- •Київ нухт 2016
- •Вступ Становлення електротехніки.
- •Сьогодення виробництва електричної енергії в Україні
- •Структура та сучасний стан енергетики України.
- •1. Властивості електричного, магнітного й електромагнітного полів
- •Загальні поняття та визначення теорії електрики
- •1.2. Загальні поняття та визначення теорії магнетизму
- •1.3. Питання для самоперевірки та модульного контролю за розділом
- •2. Електричні кола змінного струму
- •2.1. Загальні поняття та визначення теорії електричних кіл
- •2.2. Змінний синусоїдний струм
- •2.2.1. Отримання синусоїдного струму та миттєві значення електричних величин.
- •2.2.2. Фази змінної величини і фазовий кут. Векторні діаграми.
- •2.2.3. Використання комплексних чисел для аналізу кіл синусоїдного струму.
- •2.2.4. Діюче і середнє значення синусоїдних величин.
- •2.3. Лінійні електричні кола синусоїдного струму
- •2.3.1. Особливості кіл змінного синусоїдного струму.
- •2.3.2. Основні закони кіл синусоїдного струму.
- •2.3.3. Нерозгалужені електричні кола змінного струму (лекція 4).
- •2.3.3.1. Коло синусоїдного струму з резистором.
- •2.3.3.2. Коло синусоїдного струму з ємністю.
- •2.3.3.3. Коло синусоїдного струму з індуктивністю.
- •2.3.3.4. Послідовне з’єднання елементів.
- •2.3.4. Розгалужені електричні кола змінного струму (лекція 5).
- •2.3.4.1. Паралельне з’єднання елементів.
- •2.3.4.2 Загальний випадок паралельного кола.
- •2.3.5. Коло змінного струму із мішаним з’єднанням споживачів.
- •2.3.5.1. Приклад чисельного розрахунку мішаного з’єднання споживачів класичним способом.
- •2.3.5.2. Приклад чисельного розрахунку мішаного з’єднання споживачів символічним способом.
- •2.4. Питання для самоперевірки та модульного контролю за розділом
- •Тема 3. Електричні кола трифазного змінного струму.
- •3.1. Трифазні електричні кола
- •3.2. З’єднання у зірку
- •3.2.1. Зірка споживача з рівнорозподіленим навантаженням фаз.
- •3.2.2. Зірка споживача з нерівнорозподіленим навантаженням фаз.
- •3.3. З’єднання у трикутник
- •3.4. Потужність трифазної системи
- •3.5. Приклади чисельного розрахунку трифазних з’єднань
- •3.5.1. Приклад чисельного розрахунку з’єднання у зірку
- •2.5.2. Приклад чисельного розрахунку з’єднання у трикутник
- •2.5.3. Аналіз трифазного з’єднання з урахуванням опорів лінійних проводів
- •3.6. Вимірювання електричних величин трифазної системи
- •3.7. Визначення порядку черги фаз трифазної системи
- •3.8. Питання для самоперевірки за розділом “Трифазні електричні кола”
- •Тема 4. Магнітні кола
- •4.1. Властивості феромагнітних матеріалів
- •4.2. Магнітні кола й їх класифікація
- •4.3. Основні закони магнітних кіл
- •4.4. Розрахунок магнітних кіл з постійною магніторушійною силою
- •4.4.1 Приклад чисельного розрахунку прямої задачі.
- •4.4.2. Приклад чисельного розрахунку зворотної задачі.
- •4.5 Особливості магнітних кіл зі змінною магніторушійною силою
- •4.6. Резонансні явища в магнітних колах
- •4 .7. Електричні дроселі
- •4.8. Питання для самоперевірки за розділом „Магнітні кола”
- •Тема 5. Трансформатори
- •5.1. Будова трансформатора
- •5.1.1. Магнітна система трансформатора.
- •5.1.2. Електрична система трансформатора
- •5.2. Принцип дії та основні режими роботи трансформатора
- •5.2.1 Принцип дії трансформатора.
- •5.2.2. Режим холостого ходу.
- •5.2.3. Робота трансформатора під навантаженням.
- •5.3. Коефіцієнт корисної дії та випробовування трансформатора
- •5.3.1. Коефіцієнт корисної дії.
- •5.3.2 Дослід холостого ходу.
- •Напругу первинної u1н і вторинної u20 обмоток.
- •Струм холостого ходу i10, він же струм намагнічування.
- •Потужність холостого ходу p0.
- •5.3.3. Дослід короткого замикання.
- •1. Напругу короткого замикання Uкз.
- •3. Потужність короткого замикання Ркз.
