Лекции По Электротехнике Для Техникумов
Л Е К Ц И Я 1 1. Цели, задачи и структура курса.
Лекции по курсу основы электротехники. Расчет электрических цепей постоянного тока с одним источником методом свертывания. В соответствии с методом свертывания, отдельные участки схемы упрощают и постепенным преобразованием приводят схему к одному эквивалентному (входному) сопротивлению, включенному к зажимам источника.. Умножим на него полученные при расчете значения токов и напряжений, находим действительные значения токов цепи. Предварительный просмотр: Лекции по курсу основы электротехники. Электрические цепи однофазного переменного тока. Переменным называется электрический ток, величина и направление которого изменяются во времени. Электротехника и электроника: курс лекций/ Г.В. Савилов — М.. Вы являетесь студентом нашего техникума, администратор вышлет на Ваш. Учебник для техникумов. Основы электротехники. Читателя учебник.
Линейные цепи постоянного тока - основные понятия и определения. Схемы электрических цепей и их элементы. Законы Ома и Кирхгофа. Введение Электротехника - техническая дисциплина, которая занимается анализом и практическим использованием для нужд промышленного производства и быта всех физических явлений, связанных с электрическими и магнитными полями. Область практического применения электротехники имеет четыре связанные друг с другом направления: 1. Получение электрической энергии. Передача энергии на расстояние.
Преобразование электромагнитной энергии. Использование электроэнергии. Научно -техническийпрогресс происходит при все более широком исполь - зовании электрической энергии во всех отраслях отечественной промышлен - ности. Поэтому электротехническая подготовка инженеров не электротехниче - ских специальностей должна предусматривать достаточно подробное изучение вопросов теории и практики использования различных электроустановок. Ин - женер любой специальности должен знать устройство, принцип действия, характеристики и эксплуатационные возможности электрических цепей, элек - трических машин, различных аппаратов и другого электрооборудования, спо - собы регулирования и управления ими. История развития электротехники как науки связана с важнейшими иссле - дованиями и открытиями. Это исследования атмосферного электричества, появление источников непрерывного электрического тока - гальванических элементов (1799 г.), открытие электрической дуги (1802 г.) и возможность ее использования для плавки металлов и освещения, открытие закона о направле - нии индуцированного тока (1832 г.) и принципа обратимости электрических машин, в 1834 г.
Впервые осуществлен электропривод судна, открытие закона теплового действия тока - закона Джоуля - Ленца (1844 г.), в 1876 г. Положе - но начало практическому применению электрического освещения с изобрете - нием электрической свечи, в 1889-1891 гг. Созданы трехфазный трансформа - тор и асинхронный двигатель. В настоящее время отечественная электроэнергетика занимает передовые позиции в мире по созданию мощных ГЭС и каскадов электростанций, произ - водству мощных гидрогенераторов, высоким темпам теплофикации, строи - тельству высоковольтных линий электропередач и мощных объединенных энергосистем, высокому техническому уровню электросетевого хозяйства. В современных производственных машинах с помощью электротехнической и электронной аппаратуры осуществляется управление ее механизмами, авто - матизация их работы, контроль за ведением производственного процесса, обеспечивается безопасность обслуживания и т.д. Все шире используется в технологических установках электрическая энергия, например, для нагрева из - делий, плавления металлов, сварки.
Основной задачей данного курса является получение основных сведений и формирование знаний, умений и навыков по электротехнике, электронным устройствам и электроприводу. В состав курса входят следующие разделы: 1. Электрические цепи постоянного тока. Электрические цепи переменного тока. Переходные процессы в электрических цепях. Основы электроники.
Магнитные цепи и электромагнитные устройства. Электрические машины. Основы электропривода. Линейные цепи постоянного тока - основные понятия и определения. Электрической цепью называется совокупность источников и потребителей электрической энергии, соединенных друг с другом с помощью проводников. Электрический ток - направленное движение заряженных частиц (элек - тронов или ионов ).
Лекции По Электротехнике Для Техникума
Постоянный ток - ток, неизменный по величине и направлению. Ветвью называется участок цепи между двумя соседними узлами, содержа - щий последовательное соединение элементов. Точка, где соединяются три и более ветвей называется узлом.
Любой замкнутый путь, проходящий по ветвям данной цепи, называется контуром. Основными параметрами, характеризующими электрические цепи постоян - ного тока, являются: I(А )- сила тока - количество электричества, проходяще - го через поперечное сечение проводника за единицу времени, U(В ) - напря - жение на некотором участке электрической цепи, равное разности потенциалов на концах этого участка, R(Ом ) - сопротивление, Р (Вт )- мощность. Все обо - значения основных физических величин предусмотрены государственным стандартом. Единицы измерения диктуются международной системой единиц. Схемы электрических цепей и их элементы.
