Конспект лекций по курсу Электротехника

Локальные сети
Архитектура компьютерной сети
Сетевые операционные системы
Технология WI-FI
Угрозы и риски безопасности
беспроводных сетей
Математика
Контрольная по математике
Интегральное исчисление
Элементы теории множеств
Математический анализ
Применение производных
в исследовании функций
Аппарат дифференциальных
уравнений в экономике
Элементы линейного программирования
Динамическое программирование
Дифференциальное исчисление функций
Графические пакеты
Компьютерный монтаж
Учебник Autodesk
Mechanical Desktop
Автоматизация проектирования
Проектирование печатных плат
Вспомогательные программы
Моделирование схем
Редактирование принципиальных схем
Создание проекта в OrCAD
Учебник OrCAD
Редактирование текста
Графический редактор
Corel DRAW
Проектирование многослойных
печатных плат P-CAD
Физика решение задач
Методика решений задач по кинематике
Механика жидкостей и газов
Законы постоянного тока Колебания и волны. Переменный ток
Динамика и законы сохранения в механике
Магнитное поле, электромагнитное взаимодействие
Электростатика
Основы специальной теории относительности
Оптическая физика
Квантовая статистика
Магнитные свойства атомов
Зонная теория твердых тел
Курс лекций по атомной физике
Методика решения задач по Электростатике
История искусства;
Собор Нотр-Дам
Иллюстрированные рукописные книги
Техника темперной и масляной живописи
Иллюстрированный самоучитель
по Macromedia Flash
Учебник по схемотехнике,
Учебник PHP
Работа со строками
Создание расширений
Работа с переменными
Определение количества
аргументов
Доступ к аргументам
Установка на системах Windows
Область видимости переменной
Куки HTTP
Освобождение ресурсов
PHP-скрипты
Установка на системы UNIX
Возвращаемые функциями
значения
Замена переменных в строках
Безопасный режим
Использование функций
FAQ
Система автоматического
построения
 

 

Источники электрической энергии

Резистивный элемент электрической цепи

Топологические элементы электрической цепи

Законы Ома и Кирхгофа для электрической цепи

Анализ электрических цепей

Линейные электрические цепи при гармоническом воздействии

Рассмотрим последовательное и паралельное соединение

Пуск и регулирование скорости асинхронного двигателя

Мощность в электрических цепях синусоидального тока и её разновидности Мгновенная, активная и реактивная Электростатика Электричество и электромагнетизм

Последовательное соединение сопротивления, индуктивности и ёмкости. Резонанс напряжений Параллельное соединение сопротивления, индуктивности и ёмкости. Резонанс токов.

Трёхфазные электрические цепи

Соединение треугольником Мощность трёхфазных цепей Преимущества трёхфазного тока

Нелинейные элементы электрических цепей

Последовательное соединение нелинейных элементов

Статическое и дифференциальное сопротивление нелинейных элементов

Переходные процессы в цепях II порядка

Анализ переходных процессов в электрических цепях операторным методом

Закон Ома в операторной форме

Законы Кирхгофа в операторной форме

Магнитные цепи

Законы Ома и Кирхгофа для магнитных цепей

Четырёхполюсник – соединённый элемент электрической цепи, выполняющий требуемую функцию и имеющий две пары выводов: одна – вход, другая – выход.

Эквивалентные схемы четырёхполюсников

Разновидности схем четырёхполюсников

Электрический ток, ЭДС, напряжение, сопротивление. Закон Ома.

Работа мощности электрического тока

Законы Кирхгофа Точки, в которых соединяются несколько ветвей, называются узлами. Так как ток в узле накапливаться не может, то сумма токов подтекающих к узлу равна сумме токов оттекающих от узла, или сумма токов в узле равна нулю - первый закон Кирхгофа. В общем виде во всяком замкнутом контуре алгебраическая сумма электродвижущих сил (ЭДС) равна алгебраической сумме падений напряжений - второй закон Кирхгофа Коммутация сообщений в сетях связи

Магнитные силовые линии. Магнитная индукция Магнитное поле, как и электрическое поле, является одной из сторон электромагнитного поля; оно возникает, например, при движении электрически заряженных частиц материи и вокруг проводников с током, оказывает силовое воздействие на провода с электрическим током и движущиеся заряженные частицы.

