последовательно, а ветви с сопротивлениями R?1 + R4 и R?3 + R5 соединены параллельно.

2.4.Преобразование звезды сопротивлений
в эквивалентный треугольник

Иногда для упрощения схемы полезно преобразовать звезду сопротивлений в эквивалентный треугольник.
Рассмотрим схему на рис. 2.5. Заменим звезду сопротивлений R1-R2-R3 эквивалентным треугольником сопротивлений R?1-R?2-R?3, включенных между узлами 1-2-3.

2.5. Преобразование звезды сопротивлений
в эквивалентный треугольник

Сопротивление стороны эквивалентного треугольника сопротивлений равно сумме сопротивлений двух прилегающих лучей звезды плюс произведение этих же сопротивлений, деленное на сопротивление оставшегося (противолежащего) луча. Сопротивления сторон треугольника определяются по формулам:

      Эквивалентное сопротивление преобразованной схемы равно

Анализ сложных электрических цепей с несколькими источниками энергии

Метод непосредственного применения законов Кирхгофа

       На рис. 4.1 изображена схема разветвленной электрической цепи. Известны величины сопротивлений и ЭДС, необходимо определить токи.
В схеме имеются четыре узла, можно составить четыре уравнения по первому закону Кирхгофа.

   Укажем произвольно направления токов. Запишем уравнения::

               (4.1)

                    Рис. 4.1

Сложим эти уравнения. Получим тождество 0 = 0. Система уравнений (4.1) является зависимой.
Если в схеме имеется n узлов, количество независимых уравнений, которые можно составить по первому закону Кирхгофа, равно n — 1.
Для схемы на рис. 4.1 число независимых уравнений равно трем.

       (4.2)

Недостающее количество уравнений составляют по второму закону Кирхгофа. Уравнения по второму закону составляют для независимых контуров. Независимым является контур, в который входит хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в другие контуры.
Выберем три независимых контура и укажем направления обхода контуров. Запишем три уравнения по второму закону Кирхгофа.

       (4.3)

       Решив совместно системы уравнений (4.2) и (4.3), определим токи в схеме.
Ток в ветви может иметь отрицательное значение. Это означает, что действительное направление тока противоположно выбранному нами.

Метод контурных токов

    Метод непосредственного применения законов Кирхгофа громоздок. Имеется возможность уменьшить количество совместно решаемых уравнений системы. Число уравнений, составленных по методу контурных токов, равно количеству уравнений, составляемых по второму закону Кирхгофа.
Метод контурных токов заключается в том, что вместо токов в ветвях определяются, на основании второго закона Кирхгофа, так называемые контурные токи, замыкающиеся в контурах.
На рис. 4.2 в качестве примера изображена двухконтурная схема, в которой I11 и I22 — контурные токи.

Рис. 4.2
Токи в сопротивлениях R1 и R2 равны соответствующим контурным токам. Ток в сопротивлении R3, являющийся общим для обоих контуров, равен разности контурных токов I11 и I22, так как эти токи направлены в ветви с R3 встречно.

Порядок расчета

    Выбираются независимые контуры, и задаются произвольные направления контурных токов.
В нашем случае эти токи направлены по часовой стрелке. Направление обхода контура совпадает с направлением контурных токов. Уравнения для этих контуров имеют следующий вид:

Перегруппируем слагаемые в уравнениях

     (4.4)

     (4.5)

 Суммарное сопротивление данного контура называется собственным сопротивлением контура.
Собственные сопротивления контуров схемы

,     .

    Сопротивление R3, принадлежащее одновременно двум контурам, называется общим сопротивлением этих контуров.

,

  где R12 — общее сопротивление между первым и вторым контурами;
R21 — общее сопротивление между вторым и первым контурами.
E11 = E1 и E22 = E2 — контурные ЭДС.
В общем виде уравнения (4.4) и (4.5) записываются следующим образом:

,

.

       Собственные сопротивления всегда имеют знак «плюс».
Общее сопротивление имеет знак «минус», если в данном сопротивлении контурные токи направлены встречно друг другу, и знак «плюс», если контурные токи в общем сопротивлении совпадают по направлению.
Решая уравнения (4.4) и (4.5) совместно, определим контурные токи I11 и I22, затем от контурных токов переходим к токам в ветвях.
Ветви схемы, по которым протекает один контурный ток, называются внешними, а ветви, по которым протекают несколько контурных токов, называются общими. Ток во внешней ветви совпадает по величине и по направлению c контурным. Ток в общей ветви равен алгебраической сумме контурных токов, протекающих в этой ветви.
        В схеме на Рис. 4.2

.