Графическое изображение электрической цепи и ее элементов называется электрической схемой (рис. 1) На любую машину, в состав которой входят электрические устройства, кроме конструкторских чертежей имеется элек - тродокументация, состоящая из различных электрических схем. Электрические функ - циональные схемы раскрывают принцип действия устройства. Существуют элек - тромонтажные схемы, в которых раскры - вается монтаж (соединение ) электриче - ских элементов цепи. Электрические принципиальные схемы раскрывают электрические связи всех от - дельных элементов электрической цепи между собой. Все схемы вычерчиваются по определенным стандартам - ГОСТам. ГОСТы являются основой технического языка, применяемого в масштабе всей стра - ны.
Кроме основных электрических схем существуют схемы замещения, по ко - торым наиболее удобно составлять математические уравнения, описания элек - трических и энергетических процессов. Такие схемы являются эквивалентными моделями электрической цепи. Схемы максимально упрощены и по ним удоб - нее провести анализ отображаемых ими сложных электрических цепей. Все элементы электрических цепей можно разделить на три группы: ис - точники (активные элементы ), потребители и элементы для передачи элек - троэнергии от источников к потребителю (пассивные элементы ).
Источником электрической энергии (генератором ) называют устройство, преобразующее в электроэнергию какой -либодругой вид энергии (электро - машинный генератор - механическую, гальванический элемент или аккумуля - тор - химическую, фотоэлектрическая батарея - лучистую и т.п.).Источники делятся на источники напряжения (Е,U=со nst, при изменении и I) и источники тока (I=со nst, при изменении U). Все источники имеют внутреннее сопротив - ление Rвн, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи. Приемником электрической энергии (потребителем ) называют устройство, преобразующее электроэнергию в какой -либодругой вид энергии (электро - двигатель - в механическую, электронагреватель - в тепловую, источник света - в световую (лучистую ) и т.п.). Элементами передачи электроэнергии от источника питания к приемнику служат провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения и др. Условные обозначения элементов электрической цепи на схеме стандарти - зованы. Примеры: - резистивный элемент (линейный ), - идеальный источник ЭДС, условно положи - тельное направление ЭДС принято от отрица - тельного полюса к положительному (и совпа - дает с положительным направлением тока ) - нелинейный элемент, - индуктивный элемент, - емкостной элемент, - полупроводниковый диод, - плавкий предохранитель 4.
Законы Ома и Кирхгофа Закон Ома в простейшем случае связывает величину тока через сопротив - ление с величиной этого сопротивления и приложенного к нему напряжения: I = U / R; U = IR. Сила тока на некотором участке электрической цепи прямо пропорциональ - на напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка. Закон Ома справедлив для любой ветви (или части ветви ) электрической цепи, в таких случаях его называют обобщенным законом Ома. Для ветви, не содержащей ЭДС, закон Ома запишется: I = ϕ a −ϕ b = Uab. N n å R i å R i 1 1 Здесь ϕ а, ϕ b - потенциалы крайних точек ветви, их разность можно заменить напряжением U ab. Обобщенный закон Ома для ветви, содержащей ЭДС (т.е. Для активной вет - ви ): k k I = ϕ a −ϕ b + å E j = Uab + å Ej 1 1 n n å R i å R i 1 1 Пример: Записать закон Ома для активной цепи на рис.
I = ϕ a −ϕ b + E 1 − E 2 R1 − R2 Первый закон Кирхгофа Алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле электрической цепи равна нулю. При этом токи, текущие к узлу считаются положительными, а от узла - отрицательными. Другая формулировка: сумма токов, подходящих к уз - лу, равна сумме токов, отходящих от узла. N å I k = 0 k =1 + I 3 = 0 или I 1 − I 2 I 1 + I 3 = I 2 Первый закон Кирхгофа по сути является законом баланса токов в узлах цепи. Второй закон Кирхгофа В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма па - дений напряжений на элементах, входящих в контур, равна алгебраической сумме ЭДС. M n å Rk Ik = å E j k =1 j=1 Второй закон Кирхгофа по сути является законом баланса напряжений в контурах электрических цепей. Для составления уравнения по 2-музакону Кирхгофа выбирается произ - вольное направление обхода контура.
Тогда, если направление тока в цепи совпадает с направлением обхода, то соответствующее слагаемое берется со знаком '+', а если не совпадает, то со знаком '-'. Аналогичное правило рас - становки знаков справедливо и для ЭДС. Пример: R1 I1 + R3 I3 − R2 I2 = E1 − E2 Уравнение по 2-музакону Кирхгофа может быть записано и для контура, имеющего разрыв цепи, однако при этом необходимо в уравнении учитывать напряжение между точками разрыва. Пример: R1 I1 − R2 I2 − U ab = E1. Л Е К Ц И Я 2 1.