Величина, измеряемая произведением магнитной индукции В на величину площадки Sn, перпендикулярной вектору магнитной индукции, называется магнитным потоком

Величина, равная отношению магнитной индукции в данной точке поля к абсолютной магнитной проницаемости, называется напряженностью магнитного поля

Если производить намагничивание ферромагнита во внешнем магнитном поле, а затем, начиная с какой-либо точки основной кривой намагничивания, уменьшить напряженность поля, то величина индукции также уменьшается, но не по основной кривой А более медленно, вследствие явления гистерезиса (отставания)

Электротехническое устройство и происходящие в нем физические процессы в теории электротехники заменяют расчетным эквивалентом - электрической цепью.

Электрическая цепь - это совокупность соединенных друг с другом проводниками источников электрической энергии и нагрузок, по которым может протекать электрический ток. Электромагнитные процессы в электрической цепи можно описать с помощью понятий ток, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость, индуктивность, емкость.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. Постоянным называют ток, неизменный во времени. Он представляет направленное упорядоченное движение носителей электрического заряда. Как известно из курса физики, носителями зарядов в металлах являются электроны, в полупроводниках электроны и дырки (ионы), в жидкостях - ионы.

Упорядоченное движение носителей зарядов в проводниках вызывается электрическим полем. Поле создается источниками электрической энергии. Источник преобразует химическую, механическую, кинематическую, световую или другую энергию в электрическую. Он характеризуется ЭДС и внутренним сопротивлением. ЭДС источника м.б. постоянной или переменной во времени. Переменная ЭДС может изменяться во времени по любому физически реализуемому закону. Ток, протекающий по цепи под воздействием переменной ЭДС также переменный.

Постоянный ток принято обозначать буквой I, переменный i(t); постоянную ЭДС - Е, переменную е(t), сопротивление - R, проводимость -g. В международной системе единиц (СИ) ток измеряют в амперах (А), ЭДС - в вольтах (В), сопротивление в омах (Ом), проводимость - в сименсах (См).

При анализе электрических цепей, как правило оценивают значение токов, напряжений и мощностей. В этом случае нет необходимости учитывать конкретное устройство различных нагрузок. Важно знать лишь их сопротивление - R, индуктивность - L, или емкость - С. Такие элементы цепи называют приемниками электрической энергии.

Принцип действия магнитного усилителя (МУ)

Направление движения проводника с током в магнитном поле можно определить по "правилу левой руки". Метод узловых и контурных уравнений Электротехника курсовая работа

Если в магнитном поле поместить проводник и перемещать его перпендикулярно магнитным силовым линиям поля, то на концах этого проводника будет возникать разность потенциалов. Это явление было открыто английским физиком Майклом Фарадеем (1791-1867г.г.) и названо электромагнитной индукцией.

Направление ЭДС электромагнитной индукции определяют по правилу правой руки. Если расположить правую руку так, чтобы магнитные линии поля входили в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление движения проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление ЭДС электромагнитной индукции

Явление, когда ЭДС в контуре возникает в результате изменения тока в контуре, называют самоиндукцией. ЭДС самоиндукции пропорциональна индуктивности и скорости изменения тока в контуре. Направление ЭДС самоиндукции определяется по правилу Ленца.

Если имеются два контура или две катушки, по которым протекает ток, и катушки расположены близко одна от другой, то часть магнитного потока первой катушки пронизывает витки второй и, наоборот, часть магнитного потока второй катушки пронизывает витки первой катушки. Такие катушки называются индуктивно или магнитно связанными

Получение переменной ЭДС

Параметры переменного тока Переменный ток также характеризуется периодом Т и частотой f:

Законы цепей переменного тока

Активное сопротивление в цепи переменного тока.

