- •Разработчик методического комплекса профессор кафедры электрооборудования Евгений Иванович Цокур
- •Предисловие Данный конспект (его первая версия) представляет собой частично адаптированное к технологии дистанционного обучения изложение материала.
- •Раздел 1. Основы электротехники
- •Глава 1. Линейные электрические цепи постоянного тока
- •1.1. Основные понятия и определения
- •3. Линии передачи электрической энергии, которые связывают источники и приёмники.
- •4. Преобразователи энергии, которые включают в себя трансформаторы, выпрямители, а также различную коммутационную аппаратуру (выключатели, релейно-контакторные элементы автоматики и т.П.).
- •1.2. Электрический ток
- •1.3. Э.Д.С. И напряжение
- •1.4. Классификация электрических цепей
- •1.5. Электрическая цепь постоянного тока. Закон ома
- •1.6. Способы соединения сопротивлений
- •1.6.1 Последовательное соединение сопротивлений
- •1.6.2. Параллельное соединение сопротивлений
- •1.6.3. Смешанное соединение сопротивлений
- •1.7. Электрическая работа и мощность
- •Электрическая работа измеряется в джоулях, но согласно формуле
- •1.9. Расчет сложных электрических цепей
- •1.9.1 Применение законов Кирхгофа
- •1.9.2. Метод контурных токов
- •Тест № 1.2. Электрическое сопротивление и проводимость
- •Тест № 1.3 Параллельное соединение сопротивлений
- •Тест № 1.4. Параллельное соединение сопротивлений
- •Тест № 1.6 Смешанное соединение сопротивлений
- •Тест № 1.7. Расчет сложных электрических цепей
- •Примеры по расчету цепей постоянного тока Электрические цепи постоянного тока
- •Законы Кирхгофа.
- •Ток, потребляемый двигателем
- •Напряжение между главными проводами равно
- •Напряжение на параллельных ветвях
- •Глава 2. Магнитные цепи
- •2.1. Основные понятия и определения
- •2. Напряженность поля, (а/м), определяющая интенсивность и направление причины, которая создает магнитное поле (обычно это ток).
- •2.2. Характеристики ферромагнитных материалов
- •2.3. Намагничивание ферромагнитных материалов
- •2.4. Циклическое перемагничивание
- •2.5. Механические силы и работа тока в магнитном поле
- •2.6. Электромагнитная индукция
- •2.7. Электродвижущая сила, индуктируемая в катушке,
- •2.8. Индуктивность
- •Тест № 2.1. Циклическое перемагничивание
- •Глава 3. Основные понятия переменного тока
- •3.1. Определение, получение и изображение переменного тока
- •3.2 . Параметры переменного синусоидального тока
- •3.4. Однофазные электрические цепи
- •3.4.1. Особенности электрических цепей
- •3.4.2. Цепь с активным сопротивлением
- •3.4.3. Цепь с индуктивностью
- •3.4.4. Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью
- •3.4.5. Цепь с емкостью
- •3.4.6. Цепь с активным сопротивлением и емкостью
- •3.4.7. Цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
- •3.4.8. Резонанс напряжений
- •В результате можно записать
- •Решая это уравнение относительно f , находим
- •3.4.9. Коэффициент мощности
- •Тест № 3.3. Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью
- •Тест № 3.5. Цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
- •Тест № 3.6 Цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
- •Тест № 3.7. Резонанс напряжений
- •Примеры по цепям однофазного переменного тока
- •1. Период и частота переменного тока
- •2. Синусоидальные величины и их определение
- •Глава 4. Трехфазные электрические цепи
- •4.1. Принцип получения трехфазной э.Д. С.. Основные
- •4.2. Соединение трехфазной цепи звездой.
- •4.3. Соотношения между фазными и линейными
- •4.4. Назначение нулевого провода в четырехпроводной цепи
- •4.5. Соединение нагрузки треугольником. Векторные
- •4.6. Активная, реактивная и полная мощности
- •Тест 4.4. Назначение нулевого провода в четырехпроводной цепи
- •Тест 4.5. Выбор схем соединения осветительной и силовой нагрузок при включении их в трехфазную сеть
1.5. Электрическая цепь постоянного тока. Закон ома
При наличии электрического тока в проводниках движущиеся свободные электроны, сталкиваются с ионами кристаллической решетки, испытывают противодействие своему движению. Это противодействие количественно оценивается величиной сопротивления.
Рис. 4
Под действием э. д. с. в цепи ( рис.4) возникает ток, величина которого может быть определена по формуле:
I = U/R (1.6)
Это выражение является законом Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи пря пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку.
Из полученного выражения найдем R = U / I и U = I R.
Необходимо отметить, что приведённые выражения справедливы при условии, что R - величина постоянная т.е. для линейной цепи, характеризуемой зависимостью I = (l / R)U (ток линейно зависит от напряжения и угол φ наклона прямой на рис.3, а равен φ = arctg(1/R)). Отсюда следует важный вывод: закон Ома справедлив для линейных цепей, когда R = const.
За единицу сопротивления принято сопротивление такого участка цепи, в котором устанавливается ток в один ампер при напряжении в один вольт:
1 Ом = 1 В/1А.
Более крупными единицами измерения сопротивления являются килоом (кОм): 1 кОм = Ом и мегом (мОм): 1 мОм = Ом.
В общем случае R = ρ l/S , где ρ удельное сопротивление проводника с площадью поперечного сечения S и длиною l.
Однако в реальных цепях напряжение U определяется не только величиной э.д.с., но и зависит от величины тока и сопротивления r ИЭЭ, так как любой источник энергии имеет внутреннее сопротивление.
Рассмотрим теперь полную замкнутую цепь (рис. 4). Согласно закону Ома получим для внешнего участка цепи U = IR и для внутреннего U0 = I r. А так как э.д.с. равна сумме напряжений на отдельных участках цепи, то
Е = U + U0 = IR + Ir
Отсюда
. (1.7)
Выражение (1. 7) является законом Ома для всей цепи: сила тока в цепи прямо пропорциональна э.д.с. источника.
Из выражения E = U + следует, что U = E - Ir, т.е. при наличии тока в цепи напряжение на ее зажимах меньше э.д.с. источника на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении r источника.
Измерить напряжения (вольтметром) на различных участках цепи можно только при замкнутой цепи. Э.д.с. же измеряют между зажимами источника при разомкнутой цепи, т.е. при холостом ходе, когда Iток в цепи равен нулю в этом случаеE=U.
1.6. Способы соединения сопротивлений
При расчете цепей приходится сталкиваться с различными схемами соединений потребителей. В случае цепи с одним источником часто получается смешанное соединение, составляющее собой комбинацию параллельного и последовательного соединений, известных из курса физики. Задача расчета такой цепи состоит в том, чтобы при известных сопротивлениях потребителей определить токи, протекающие через них, напряжения, мощности на них и мощность всей цепи (всех потребителей).
Соединение, при котором по всем участкам проходит один и тот же ток, называется последовательным соединением участков цепи. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким участкам, называют контуром электрической цепи. Например, цепь, показанная на рис. 4 является одноконтурной.
Рассмотрим различные способы соединения сопротивлений более подробно.