Курс Лекций По Электротехнике Для Техникумов
Схемы замещения электрических цепей. Эквивалентные преобразования пассивных электрических цепей. Расчет цепей посредством двух законов Кирхгофа.
Мощность в цепях постоянного тока. Баланс мощностей. Схемы замещения электрических цепей. Схемой электрической цепи называется ее графическое изображение с ис - пользованием обозначений идеальных элементов. Например: Если учесть сопротивление утечки реального конденсатора, сопротивление витков реальной индуктивной катушки и внутреннее сопротивление реального источника ЭДС, то можно составить соответствующие схемы замещения этих элементов: Отсюда следует, что все схемы по сути дела являются лишь более или ме - нее точными схемами замещения реальных электрических цепей.
Представленный на рис.2 контур содержит три участка: участок с посто - янным напряжением U = Е, не зависящим от тока источника, и участки с на - пряжениями Rвх I и U на нагрузке Rн. Направление ЭДС выбрано совпадающим с направлением тока, но оно противоположно напряжению на этом элементе. Для определения параметров схемы замещения источника электрической энергии с линейной внешней характеристикой нужно провести два опыта - холостого хода (I=0; U=Uх =Е ) и короткого замыкания (I=Iк; U=Е -Rвн I). Эквивалентные преобразования пассивных электрических цепей.
Для упрощения анализа сложных электрических цепей отдельные их уча - стки, не содержащие ЭДС, или пассивные цепи целиком можно заменить од - ним эквивалентным сопротивлением. Под эквивалентным понимают такое сопротивление, которое, будучи включенным в цепь вместо заменяемой группы сопротивлений, не изменяет распределение токов и напряжений в ос - тальной части цепи.
При последовательном соединении сопротивлений по каждому из них протекает один тот же ток, следовательно, падение напряжения на эквива - лентном сопротивлении должно быть равно сумме падений напряжений на ис - ходных сопротивлениях: IR экв = IR 1 + IR 2 +.+ IR n отсюда получаем: n R экв = R 1 + R 2 +.+ R n = å R i 1 Если группа заменяемых сопротивлений соединена параллельно, то напряжения на каждом из них и на эквивалентном сопротивлении одинаковы. Условия эквивалентности будут выполнены, если ток через искомое сопро - тивление будет равен сумме токов через отдельные параллельные сопротив - ления: I = I 1 + I 2 +.+ I n Используя закон Ома для отдельного сопротивления, можем записать: U = U + U +.+ U R R R R Окончательно получаем: экв 1 2 n 1 1 1 1 n 1 = + +.+ = å R R R R R экв 1 2 n 1 i Поскольку величина, обратная сопротивлению, есть проводимость, то, вводя обозначения для проводимости G i =1/ R i, получим. N G экв = åG i 1 При анализе сложных схем встречаются случаи, когда часть схемы образу - ет так называемый треугольник сопротивлений: Схема упрощается, если треугольник с сопротивлениями Rав, Rвс, Rса за - менить эквивалентной звездой с сопротивлениями Rа, Rв, Rс. Иногда, наобо - рот, необходимо обратное преобразование звезды в треугольник. Схемы тре - угольника и звезды считаются эквивалентными, если после преобразования все токи и напряжения в остальных частях схемы (не затронутых преобразова - ниями ) остаются неизменными.
Очевидно, условия эквивалентности должны выполняться и при обрыве проводов, подходящих к узлам 'а ', 'в ', 'с '. Например, при обрыве провода, подходящего к узлу 'а ', сопротивления между точками 'в ' и 'с ' в треуголь - нике и звезде должны быть одинаковы, т.е.: Rbc ( + Rac + + Rab ) = R b + R c; Rbc Rca Rab Рассуждая аналогичным образом, можно записать: Rca ( Rab + Rbc ) = R + R; c a Rca + Rab + Rbc Rab ( Rbc + Rca ) = R + R; a b Rab + Rbc + Rca Решая полученную систему уравнений относительно Rа, Rв и Rс, получим формулы эквивалентного преобразования треугольника в звезду: R a = Rab Rca; Rab + Rbc + Rca. Rb = Rbc Rab; Rab + Rbc + Rca Rc = Rca Rbc; Rab + Rbc + Rca Решая систему относительно R ab, R bc и R ca получим формулы преобразова - ния звезды в треугольник: Rab = Ra + Rb + R a R b; R c Rbc = Rb + Rc + R b R c; R a Rca = Rc + Ra + R R c R a; b В частном случае, когда сопротивления звезды или треугольника одина - ковы, эти формулы упрощаются: R Y = 1 3 R R = 3 R Y 3.