Цепь переменного тока с индуктивностью

Цепь переменного тока, содержащая емкость

Последовательное соединение активного и индуктивного сопротивлений

Последовательное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости

Треугольник мощностей

Трехфазный переменный ток

Получение трехфазного переменного тока

Различие между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении звездой и треугольником

Пример. Линейное напряжение, подводимое к трехфазному электродвигателю, равно 220 В. Обмотка двигателя имеет полное сопротивление Z=10 Ом. Определить токи в линейных проводах и в обмотке двигателя, если последняя соединена треугольником

Мощность трехфазного переменного тока

Трансформатором называется электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения при условии сохранения частоты переменного тока.

Потери в трансформаторе и их определение.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (АД).

Асинхронные двигатели с пусковыми элементами

Конденсаторные асинхронные двигатели

Литература

Г.Клауснитцер. Введение в электротехнику. – Энергоатомиздат, 1985.

Ерофеев и др. Основы построения ЭКВМ… - Статистика, 1975.

А.В.Врублевский. Электротехника. – Издательство МО СССР, 1967.

М.И.Кузнецов. Основы электротехники. – Трудрезервиздат, 1957.

Электротехнический справочник. Том 1. - – Энергоатомиздат, 1985.

Справочник молодого электротехника. – Высшая школа, 1967.

И.А.Осин, М.В.Антонов, Устройство и производство электротехнических машин малой мощности. – М.: Высшая школа, 1988.

Патокин Е.И.. Электротехника и основы электротехники.

Голынер А.Ф. и др. Устройство и обслуживание электродвигателей промышленных предприятий.

Жеребцов И.П. Электрические и магнитные цепи.

Колесов Л.В. Основы автоматики.

Чупихин А.А. Электрические аппараты.

Примеры решения задач по электротехнике

Определим характеристическое уравнение для данной схемы после коммутации способ1

Запишем систему (1) в операторной форме (извлечение производной заменяется оператором р) и найдем определитель основной матрицы полученной системы. Приравняв его к нулю получим характеристическое уравнение.

Определим входное сопротивление любой ветви схемы на переменном синусоидальном токе при помощи символического метода и получим ZВХ ВЕТВИ(wj). Заменим wj на оператор р и получим ZВХ ВЕТВИ(р). Уравнение ZВХ ВЕТВИ(р)=0 будет совпадать с характеристическим.

Определим начальные условия непосредственно после коммутации и принужденные составляющие токов

Рассмотрим случай, когда корни характеристического уравнения действительные, комплексные

Рекомендации, пояснения и подсказки

Передаточная функция четырёхполюсника

Электронный фильтр – это устройство, с помощью которого электрические колебания разных частот отделяются друг от друга.

Электрическая цепь и ее элементы

Классификация электрических цепей и их элементов

Схема электрической цепи и элементы схемы

Двухполюсные активные элементы

Мощность ЭДС

Источник тока

Эквивалентность источников

Двухполюсные пассивные элементы

Резистивный элемент

Индуктивный элемент Электротехника курсовая работа Метод узловых и контурных уравнений

Емкостной элемент

Схемы замещения резисторов, индуктивных катушек и конденсаторов.

Решение задачи по теме «Трехфазные трансформаторы» Условие задачи. В трехфазном двухобмоточном трансформаторе заданы номинальные параметры: мощность Sн; линейное напряжение первичной обмотки U1н; линейное напряжение вторичной обмотки U2н; мощность потерь холостого хода Р0; параметры упрощенной схемы замещения rк и хк, численные значения которых приводятся в табл.

Основные уравнения цепей с сосредоточенными параметрами

Граф электрической цепи к некоторые его подграфы

Определение

Некоторые подграфы графа

Понятия главных контуров и главных сечений

 Рассмотрим некоторые конкретные примеры использования преобразования Фурье для анализа импульсных сигналов.