Рекомендации

Контуры выбирают произвольно, но целесообразно выбрать контуры таким образом, чтобы их внутренняя область не пересекалась ни с одной ветвью, принадлежащей другим контурам.
Контурные токи желательно направлять одинаково (по часовой стрелке или против).
Если нужно определить ток в одной ветви сложной схемы, необходимо сделать его контурным.
Если в схеме имеется ветвь с известным контурным током, этот ток следует сделать контурным, благодаря чему количество уравнений становится на единицу меньше.

 

4.3. Метод узловых потенциалов

    Метод узловых потенциалов позволяет составить систему уравнений, по которой можно определить потенциалы всех узлов схемы. По известным разностям узловых потенциалов можно определить токи во всех ветвях. В схеме на рисунке 4.3 имеется четыре узла. Потенциал любой точки схемы можно принять равным нулю. Тогда у нас останутся неизвестными три потенциала. Узел, величину потенциала которого выбирают произвольно, называют базисным. Укажем в схеме произвольно направления токов. Примем для схемы ?4 = 0.

                                
Рис. 4.3

Запишем уравнение по первому закону Кирхгофа для узла 1.

    (4.6)

    В соответствии с законами Ома для активной и пассивной ветви

,

     где — проводимость первой ветви.

,

      где — проводимость второй ветви.

  Подставим выражения токов в уравнение (4.6).

    (4.7)

    где g11 = g1 + g2 — собственная проводимость узла 1.

Собственной проводимостью узла называется сумма проводимостей ветвей, сходящихся в данном узле.
g12 = g2 — общая проводимость между узлами 1 и 2.
Общей проводимостью называют проводимость ветви, соединяющей узлы 1 и 2.

      — сумма токов источников, находящихся в ветвях, сходящихся в узле 1.
Если ток источника направлен к узлу, величина его записывается в правую часть уравнения со знаком «плюс», если от узла — со знаком «минус».
По аналогии запишем для узла 2:

    (4.8)
    для узла 3:

    (4.9)
       Решив совместно уравнения (4.7), (4.8), (4.9), определим неизвестные потенциалы ?1, ?2, ?3, а затем по закону Ома для активной или пассивной ветви найдем токи.
Если число узлов схемы — n, количество уравнений по методу узловых потенциалов — (n — 1).

Замечание.

Если в какой-либо ветви содержится идеальный источник ЭДС, необходимо один из двух узлов, между которыми включена эта ветвь, выбрать в качестве базисного, тогда потенциал другого узла окажется известным и равным величине ЭДС. Количество составляемых узловых уравнений становится на одно меньше.

4.4. Метод двух узлов

     Схема на рис. 4.4 имеет два узла. Потенциал точки 2 примем
равным нулю ?2 = 0. Составим узловое уравнение для узла 1.

,

,

      Рис. 4.4

                                               где  , , — проводимости ветвей.

В общем виде:

.

     В знаменателе формулы — сумма проводимостей параллельно включенных ветвей. В числителе — алгебраическая сумма произведений ЭДС источников на проводимости ветвей, в которые эти ЭДС включены. ЭДС в формуле записывается со знаком «плюс», если она направлена к узлу 1, и со знаком «минус», если направлена от узла 1.
После вычисления величины потенциала ?1 находим токи в ветвях, используя закон Ома для активной и пассивной ветви.

4.5. Метод эквивалентного генератора

    Этот метод используется тогда, когда надо определить ток только в одной ветви сложной схемы.
Чтобы разобраться с методом эквивалентного генератора, ознакомимся сначала с понятием «двухполюсник».
Часть электрической цепи с двумя выделенными зажимами называется двухполюсником. Двухполюсники, содержащие источники энергии, называются активными. На рис. 4.5 показано условное обозначение активного двухполюсника.
Двухполюсники, не содержащие источников, называются пассивными. На эквивалентной схеме пассивный двухполюсник может быть заменен одним элементом — внутренним или входным сопротивлением пассивного двухполюсника Rвх. На рис. 4.6 условно изображен пассивный двухполюсник и его эквивалентная схема.

