1. Основные понятия электрических цепей. Топологические понятия электрических цепей          5

ЛАБА - ПРИБОРЫ

2. Законы электрических цепей + ПРИМЕРЫ + РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЦЕПЕЙ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ          5

ЛАБА – ПАРАЛ, ПОСЛ СОЕД-е

3. Режимы работы электрических цепей НА ПЕРЕМ ТОКЕ+част хар          5

ЛАБА – ЧАСТ ХАР-КИ

4. Мощность цепи переменного тока + Символический метод расчета цепей переменного тока        16

ЛАБА РЕЗОНАНС

5. Резонансные явления в электрических цепях        21

ЛАБА РЕЗОНАНС

6. Трехфазные цепи + Измерение мощности в трехфазной сети        29

ЛАБА ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

7. Нелинейные цепи + Магнитные цепи        31

Электрические машины        32

1. Трансформатор        32

2. Асинхронный двигатель        37

3. Синхронная машина        42

4. Машина постоянного тока        47

5. Методы обеспечения электробезопасности. Виды защиты электрооборудования        51

Электроника        52

1. Полупроводниковые приборы        52

2. Электронные выпрямители        61

3. Сглаживающие фильтры        64

4. Электронные усилители        65

5. Логические элементы        67

ЛЕКЦИЯ 1

1. Основные понятия электрических цепей

Электротехника – отрасль науки и техники, связанная с получением, преобразованием и использованием ЭЭ в практической деятельности человека. Электрическая энергия, вырабатываемая на электростанциях, передается на большие расстояния воздушными и кабельными линиями, преобразовывается на местах в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую).

В состав электрооборудования горного производства входят электродвигатели добычных, проходческих и подъемных машин, кранов, насосов, вентиляторов, компрессоров, привода различных механизмов экскаваторов, конвееров и др.

Электрической цепью называется совокупность электротехнических устройств, образующих путь для прохождения электрического тока. К электротехническим устройствам относятся:

 источники электромагнитной энергии (генераторы) или источники электрических сигналов (гальванические элементы, аккумуляторы);

 приемники или потребители;

 устройства передачи и преобразования электрической энергии (кабели, провода и трансформаторы).

НАРИСОВАТЬ ОБОБЩЕННУЮ ЭЛ ЦЕПЬ

Источники электрической энергии относятся к группе активных элементов электротехнических устройств.

Все элементы электрической цепи условно можно разделить на активные и пассивные. Активным называется элемент, содержащий в своей структуре источник электрической энергии. К пассивным относятся элементы, в которых рассеивается (резисторы) или накапливается (катушка индуктивности и конденсаторы) энергия. Пассивными называют приемники в которых под действием приложенного напряжения не возникает ЭДС.

Если R₀ = 0 и Е = const, то источник называется идеальным. Внутреннее сопротивление источника тока R_вн во много раз больше сопротивления нагрузки. Аккумуляторная батарея по своим параметрам близка к идеальному источнику ЭДС.

Напряжение – энергия, которую необ затратить для переноса заряда из 1 точки в другую. Разность потенциалов.

ЭДС – напряжение, которое создается между двумя точками цепи под действием некоторых сторонних сил.

Мощность – скорость изменения энергии. Если она поглащается, т.е. больше нуля, то энергия увеличивается.Наоборот - выделение мощности.

К группе пассивных элементов относятся: активное сопротивление R, индуктивность L и емкость С.

Условные обозначения источников электрической энергии и элементов электрических цепей приведены ниже:

U от I

Условное обозначение	Э лемент
	Идеальный источник ЭДС Е – электродвижущая сила, Е = const R0 = 0 – внутреннее сопротивление НАПРАВЛЕНИЕ ПОКАЗЫВАЕТ возрастание потенциала, где + и – Можно график показать
	И деальный источник тока I = const Rвн – внутреннее сопротивление и сточника тока, Rвн  Rнаг ТОК ТЕЧЕТ ОТ + к -
	Активное сопротивление R = const
	Индуктивность L = const
	Емкость C = const

В электротехнических устройствах одновременно протекают три энергетических процесса:

1. В активном сопротивлении в соответствии с законом Джоуля – Ленца происходит преобразование электрической энергии в тепло (P, I – мощность и ток в цепи постоянного тока) или  =  u²g (р, i, u – мгновенные значения активной мощности, тока и напряжения в цепи переменного тока, g – активная проводимость или величина, обратная сопротивлению). Напряжение на сопротивлении u = iR. Мощность активного сопротивления всегда положительна.

Величина R любого приемника, строго говоря, не остается постоянной при протекании по нему тока, так как сопротивление зависит от температуры,

.

Для практических расчетов в электрических цепях величину R можно принимать постоянной. В этом случае зависимость напряжения на сопротивлении R от силы тока (вольт-амперная характеристика) будет называться линейной. Электрические цепи, в которые включены постоянные по величине сопротивления, также будут линейными.

2. В магнитном поле катушки накопление энергии происходит по закону

, ,

где _к – потокосцепление; L_к – индуктивность или коэффициент пропорциональности между током и потокосцеплением; i_к – ток через катушку.

Потокосцеплением самоиндукции  цепи называется сумма произведений магнитных потоков, обусловленных только током в этой цепи, на число витков, с которыми они сцеплены.

Если все витки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, то потокосцепление равно произведению магнитного потока на число витков .

В СИ потокосцепление измеряется в веберах, индуктивность в генри.

Зависимость потокосцепления от тока может быть постоянной (линейная зависимость) или нелинейной.

При изменении тока изменяется потокосцепление и в катушке наводится ЭДС

.

Знак (–) показывает, что ЭДС противодействует изменению тока в цепи. Условились положительное направление ЭДС самоиндукции брать совпадающим с положительным направлением тока, который наводит эту ЭДС.

Напряжение и мощность индуктивности равны:

.

Мощность может быть как положительной (при намагничивании), так и отрицательной (при размагничивании).

3. Накопление энергии в электрическом поле конденсатора

, ,

где q_к – заряд; U_к – напряжение; С_к – емкость конденсатора.

Емкость – отношение электрического заряда к разности потенциалов между электродами, измеряется в фарадах.

Если изменяется напряжение источника в цепи конденсатора, то происходит перераспределение зарядов на его пластинах, что приводит к возникновению тока в цепи:

.

Мощность конденсатора положительна при его заряде и отрицательна при разряде конденсатора.

Мгновенные значения напряжения и тока характеризуют режим работы устройства.

2. Топологические понятия электрических цепей

Участок электрической цепи, по которому проходит ток одного и того же значения и направления, называется ветвью. Замкнутая электрическая цепь, образованная одной или несколькими ветвями, называется контуром, а место соединения трех или более ветвей – узлом. На схеме узел изображается точкой. Графическое изображение цепи называется электрической схемой.

Узлы, имеющие равные потенциалы, объединяются в один потенциальный узел.

СКОЛЬКО КОНТУРОВ, СКОЛЬКО УЗЛОВ, СКОЛЬКО ВЕТВЕЙ?

Электрические цепи классифицируются: по роду тока (постоянный и переменный); по характеру элементов (линейные и нелинейные); по схемам соединения (простые – где 1 источник тока или напряжения и сложные); по изображению (структурные – важнейшие функциональные части и основные связи между ними, принципиальные – все элементы цепи и порядок их соединения, и замещения-применяется для расчетов, составляется из иделизированных элементов, заменяет реальную цепь в рамках решаемой задачи).