Баланс мощностей

Источники э.д.с. Источники тока

Пример Два источника э.д.с. включены навстречу друг другу, один отдает энергию, другой принимает

Делитель токов

Делитель напряжений

Метод узловых потенциалов

Метод контурных токов

Принцип наложения

Принцип взаимности

Принцип компенсации

Двухполюсники

Задача

Цепи синусоидального тока

Переменные токи

Синусоидальный ток

Действующие ток, ЭДС и напряжение

Изображение синусоидальных функций времени векторами и комплексными числами

Сложение синусоидальных фунций времени

Электрическая цепь и ее схема

Ток и напряжение при последовательном соединении резистивного, индукционого и емкостного элементов

Сопративления

Разность фаз напряжения и тока

Напряжение и токи при паралельном соединении резистивного, индукционного и емкостного элементов

Проводимости

Пассивный двухполюсник

Мощности

Баланс мощностей

Знаки мощностей и направление передачи энергии

Определение параметров пасивного двухполюсника

Условия передачи максимальной мощности

Параметры и эквивалентные схемы конденсаторов

Параметры и эквилентные схемы катушек индуктивности и резисторов

Задача В данной схеме найти показание амперметра и составить баланс мощностей. Дано: i=5Ö2×sin105t, R1=8 Ом, R2=10 Ом, L1=0.08 мГн, L4=0.02 мГн, C1=5 мкФ, C3=2 мкФ.