        Рис. 4.5 Рис. 4.6

Входное сопротивление пассивного двухполюсника можно измерить.
Если известна схема пассивного двухполюсника, входное сопротивление его можно определить, свернув схему относительно заданных зажимов.
Дана электрическая цепь. Необходимо определить ток I1 в ветви с сопротивлением R1 в этой цепи. Выделим эту ветвь, а оставшуюся часть схемы заменим активным двухполюсником (рис. 4.7).
Согласно теореме об активном двухполюснике, любой активный двухполюсник можно заменить эквивалентным генератором (источником напряжения) с ЭДС, равным напряжению холостого хода на зажимах этого двухполюсника и внутренним сопротивлением, равным входному сопротивлению того же двухполюсника, из схемы которого исключены все источники (рис. 4.8). Искомый ток I1 определится по формуле:

     (4.10)

              Рис. 4.7 Рис. 4.8

Параметры эквивалентного генератора (напряжение холостого хода и входное сопротивление) можно определить экспериментально или расчетным путем.
Ниже показан способ вычисления этих параметров расчетным путем в схеме на рис. 4.2. Изобразим на рис. 4.9 схему, предназначенную для определения напряжения холостого хода. В этой схеме ветвь с сопротивлением R1 разорвана, это сопротивление удалено из схемы. На разомкнутых зажимах появляется напряжение холостого хода. Для определения этого напряжения составим уравнение для первого контура по второму закону Кирхгофа

,

    откуда находим

,     (4.11)

        где определяется из уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа для второго контура

.     (4.12)

    Так как первая ветвь разорвана, ЭДС Е1 не создает ток. Падение напряжения на сопротивлении Rвн1 отсутствует.
На рис. 4.10 изображена схема, предназначенная для определения входного сопротивления.

.

                      Рис. 4.9 Рис. 4.10

Из схемы на рис. 4.9 удалены все источники (Е1 и Е2), т.е. эти ЭДС мысленно закорочены. Входное сопротивление Rвх определяют, свертывая схему относительно зажимов 1-1′

.     (4.13)

      Для определения параметров эквивалентного генератора экспериментальным путем необходимо выполнить опыты холостого хода и короткого замыкания.
При проведении опыта холостого хода от активного двухполюсника отключают сопротивление R1, ток I1 в котором необходимо определить. К зажимам двухполюсника 1-1′ подключают вольтметр и измеряют напряжение холостого хода Uxx (рис. 4.11).
При выполнении опыта короткого замыкания соединяют проводником зажимы 1-1′ активного двухполюсника и измеряют амперметром ток короткого замыкания I1кз (рис. 4.12).

                                  Рис. 4.11 Рис. 4.12

        откуда

                     (4.14)

Лекции по тоэ, тэц, тое, отц, электротехнике онлайн и бесплатно

Предлагаем Вашему вниманию on-line (онлайн) лекции по ТОЭ. Присутствуют все основные разделы. Для перехода на нужную лекцию достаточно кликнуть по ней.

Электрические цепи постоянного тока.

Электрические цепи однофазного синусоидального тока.

Цепи с взаимной индуктивностью.

Электрические цепи трехфазного тока.

Электрические цепи периодического несинусоидального тока.

Переходные процессы в электрических цепях.

Четырехполюсники и фильтры.

Электрические цепи с распределенными параметрами.

Синтез электрических цепей.

