- •Южно-Уральский государственный университет
- •Тема 1. Основные определения и законы
- •Электрический ток, электрическое напряжение, эдс, электрическое сопротивление, законы Ома и Джоуля-Ленца
- •Электрические цепи и их классификации
- •Вопросы к теме
- •Тема 2. Электрические цепи постоянного тока
- •2.1. Общие положения
- •2.2.Расчет сложной цепи постоянного тока
- •2.3.Последовательное и параллельное соединение сопротивлений
- •2.4.Электрическая энергия и работа. Мощность электрической цепи, баланс мощностей
- •2.5. Нелинейные цепи
- •Вопросы к теме
- •Тема 3. Однофазные электрические цепи синусоидального тока.
- •3.1. Синусоидальные ток, напряжение, эдс
- •3.2. Среднее и действующее значение переменного тока.
- •3.3.Векторные диаграммы.
- •3.4. Цепи с последовательным соединением элементов r l c.
- •3.5. Параллельное соединение, резонанс токов
- •3.5. Общий случай расчета
- •3.6. Мощность в цепи гармонического тока
- •3.7. Трехфазные линейные электрические цепи синусоидального тока
- •3.7.1 Трехфазный источник электрической энергии
- •3.7.2 Анализ электрических цепей при соединении трехфазного источника и приемника по схеме «звезда» с нулевым проводом
- •3.7.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»
- •3.7. 4 Мощность трехфазной цепи
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 4. Магнитное поле. Магнитные цепи
- •4.2. Свойства ферромагнитных материалов. Гистерезис
- •4.3. Две задачи расчета неразветвленных магнитных цепей с постоянными мдс
- •4.4. Катушка с ферромагнитным сердечником при гармонической намагничивающей силе
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 5. Электрические машины переменного тока
- •5.1. Электрические трансформаторы
- •5.1.1. Общие сведения
- •5.1.2. Принцип действия электрического трансформатора
- •5.1.3 Работа электрического трансформатора в режиме холостого хода
- •5.1.4 Опыт короткого замыкания
- •5.1.5 Мощность потерь в трансформаторе, к.П.Д.
- •5.1.6. Автотрансформатор
- •5.2 Общие сведения об электрических машинах
- •5.2.1. Синхронная машина переменного тока
- •5.2.2. Асинхронный двигатель
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 6. Машины постоянного тока
- •6.1 Общие понятия об устройстве машин постоянного тока и принципе их действия
- •6.2 Эдс обмотки якоря и электромагнитный момент
- •6.3.Реакция якоря машины постоянного тока
- •6.4. Искрообразование под щеткой
- •6.3. Классификация машин постоянного тока
- •6.4 Электрические двигатели постоянного тока
- •Из основного уравнения двигателя
- •6.5 Способы регулирования скорости двигателя постоянного тока
- •6.6 Пуск электродвигателей постоянного тока
- •Контрольные вопросы к теме
Контрольные вопросы к теме
Как записываются гармонические величины напряжений, токов, ЭДС? В каких формах их можно отображать?
Что отражают: амплитуда, фаза, начальная фаза?
Как определяются среднее и действующее значение гармонических величин?
Активное и реактивные сопротивления? Как определяются реактивные сопротивления индуктивности и емкости? Какое действие оказывают реактивные сопротивления на угол сдвига между напряжением и током цепи?
Векторные диаграммы последовательной и параллельной цепи.
Активная, реактивная и полная мощности цепи гармонического тока.
Как рассчитывают цепи при гармоническом воздействии? Как осуществляется переход от комплексной формы записи к гармонической и наоборот?
Трехфазные цепи. Преимущества трехфазных цепей. Соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями в симметричных трехфазных цепях, соединенных в звезду и треугольник. Расчет мощности.
Тема 4. Магнитное поле. Магнитные цепи
Магнитной цепью называется совокупность магнитодвижущих сил (МДС), ферромагнитных тел или других сред, по которым замыкается магнитный поток.
Если магнитный поток во всех сечениях магнитной цепи одинаков, то такая цепь называется неразветвленной (рис. 30,а). Магнитные цепи, в которых магнитные потоки на разных участках неодинаковы, называются разветвленными (рис. 30,б).
Если материал магнитной цепи везде одинаков, то она однородная (рис. 30,а), если же материал хотя бы на одном участке отличается от других, то неоднородная (рис. 30,б).
Если по катушкам протекает постоянный ток, то это цепи с постоянной магнитодвижущей силой, если же – переменный, то с переменной МДС
а б
Рис. 30
Основной величиной, характеризующей интенсивность и направление магнитного поля является – вектор магнитной индукции В, которая измеряется в Теслах [Тл].
Вектор направлен по касательной к магнитной линии, направление вектора совпадает с осью магнитной стрелки, помещенной в рассматриваемую точку магнитного поля. Величинаопределяется по механической силе (сила Ампера), действующей на элемент проводника «l» с током «I», помещенный в магнитное поле
Если во всех точках поля имеет одинаковую величину и направление, то такое поле называется равномерным.
Второй важной величиной, характеризующей магнитное, поле является – магнитный поток Ф, который измеряется в Веберах [Вб]. Элементарным магнитным потоком Ф сквозь бесконечно малую площадку называется величина dФ = B cos α dS, где α – угол между направлением B и нормалью (n) к площадке dS.
α
n
B
dS
Рис.31
Полный поток через поверхность S Ф = s∫ dФ = s∫ B cos α dS. Если магнитное поле равномерное, а поверхность S представляет собой плоскость, то Ф = B S.
При исследовании магнитных полей и расчете магнитных устройств пользуются расчетной величиной Н – напряженность магнитного поля [А/м]
В = μ0μ Н,
где μ – относительная магнитная проницаемость среды, показывает во сколько раз в данной среде магнитное поле больше чем в пустоте, μo= 4 · 10-7, Гн/м (Генри/метр), у неферромагнитных материалов и сред (дерево, бумага, медь, алюминий, воздух) μ ≈ 1.
Для расчета магнитных цепей пользуются законом полного тока. Закон полного тока гласит, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля Н по замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов, которые охвачены этим контуром
.
Если контур интегрирования охватывает витков катушки, по которым протекает токI, то закон полного тока принимает вид
. (2)
В том случае если напряженность имеет постоянную величину по всему контуру, а направление по магнитной линии (что чаше всего принимается для магнитной цепи), то уравнение принимает вид:
……