Резонанс напряжений и токов

Средства замены традиционного аналогового оборудования телефонных сетей связи

Программа работы

Указания по выполнению работы

Исследование характеристик коллекторного микродвигателя постоянного тока

Программа работы

Указания по выполнению работы

Исследование характеристик асинхронного микродвигателя с полым ротором

Исследование характеристик вращающегося транформатора

Курсовая работа Расчет выпрямителя и электромагнитный расчет трансформатора

Краткая характеристика трансформатора

Расчеты

Удельные потери мощности в магнитопроводе трансформатора

Тепловой и конструктивный расчет трансформатора

Теория электромагнитного поля

  • Взаимодействие токов. Магнитная индукция Электрические токи взаимодействуют между собой. Как показывает опыт, два прямолинейных параллельных проводника, по которым текут токи, притягиваются, если токи в них имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если токи противоположны по направлению
  • Эффект Холла Пусть по проводнику прямоугольного поперечного сечения (b – ширина, а – толщина образца) течет постоянный электрический ток, I – сила тока. Если образец поместить в однородное магнитное поле, перпендикулярное двум его граням, то между двумя другими гранями возникает разность потенциалов.
  • Парамагнетики Итак, магнитные моменты атомов парамагнетика не равны нулю. В отсутствие магнитного поля тепловое движение атомов магнетика приводит к тому, что ориентация их магнитных моментов носит случайный характер. Если парамагнетик поместить в магнитное поле с индукцией , то на каждый атом парамагнетика, как на рамку с током в магнитном поле
  • Элементы теории ферромагнетизма. Представление об обменных силах и доменной структуре ферромагнетиков. Закон Кюри - Вейсса.
  • Явление самоиндукции. Индуктивность проводников. При любом изменении тока в проводнике его собственное магнитное поле также изменяется. Вместе с ним изменяется и поток магнитной индукции, пронизывающий поверхность, охваченную контуром проводника. В результате в этом контуре индуцируется ЭДС. Это явление называется явлением самоиндукции.
  • Вынужденные электрические колебания. Метод векторных диаграмм. Если в цепь электрического контура, содержащего емкость, индуктивность и сопротивление, включить источник переменной ЭДС, то в нем, наряду с собственными затухающими колебаниями, возникнут незатухающие вынужденные колебания. Частота этих колебаний совпадает с частотой изменения переменной ЭДС.
  • Эффект Допплера. При движении источника и(или) приемника звуковых волн относительно среды, в которой распространяется звук, воспринимаемая приемником частота ν, может оказаться отличной от частоты звука ν0, испускаемого источником. Это явление называется эффектом Допплера
  • Масса и энергия связи ядра Измерения показывают, что масса любого ядра mя всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов: mя < Zmp + Nmn. Это обусловлено тем, что при объединении нуклонов в ядро выделяется энергия связи нуклонов друг с другом.
  • Физические процессы в электрической цепи Электрической цепью называется совокупность технических устройств, образующих пути для замыкания электрических токов и предназначенных для производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Любая электрическая цепь предполагает наличие в своей структуре как минимум трех элементов, а именно: источников энергии, приемников энергии и соединяющих их проводов или линий электропередачи. Как известно, носителем энергии является электромагнитное поле, которое сосредоточено как внутри так и вне проводов. Таким образом, для рассмотрения физических явлений в электрической цепи во всей полноте необходимо проводить расчет и исследование электромагнитного поля заданной цепи.
  • Электрические цепи переменного синусоидального тока Переменный ток (напряжение) и характеризующие его величины Переменным называется ток i(t) [напряжение u(t)], периодически изменяющийся во времени по произвольному закону. В электроэнергетике понятие ’’переменный’’ употребляют в более узком смысле, а именно: под переменным понимают ток (напряжение), изменяющийся во времени по синусоидальному закону: i(t)=Im sin(wt+yi), u(t)=Umsin(wt+yu)
  • Расчет сложных трехфазных цепей Сложная трехфазная цепь, например, объединенная энергосистема, может содержать большое число трехфазных генераторов, линий электропередачи, приемников трехфазной энергии. Схема такой цепи представляет собой типичный пример сложной цепи переменного тока. Установившейся режим в такой схеме может быть описан системой алгебраических уравнений с комплексными коэффициентами, составленных по одному из методов расчета сложных цепей (метод законов Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов). Наиболее рациональным методом расчета таких трехфазных цепей является метод узловых потенциалов, при этом составление уравнений и их решение производится в матричной форме.
  • Компенсация реактивной мощности приемников энергии Активная мощность приемника P=UIcosj характеризует интенсивность потребления им энергии и зависит от режима его работы. Реактивная мощность приемника Q=UIsinj  характеризует интенсивность обмена энергией между электромагнитным полем приемника и остальной цепью. Эта мощность положительна при индуктивном характере приемника () и отрицательна при емкостном характере (). В промышленных условиях преобладающее большинство приемников имеют активно-индуктивный характер () и потребляют положительную реактивную мощность.
  • Топологические методы расчета электрических цепей Топологические определения схемы С появлением ЭВМ и их широким применением для решения сложных математических задач были разработаны специальные топологические расчёта сложных электрических цепей, графов и матриц.