теоретические основы электротехники, промышленная электроника

Курс лекций «Основы электротехники и промышленной электроники»
• Содержание курса лекций
• Глава 1. Электрические цепи постоянного тока.
• 1.1. Основные понятия об электрической цепи.
• 1.2. Ток, напряжение и мощность в электрической цепи.
• 1.3. Источники в электрических цепях.
• 1.3.1. Источник напряжения.
• 1.3.2. Источник тока.
• 1.4. Сопротивление или резистивный элемент.
• 1.5. Задача анализа цепи. Законы Кирхгофа.
• 1.6. Режимы работы электрических цепей.
• 1.7. Уравнение баланса мощности в электрических цепях.
• 1.8. Методы расчета электрических цепей.
• 1.8.1. Метод непосредственного использования законов Кирхгофа.
• 1.8.2. Метод эквивалентных структурных преобразований.
• 1.8.3. Метод контурных токов.
• 1.8.4. Метод узловых напряжений.
• 1.8.5. Метод наложения.
• 1.8.6. Метод эквивалентного генератора.
• 1.9. Нелинейные электрические цепи постоянного тока.
• 1.9.1. Нелинейные элементы электрических цепей, их вольтамперные характеристики и сопротивления.
• 1.9.2. Графоаналитический метод расчета нелинейных электрических цепей.
• 1.10. Мостовые электрические цепи.
• Глава 2. Электрические цепи однофазного синусоидального тока .
• 2.1. Синусоидальный ток и основные характеризующие его величины.
• 2.2. Среднее и действующее значение синусоидального тока и ЭДС.
• 2.3. Сложение синусоидальных функций времени. Векторные диаграммы. Основы символического метода расчета.
• 2.4. Пассивные элементы электрической цепи.
• 2.5. Резистивный элемент.
• 2.6. Индуктивный элемент в цепи синусоидального тока.
• 2.7. Емкостный элемент в цепи синусоидального тока.
• 2.8. Последовательное соединение элементов r, L, C.
• 2.9. Параллельное соединение элементов r, L, C.
• 2.9.1. Мощность в цепи синусоидального тока. Комплексная мощность.
• 2.10. Законы Кирхгофа и уравнение энергетического баланса в комплексной форме.
• 2.11. Резонанс в цепях синусоидального тока.
• 2.11.1. Резонанс напряжений.
• 2.11.2. Резонанс токов.
• 2.12. Резонанс напряжений и токов в разветвленных цепях.
• Глава 3. Трехфазные системы.
• 3.1. Общие положения.
• 3.2. Источники электрической энергии.
• 3.3. Потребители электрической энергии.
• 3.4. Соединение треугольником.
• 3.5. Соединение звездой.
• 3.6. Мощности в трёхфазной системе.
• Глава 4. Периодические несинусоидальные ЭДС, токи и напряжения в электрических цепях.
• 4.1. Причины возникновения периодических несинусоидальных ЭДС, токов и напряжений.
• 4.2. Способы представления периодических несинусоидальных величин.
• 4.3. Основные соотношения для несинусоидальных величин.
• 4.3.1. Максимальные значения несинусоидальных величин.
• 4.3.2 Действующие значения несинусоидальных величин.
• 4.3.3. Средние значения несинусоидальных величин.
• 4.3.4. Коэффициенты, характеризующие несинусоидальные величины.
• 4.4. Понятие о расчете активной и полной мощности линейных электрических цепей при несинусоидальных напряжениях и токах.
• 4.5. Анализ линейных электрических цепей при несинусоидальном напряжении источника питания.
• 4.6. Влияние резистивного, индуктивного и емкостного элементов цепи на форму кривой тока. Резонансные явления.
• Глава 5. Переходные процессы в линейных цепях.
• 5.1. Введение.
• 5.2. Включение цепи r, L к источнику постоянного напряжения.
• 5.3. Короткое замыкание цепи с резистором и индуктивностью.
• 5.4. Включение цепи r, L к источнику гармонического напряжения.
• 5.5. Включение в цепь r, C к источнику постоянного напряжения.
• 5.6. Короткое замыкание в цепи с резистором и емкостью.
• 5.7. Включение цепи r, C к источнику синусоидального напряжения.
• Глава 6. Магнитные цепи при постоянной магнитодвижущей силе (МДС). Трансформаторы.
• Глава 7. Электрические измерения и приборы .
• Глава 8. Принцип действия, элементы конструкции и характеристики основных типов электрических машин.
• 8.1. Общие сведения.
• 8.1.1. Преобразование энергии связано с вращающимися магнитными полями.
• 8.1.2. Для обеспечения непрерывного преобразования энергии необходимо, чтобы поле хотя бы одной из обмоток периодически изменялось бы в пространстве.
• 8.1.3. Однонаправленный момент создают только взаимно неподвижные поля.
• 8.1.4. Процесс электромеханического преобразования энергии в любой электрической машине обратим.
• 8.2. Принцип действия коллекторных машин постоянного тока.
• 8.2.1. Простейшая модель МПТ.
• 8.2.2. Особенности конструкции и работы реальных машин постоянного тока.
• 8.3. Характеристики МПТ при различных способах возбуждения.
• 8.3.1. МПТ с независимым возбуждением.
• 8.3.2. МПТ с последовательным возбуждением.
• 8.3.3. МПТ со смешанным возбуждением.
• 8.4. Принцип действия и характеристики асинхронных машин.
• 8.4.1. Простейшая модель асинхронной машины.
• 8.4.2. Особенности конструкции реальных асинхронных машин.
• 8.4.3. Основные соотношения для асинхронного двигателя.
• 8.4.4. Однофазные асинхронные двигатели.
• 8.4.5. Единые серии асинхронных машин.
• 8.5. Принцип действия и характеристики синхронных машин.
• 8.5.1. Простейшая модель синхронной машины.
• 8.5.2. Особенности конструкции и характеристики реальных синхронных машин.
• 8.5.3. Синхронные шаговые двигатели.
• 8.6. Потери мощности и энергетические характеристики электрических машин.
• Глава 9. Функциональные схемы управления электроприводами.
• 9.1. Схема 1.
• 9.2. Схема 2.
• 9.3. Схема автоматического управления асинхронным двигателем в функции скорости.
• 9.4. Схема автоматического управления динамическим торможением асинхронного двигателя.
• 9.5. Схема автоматического управления двигателем постоянного тока.
• 9.5.1. Автоматизация пуска двигателя.
• 9.5.2. Автоматизация реверса.