- •3.4. Трифазні силові трансформатори
- •5.4.1. Особливості трифазних трансформаторів.
- •Співвідношення значень цих коефіцієнтів залежить від схеми з’єднання обмоток апарата:
- •5.4.2. Розмітка затискачів і схеми увімкнення трифазного трансформатора.
- •Розглянемо тепер випадок, коли позначення затискачів обмоток трансформатора відсутні.
- •5.4.3. Охолодження трансформаторів.
- •5.4.4. Паралельна робота силових трансформаторів.
- •5.4.5. Приклад розрахунку трифазного трансформатора.
- •Зверніть увагу, активний, реактивний та повний опори обмоток трансформатора в режимі короткого замикання можуть бути визначені так, Ом:
- •5.5. Автотрансформатори
- •5 .6. Трансформатори для електрозварювання
- •5.7. Вимірювальні трансформатори
- •5.7.1. Трансформатори струму.
- •1). Номінальна напруга – лінійна напруга системи, де втс може працювати і на яку розрахована його ізоляція;
- •2). Номінальний струм первинної обмотки – струм i1н, при тривалій дії якого обмотка не перегрівається вище припустимої температури;
- •5.7.2. Трансформатори напруги.
- •5.8. Питання для самоперевірки за розділом “Трансформатори”
2.3. Лінійні електричні кола синусоїдного струму
2.3.1. Особливості кіл змінного синусоїдного струму.
Електричні елементи, з яких складається електричне коло, оцінюються за характеристиками: опори – вольт-амперними u = f(i) - залежність напруги від струму (рис. 2.11); індуктивності – вебер-амперними = f(i) - залежність потокозчеплення від струму; ємності – кулон-вольтовими q = f(u) - залежність величини заряду від напруги. Якщо елемент має характеристику у вигляді прямої лінії, то такий елемент називають лінійним (опір, індуктивність, ємність). Якщо ж характеристика елементу є не пряма, то такий елемент називають нелінійним. Коло яке містить виключно лінійні електричні елементи називають лінійним електричним колом. Коло в якому є принаймні один нелінійний елемент називають нелінійним електричним колом.
Якщо це коло постійного струму, то при незмінних величинах напруги джерела та опору резистора струм кола також буде незмінним. У сталому режимі постійний струм забезпечує незмінність потужності P = UI резистора, енергії магнітного поля котушки Wм = LI2/2 і енергії електричного поля конденсатора WС = СU2/2. При цьому, ЕДС самоіндукції eL = Ldi/dt в котушці відсутня, а наявність конденсатора в колі взагалі рівнозначне розриву самого кола. Енергетичні параметри такого кола можуть змінюватися тільки у перехідних режимах.
У колах синусоїдного струму фізичні процеси відбуваються дещо складніше.
Так, згідно закону Джоуля-Ленца, у провіднику (резисторі) електрична енергія безповоротно перетворюється у теплову. Разом з тим, за однаковий час, при однаковій силі струму, в одному і тому ж провіднику в колах постійного і змінного струмів виділяється різна кількість теплоти. Пояснюється це тим, що зі збільшенням частоти струму його густина у центральних шарах провідника зменшується, а у поверхневих навпаки – збільшується (явище поверхневого ефекту). Нерівномірність розподілення густини струму призводить до неповного використання перерізу провідника і тому один і той же провідник має більший опір в колах змінного струму, ніж в колах постійного струму.
Опір, в якому електрична енергія безповоротно перетворюється у теплову, у колах постійного струму прийнято називати омічним R, Ом, а в колах змінного струму – активним r, Ом.
Окрім цього, дія змінного струму супроводжується ще двома явищами, які суттєво відрізняють кола змінного струму від кіл постійного струму. Одне з цих явиш полягає у тому, що при проходженні змінного струму в котушці безперервно індукується ЕРС самоіндукції. Друге, пов’язано з тим, що будь-яке коло змінного струму веде себе і як конденсатор, тобто має певну ємність. Для урахування цих фізичних явищ у теорії змінного струму використовують поняття – реактивний індуктивний xL, Ом, і реактивний ємнісний xС, Ом, опори.
Отже, фізична суть цих опорів полягає в тому, що в реактивному індуктивному опорі електрична енергія перетворюється в енергію магнітного поля, а в реактивному ємнісному – в енергію електричного поля. Причому, протягом періоду змінного струму енергії цих полів можуть бути перетворені в електричну енергію.
Оскільки реальні електричні кола можуть мати всі три види опорів (r, xL, xC) одночасно, то для опису їх результуючого впливу на дію змінного струму використовують поняття – повний опір електричного кола Z, Ом.