  • Вращающееся магнитное поле Одним из важнейших достоинств трехфазной системы является возможность получения с ее помощью кругового вращающегося магнитного поля, которое лежит в основе работы трехфазных машин (генераторов и двигателей).
  • Действующие значения несинусоидальных токов и напряжений Как известно, в электроэнергетике переменные токи и напряжения характеризуются их действующими значениями. Математически действующее значение любого периодически изменяющегося тока (напряжения) определяется как среднеквадратичное значение функции за период Расчет переходных процессов в электрических цепяхРасчет электрических цепей
  • Переходные процессы в электрических цепях Установившимся режимом называется такое состояние электрической цепи (схемы), при котором наблюдается равновесие между действием на цепь источников энергии и реакцией элементов цепи на это действие. Различают следующие 4 вида установившихся режимов в цепи: 1) режим отсутствия тока и напряжения; 2) режим постоянного тока; 3) режим переменного синусоидального тока; 4) режим периодического несинусоидального тока.
  • Анализ  переходных процессов в цепи R, L Исследуем, как изменяется ток  в цепи с резистором R и катушкой L в переходном  режиме. В качестве примера рассмотрим переходной процесс при включении цепи R, L к источнику а) постоянной ЭДС =const и б) переменной ЭДС 
  • Четырехполюсники и фильтры Уравнения четырехполюсника Четырехполюсником называется часть электрической цепи или схемы, содержащая два входных вывода (полюса) для подключения источника энергии и два выходных вывода для подключения нагрузки. К четырехполюсникам можно отнести различные по назначению технические устройства: двухпроводную линию, двухобмоточный трансформатор, фильтры частот, усилители сигналов и др. Теория четырехполюсников устанавливает связь между режимными параметрами на входе (U1, I1) и режимными параметрами на его выходе (U2, I2), при этом процессы, происходящие внутри четырехполюсника, не рассматриваются. Таким образом, единая теория четырехполюсника позволяет анализировать различные по структуре и назначению электрические цепи, которые могут быть отнесены к классу четырехполюсников.
  • Электрические цепи с распределенными параметрами Параметры электрических цепей в той или иной мере всегда распределены вдоль длины отдельных участков. В большинстве практических случаев распределением параметров вдоль длины пренебрегают и представляют электрическую цепь эквивалентной схемой с сосредоточенными схемными элементами R , L и C. Однако существует большой класс электрических цепей, для которых пренебрежение распределением параметров вдоль длины приводит к существенным погрешностям при их расчёте и становится неприемлемым.
  • Рассмотрим примеры расчета отраженных волн в линии. Пример. В момент t = 0 линия с волновым сопротивлением  включается к источнику постоянной ЭДС e(t)=E, .
  • Комбинированный графоаналитический метод расчета нелинейной цепи с одним или двумя нелинейными элементами Если схема нелинейной цепи содержит только один нелинейный элемент НЭ с заданной ВАХ, то расчет токов и напряжений в такой схеме может быть выполнен комбинированным методом в три этапа.
  • Расчет разветвленных магнитных цепей может выполнятся графическим или аналитическим методами точно так же, как и нелинейных электрических цепей.
  • Расчет  мгновенных значений параметров режима графическим методом При расчете мгновенных  значений напряжений u(t) и токов i(t) в нелинейной цепи используются физические  характеристики нелинейных элементов, а именно: вольтамперная характеристика u=f(i) или i=f(u) для резистора, веберамперная характеристика i=f(y) или y=f(i) для катушки и кулонвольтная характеристика q=f(u) или u=f(q) для конденсатора.
  • Магнитные цепи переменного потока. Потери в сердечниках из ферромагнитного материала при периодическом перемагничивании. Магнитные цепи машин переменного тока, трансформаторов работают в режиме периодического перемагничивания, т.е. при переменном магнитном потоке ф(t). При периодическом перемагничивании ферромагнитных сердечников в них происходят потери энергии, которые выделяются в виде тепла. Эти потери условно можно разделить на два вида: а) потери на гистерезис рг и б) потери на вихревые токи рв. Потери на гистерезис обусловлены явлением гистерезиса
  • Электрическое поле трехфазной линии электропередачи Геометрические размеры в поперечном сечении линии электропередачи несравнимо малы по сравнению с длиной электромагнитной волны на частоте 50 Гц (). По этой причине волновые процессы в поперечном сечении линии могут не учитываться, а полученные ранее соотношения для многопроводной линии в статическом режиме с большой степенью точности могут быть применены к расчету поля линий электропередач переменного тока на промышленной частоте f = 50 Гц. Изменяющиеся по синусоидальному закону потенциалы проводов ЛЭП по отношению к параметрам поля можно считать квазистатическими или медленно изменяющимся, и расчет параметров поля для каждого момента времени можно выполнять по полученным ранее уравнениям электростатики.
  • Переменное электромагнитное поле Основные уравнения Максвелла и их физический смысл Основы теории электромагнитного поля или электродинамики были впервые изложены в 1873 г. английским ученым Максвеллом в труде «Трактат об электричестве и магнетизме». Математические уравнения, описывающие физические процессы в переменном электромагнитном поле, называются уравнениями Максвелла

 

Математика решение задач