Источник информации: «Кафедра ФН7» МГТУ им. Баумана

Прянишников В. А. Теоретические основы электротехники: Курс лекций
• Предисловие
• Введение
• Раздел 1. Физические основы электротехники
• Лекция 1. Уравнения электромагнитного поля и способы описания электромагнитных явлений. Понятие об электрическом токе
• Лекция 2. Основные понятия и законы электрической цепи
• Раздел 2. Электрические воздействия и сигналы
• Лекция 3. Гармонические воздействия и способы их описания
• Лекция 4 Периодические негармонические воздействия и способы их описания
• Лекция 5. Непериодические воздействия и способы их описания
• Раздел 3. Элементы электрических цепей
• Лекция 6 Источники напряжения и тока
• Лекция 7. Резистивные элементы в электрической цепи
• Лекция 8. Индуктивные элементы в электрической цепи
• Лекция 9. Емкостные элементы в электрической цепи
• Лекция 10 Индуктивно связанные элементы
• Лекция 11. Активные элементы в электрической цепи
• Лекция 12. Преобразователи сопротивлений и проводимостей пассивных элементов
• Раздел 4. Расчет электрических цепей в стационарном режиме
• Лекция 13. Расчет цепей синусоидального переменного тока по мгновенным значениям
• Лекция 14. Расчет цепей синусоидального переменного тока по комплексным значениям
• Лекция 15. Расчет цепей при несинусоидальном периодическом напряжении
• Лекция 16. Резонансы в электрических цепях
• Лекция 17. Энергия и мощность в электрических цепях
• Раздел 5. Расчет электрических цепей в нестационарном режиме
• Лекция 18. Расчет переходных процессов по мгновенным значениям
• Лекция 19. Расчет переходных процессов по комплексным значениям
• Раздел 6. Методы расчета сложных электрических цепей
• Лекция 20. Топология электрических цепей и их эквивалентные преобразования
• Лекция 21. Расчет электрических цепей по законам Кирхгофа
• Лекция 22. Расчет электрических цепей методом узловых напряжений
• Лекция 23. Расчет электрических цепей методом контурных токов
• Лекция 24 Расчет электрических цепей методом сигнальных графов
• Раздел 7. Трехфазные цепи
• Лекция 25. Трехфазные цепи при соединении звездой
• Лекция 26. Трехфазные цепи при соединении треугольником
• Раздел 8. Электрические фильтры
• Лекция 27. Пассивные электрические фильтры
• Лекция 28. Активные электрические фильтры
• Раздел 9. Цели с распределенными параметрами
• Лекция 29. Линии передачи с потерями в стационарном режиме
• Лекция 30 Линия без потерь в стационарном режиме
• Лекция 31. Нестационарные процессы в длинных линиях
• Раздел 10. Нелинейные электрические цепи в стационарном режиме
• Лекция 32. Электрические цепи с нелинейными резистивными элементами
• Лекция 33. Электрические цепи с нелинейными реактивными элементами
• Контрольные вопросы ЛИТЕРАТУРА