Расчет цепей посредством двух законов Кирхгофа. Порядок расчета: а ) произвольно задаются положительными направлениями токов во всех ветвях схемы, б ) для всех узлов схемы кроме одного составляются уравнения по 1-муза - кону Кирхгофа, в ) для всех независимых контуров составляются уравнения по 2-музакону Кирхгофа (контур будет считаться независимым от остальных, если в него вхо - дит хотя бы одна новая ветвь, т.е. Не вошедшая в состав других контуров ). Общее число уравнений, составленных по 1 и 2-музаконам Кирхгофа должно быть равно числу неизвестных токов. Полученная система линейных уравнений разрешается относительно токов с использованием известных ме - тодов решения систем уравнений (например, с помощью определителей ).
Shares Формат: DOC (Microsoft Office Word) Качество: Изначальное, компьютерное. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ 1. Предмет и задачи дисциплины.
Построение курса. Методика работы над учебным материалом. Общие понятия и определения линейных электрических цепей (ЛЭЦ). Источники электрической энергии. Приемники электрической энергии 5. Основные топологические понятия и определения 6.
Закон Ома и Кирхгофа ЛЕКЦИЯ 1.2 СИНУСОИДАЛЬНЫЙ ТОК. ФОРМЫ ЕГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ. Основные параметры синусоидального тока 2. Представление синусоидального тока (напряжения) радиус — вектором.
Комплексное изображение синусоидального тока. КОМПЛЕКСНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ПРОВОДИМОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ 1. Комплексное сопротивление 2. Комплексна проводимость ЛЕКЦИЯ 1.4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА 1. Мгновенная мощность цепи с RL и С элементами 2. Активная, реактивная, полная мощность 3.
Выражение мощности в комплексной форме ЛЕКЦИЯ 1.5. РЕЗОНАНСНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА 1. Резонанс токов 2. Резонанс напряжений ТЕМА II ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ Лекция 7.
Общие сведения о трехфазных линейных электрических цепях 1. Схемы соединения трехфазных цепей 2. Соотношение между линейными и фазовыми напряжениями и токами 3.
Мощность трехфазной цепи ТЕМА III МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ АППАРАТЫ Лекция 8. Основы теории магнетизма 1. Основные физические величины и соотношения 2. Характеристика магнитных свойств ферромагнитных материалов 3.
Магнитные цепи 4. Анализ магнитных цепей постоянного тока 5. Особенности физических процессов в магнитных цепях переменного тока Лекция 9. Электромагнитные устройства 1. Физические основы построения сварочного трансформатора 2. Физические основы ферромагнитных стабилизаторов 3.
Принцип работы электромагнитных механизмов. Электромагнитные реле. Трансформаторы 1.
Общие сведения о трансформаторах 2. Принцип работы однофазных трансформаторов Лекция 11. Режим работы трансформаторов 1. Опыт холостого хода трансформатора 2.
Опыт короткого замыкания трансформатора 3. Внешняя характеристика трансформатора 4.
Коэффициент полезного действия трансформатора РАЗДЕЛ II ОСНОВЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭДЕКТРОНИКИ Тема № 4 ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ Лекция 12. Полупроводниковые приборы 1.Классификация полупроводниковых электронных приборов 2. Типы проводимости полупроводниковых материалов. Электронно-дырочный переход. Основные параметры полупроводниковых диодов. Биполярные транзисторы. Полевые транзисторы 5.
Тиристоры Тема 5. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА Лекция 13. Преобразователи напряжения 1. Выпрямители 2. Сглаживающие фильтры 3. Стабилизаторы напряжения ЛЕКЦИЯ 14 РЕЗИСТИВНЫЕ УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ 1.
Принцип работы каскада по схеме с общим эмиттером 2. Дифференциальный усилитель 3. Усилитель по схеме с общим коллектором 4.Операционный усилитель ТЕМА 6.
ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА Лекция 15. Элементы импульсных устройств 1. Общие сведения об импульсных сигналах 2. Электронные ключи 3. Компараторы Лекция 16.
Генераторы импульсных сигналов 1. Формирующие цепи 2.
Мультивибраторы 3. Генераторы линейно изменяющегося напряжения. ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА Лекция 17.
Введение в цифровую электронику 1. Общие сведения о цифровых сигналах. Основные операции и элементы алгебры логики.
Основные теоремы алгебры логики. Булевы функции (функции логики). Минимизация булевых функций 5.
Комбинационные устройства Формат: DOC (Microsoft Office Word) Качество: Изначальное, компьютерное.