Купить книгу Теоретические основы электротехники: Курс лекций

Козлова И.С. Конспект лекций по электротехнике
• СОДЕРЖАНИЕ
• ЛЕКЦИЯ № 1. Постоянный ток
• 1. Электрическая цепь
• 2. Законы Кирхгофа
• 3. Работа и мощность электрического тока
• ЛЕКЦИЯ № 2. Расчет электрических цепей постоянного тока
• 1. Эквивалентные схемы источника электрической энергии
• 2. Применение законов Кирхгофа для расчета электрических цепей
• 3. Метод преобразования схемы
• 4. Метод узлового напряжения
• 5. Метод контурных токов
• 6. Метод эквивалентного генератора
• ЛЕКЦИЯ № 3. Электрическое поле и емкость электротехнических устройств
• 1. Электрическое поле Диэлектрическая проницаемость и электрическая постоянная
• 2. Емкость и конденсатор
• 3. Электрические свойства изоляционных материалов
• ЛЕКЦИЯ № 4. Электромагнитные расчеты
• 1. Основные характеристики магнитного поля тока
• 2. Закон полного тока
• 3. Расчет магнитной цепи
• 4. Электромагнитная индукция
• 5. Электродвижущая сила, индуктируемая в катушке, и потокосцепление
• 6. Индуктивность
• ЛЕКЦИЯ № 5. Синусоидальный переменный ток
• 1. Синусоидальный ток
• 2. Действующие значения переменных токов и напряжений
• 3. Закон Ома для простейших цепей переменного тока
• 4. Последовательное соединение индуктивности и активного сопротивления
• 5. Построение векторных диаграмм
• 6. Последовательное соединение активных сопротивлений, индуктивностей и емкостей
• 7. Параллельное соединение приемников переменного тока
• 8. Смешанное соединение приемников переменного тока
• 9. Полная и реактивная мощности
• 10. Явления резонанса в цепях переменного тока
• ЛЕКЦИЯ № 6. Трехфазная система
• 1. Соединение по схеме «звезда»
• 2. Соединение по схеме «треугольник»
• 3. Активная, реактивная и полная мощности трехфазной симметричной системы
• 4. Расчет трехфазной цепи при симметричной нагрузке
• 5. Расчет трехфазной несимметричной цепи
• ЛЕКЦИЯ № 7. Несинусоидальные периодические токи
• 1. Общие сведения
• ЛЕКЦИЯ № 8. Трансформаторы
• 1. Общие сведения
• 2. Холостой ход трансформатора
• 3. Построение векторных диаграмм нагруженного трансформатора
• 4. Параметры и векторная диаграмма приведенного трансформатора
• 5. Эквивалентная схема трансформатора и ее векторная диаграмма
• 6. Короткое замыкание трансформатора
• 7. Коэффициент полезного действия трансформат и его зависимость от нагрузки
• 8. Особенности трехфазных трансформаторов
• 9. Устройство сердечника (магнитопровода) и обмоток
• 10. Измерительные трансформаторы
• ЛЕКЦИЯ № 9. Электрические измерения
• 1. Меры, измерительные приборы и методы измерений
• 2. Числовые выражения погрешностей измерения и классы точности
• 3. Системы электроизмерительных приборов
• ЛЕКЦИЯ № 10. Асинхронные бесколлекторные машины
• 1. Общие сведения
• 2. Устройство ротора
• 3. Обмотка статора
• 4. Векторные диаграммы двигателя
• 5. Эквивалентная схема двигателя
• 6. Рабочие характеристики двигателя
• 7. Пуск в ход двигателей
• 8. Методы регулирования частоты вращения двигателей
• 9. Двухфазные и однофазные двигатели
• ЛЕКЦИЯ № 11. Машины постоянного тока
• 1. Общие сведения
• 2 Устройство машины постоянного тока
• 3. Выпрямление переменной э. д. с. посредством коллектора и щеток
• 4. Реакция якоря
• 5. Коммутация в машинах постоянного тока
• 6. Генератор независимого возбуждения
• 7. Самовозбуждение генераторов
• 8. Режим двигателя
• ЛЕКЦИЯ № 12. Синхронные машины
• 1. Общие сведения
• 2. Получение синусоидальной э. д. с. в синхронном генераторе
• 3. Упрощенная векторная диаграмма синхронного генератора
• 4. Асинхронный пуск синхронного двигателя

Ознакомиться с конспектом лекций по электротехнике можно здесь

Поделитесь с друзьями:

Лекции по теоретическим основам электротехники и электроники

Для кого предназначен этот сайт

Данный курс ТОЭ или теоретических основ электротехники предназначен как для студентов высших учебных заведений, так и и просто для интересующихся электрофизикой, общей электротехникой и электроникой.

Откуда взялись эти методические указания.

Лекции по электротехники были собраны в процессе проведения учебных занятий у студентов электротехнических и неэлектротехнических специальностей. Можно сказать, что данные лекции были выстраданы кровью и потом студентами. Было прочитано и переработано огромное количество книг, проведено множество консультаций с докторами и кандидатами технических и педагогических наук по методике подачи материала.

Сложно ли понять и изучить электротехнику?

Вообще электротехника и ТОЭ – это достаточно сложный предмет. Для многих студентов это как сопромат. Все знают, что что-то можно посчитать, но не знают как это сделать. Наскоком электротехника дается немногим. Остальные тратят много времени на зубрежку или на вникание, переосмысление и понимание каждой темы.

Библия для электриков и электроников.

Если вам покажется мало этих лекций (материалов по электротехники), то основным талмудом или библией для электриков является, конечно же следующая книга Л.А. Бессонов «Теоретические основы электротехники» в трех томах. Каждый томом книги настолько большой, что им можно легко убить человека… Начинающим этот учебник Бессонова врят ли подойдет. Данным учебником легко и просто пользоваться только в тех случаях, когда вы хотите освежить в памяти некоторую область знаний. Например, нужно рассчитать токи по законам Кирхгофа. Ищем в книге такую главу, читаем, вспоминаем, смотрим пример и рассчитываем свою задачу.

Когда я только изучал курс теоретических основ электротехники и читал материалы учебника “Теоретические основы электротехники” Бессонова, то понимал что и как нужно делать примерно после десятого — пятнадцатого вдумчивого прочтения. В некоторых случаях приходилось еще и консультироваться с кем-нибудь для уяснения важных моментов.

ТОЭ для чайников. Существует ли бесплатная таблетка?

Многие в интернете ищут книгу «ТОЭ для чайников»… Если такая книга и существует, то врят ли многие ее поймут после первого прочтения. На 100% утверждать не возьмусь, но практика показывает именно это.

Курсовики, РГР и экзамены по ТОЭ или по электротехники – это отдельная тема для разговора. Для студентов данный вид проверки знаний можно сравнить разве что со штурмом хорошо укрепленной крепости в одиночку…

Основы электротехники | Учебные материалы

Целью изучения дисциплины является приобретение студентом составной части комплекса знаний по электрооборудованию и электроснабжению предприятий газовой и нефтяной промышленности, которая будет использована в будущей профессиональной деятельности по профилю специализации.

Лекции по электротехнике

При изучении дисциплины обеспечивается фундаментальная подготовка студента в области общей электротехники и электроники; соблюдается связь с дисциплинами «математика», «физика» и «химия» и непрерывность в использовании ЭВМ в учебном процессе, происходит знакомство со стержневыми проблемами получения, передачи и преобразования электрической энергии, базовыми положениями по электроприводу и современной электронной базы, используемой в схемах автоматического управления, навыками и понятиями профессиональной терминологии, обязательными для прочного усвоения последующих дисциплин и практического использования полученных знаний в решении профессиональных задач.

Содержание курса

1. Основные термины и определения электротехники
2. Электрическая цепь
3. Линейные электрические цепи постоянного тока
1. Расчет электрической цепи методом эквивалентных преобразований
2. Расчет электрической цепи по закону Кирхгофа
3. Расчет электрической цепи методом контурных токов
4. Расчет электрической цепи методом наложения
5. Метод двух узлов
6. Баланс мощности электрической цепи
7. Расчет потенциальной диаграммы
4. Линейные электрические цепи однофазного синусоидального переменного тока
1. Расчет электрических цепей переменного тока
2. Алгебраические операции с комплексными числами
3. Анализ электрического состояния цепи переменного тока
1. Анализ цепи с резистивным элементом
2. Анализ цепи с катушкой индуктивности
3. Анализ цепи с конденсатором
4. Анализ цепи с последовательным соединением элементов R, L, C
4. Мощность цепи синусоидального тока
5. Коэффициент мощности и его экономическое значение
6. Резонанс в цепях переменного тока
7. Характерные особенности резонанса напряжений
5. Трехфазные цепи
1. Мощность трехфазной цепи
2. Расчет трехфазных цепей
6. Трансформаторы
1. Однофазные трансформаторы
2. Трехфазные трансформаторы

Основы электротехники и электроники: Курс лекций

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электромеханический факультет

Кафедра теоретических основ электротехники

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

Курс лекций для студентов специальности

«Экономика и управление на предприятии электромашиностроения»

Лектор – к. т. н. Бланк Алексей Валерьевич

Новосибирск

2006

СОДЕРЖАНИЕ

1. Электрическая цепь и ее элементы ………………………………………… 3
2. Источники ЭДС и источники тока …………………………………………. 6
3. Последовательное и параллельное соединение элементов цепи 8
4. Основные законы электрических цепей ……………………………….. 10
5.  Система уравнений по законам Кирхгофа для расчета токов цепи …………………………………………………………………………………….. 14
6.  Баланс мощности в электрической цепи ……………………………… 16
7. Метод пропорционального пересчета …………………………………… 18
8. Метод контурных токов ……………………………………………………….. 19
9. Метод наложения …………………………………………………………………. 26
10. Преобразование звезды в треугольник и треугольника в звезду ……………………………………………………………………………………………… 29
11. Свертка параллельных ветвей в одну эквивалентную ……………. 32
12. Вынесение ЭДС и источника тока из ветви ………………………….. 34
13. Метод узловых потенциалов ………………………………………………… 37
14. Теорема о компенсации ……………………………………………………….. 43
15. Метод эквивалентного генератора ……………………………………….. 44
16. Электрические цепи синусоидального тока ………………………….. 48
17. Векторные диаграммы …………………………………………………………. 53
18. Символический метод ………………………………………………………….. 55
19. Мощность синусоидального режима ……………………………………. 64
20. Последовательное соединение элементов RLC ……………………… 69
21. Параллельное соединение элементов RLC ……………………………. 73
22. Последовательный резонанс (резонанс напряжений) ……………. 76
23. Параллельный резонанс (резонанс токов) …………………………….. 80
24. Цепи с магнитной связью …………………………………………………….. 86
25. Трехфазные цепи …………………………………………………………………. 90
26. Нелинейные электрические цепи …………………………………………. 98
27. Магнитные цепи ………………………………………………………………… 106
28. Электрические машины ……………………………………………………… 111
29. Электронные преобразователи тока и напряжения ……………… 117

Список литературы …………………………………………………………….. 129

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Рис. 1.1.

На Рис. 1.1 изображена электрическая цепь – совокупность элементов, предназначенных для распределения и преобразования электрической энергии.

В электрической цепи различают источники и приемники электрической энергии, ветви и узлы.

Источники энергии (источники ЭДС и источники тока, Рис. 1.2.) – это элементы цепи, в которых неэлектрические виды энергии преобразуются в электрическую энергию.

Рис. 1.2.

К приемникам энергии относят резистивные и реактивные элементы.

В резистивных элементах (Рис. 1.3) электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Резисторы

Рис. 1.3.

Реактивные элементы – это катушки индуктивности и конденсаторы (Рис. 1.4). В индуктивностях происходит накопление энергии в магнитном поле. В конденсаторах происходит накопление энергии в электрическом поле.

Рис. 1.4.

Для описания распределения энергии в электрической цепи используются такие силовые характеристики как электрический потенциал, напряжение и ток.

Электрический потенциал (обозначается буквой , имеет размерность В, Вольт) – это функция, определяющая распределение энергии между элементами электрической цепи (Рис. 1.5).

Потенциал можно определить лишь с точностью до произвольной постоянной величины. Поэтому перед расчетом цепи необходимо задать потенциал некоторой точки цепи (обычно потенциал произвольной точки приравнивают нулю).

Если между двумя точками ветви отсутствуют источники и потребители, потенциалы этих двух точек равны.

Рис. 1.5.

Напряжение (обозначается буквой U, имеет размерность В)– это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи (Рис. 1.6). Напряжение обозначается стрелкой, направленной от большего потенциала к меньшему. Первый индекс всегда соответствует большему потенциалу, второй – меньшему.

Напряжение – величина векторная. Если поменять направление стрелки или порядок чередования индексов, изменится знак напряжения.

Рис. 1.6.

Ток (обозначается буквой I, имеет размерность А, Ампер) обозначается стрелкой на ветви (Рис. 1.7). Ток, как и напряжение, направлен от большего потенциала к меньшему.

В отличие от тока и напряжения, ЭДС направлена от меньшего потенциала к большему.

Рис. 1.7.

Ток связан с ветвями и узлами цепи следующим образом.

Ветвь – это участок цепи, по которому течет один и тот же ток.

Узел – это соединение не менее чем трех ветвей.

Необходимо заметить, что до расчета электрической цепи истинное распределение потенциала, направление токов и напряжений неизвестно. Поэтому перед началом расчета направление токов и напряжений задают произвольно. Если рассчитанное значение тока или напряжения окажется отрицательным, это будет означать, что истинное его направление противоположно заданному до расчета.

Ток в ветви связан с напряжением однозначной зависимостью, которую называют вольт-амперной характеристикой (Рис. 1.8). Вольт-амперная характеристика может иметь произвольную форму (Рис. 1.8 а), и в частности, может быть линейной (Рис. 1.8 б).

Рис. 1.8

Если вольт-амперная характеристика элемента линейна, элемент называется линейным. Цепь, состоящая только из линейных элементов, называется линейной электрической цепью.

Для линейных элементов справедливо соотношение (называемое также законом Ома для пассивного участка цепи):

                                                                                                       (1.1)

где R – коэффициент пропорциональности между током и напряжением, называемый сопротивлением элемента (имеет размерность Ом).

Сопротивление можно также определить как тангенс угла наклона вольт-амперной характеристики к оси тока.