- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. АНАЛИЗ И РАСЧЁТ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- •1.1. Электрическая цепь и её элементы
- •1.2. Основные электрические величины цепи постоянного тока
- •1.3. Резистивный элемент
- •1.4. Схемы замещения источников электрической энергии
- •1.5. Основные законы цепей постоянного тока
- •1.6. Потенциальная диаграмма электрической цепи
- •1.7. Эквивалентные преобразования в резистивных цепях
- •1.8. Методы расчёта цепей постоянного тока
- •1.8.2. Метод контурных токов
- •1.8.3. Метод узловых потенциалов
- •1.8.5. Метод эквивалентного генератора
- •1.9. Баланс мощностей
- •1.10. Расчёт нелинейных цепей постоянного тока
- •Контрольные вопросы и задания
- •2.1. Основные понятия переменного тока
- •2.2. Способы представления синусоидальных величин
- •2.3. Элементы электрической цепи синусоидального тока
- •2.3.1. Индуктивный элемент
- •2.3.2. Ёмкостный элемент
- •2.5. Законы Кирхгофа для цепей синусоидального тока
- •2.9. Мощности в цепях синусоидального тока
- •2.10. Учёт взаимно индуктивных связей при анализе электрических цепей
- •Контрольные вопросы и задания
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Схема соединения звездой в трёхфазных цепях
- •3.3. Схема соединения треугольником в трёхфазных цепях
- •3.5. Мощность в трёхфазных цепях
- •3.6. Измерение мощности трёхфазной цепи
- •Контрольные вопросы и задания
- •4.3. Расчёт цепей несинусоидального периодического тока
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.1. Элементы магнитной цепи
- •5.2. Основные величины и законы магнитных цепей
- •5.3. Свойства и характеристики ферромагнитных материалов
- •5.4. Расчёт неразветвленной магнитной цепи
- •5.5. Электромеханическое действие магнитного поля
- •5.7. Мощность потерь в магнитопроводе
- •Контрольные вопросы и задания
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Устройство однофазного трансформатора
- •6.3. Принцип действия однофазного трансформатора
- •6.4. Схема замещения однофазного трансформатора
- •6.5. Работа трансформатора в режиме холостого хода
- •6.6. Работа трансформатора в режиме короткого замыкания
- •6.8. Мощности трансформатора
- •6.11. Автотрансформаторы
- •Контрольные вопросы и задания
- •7.1. Общие сведения
- •7.3. Режимы работы трёхфазных асинхронных машин
- •7.4. Принцип действия трёхфазных асинхронных двигателей
- •7.5. Мощность и КПД трёхфазных асинхронных двигателей
- •7.6. Механические характеристики асинхронных двигателей
- •7.7. Пуск трёхфазных асинхронных двигателей
- •7.9. Однофазные асинхронные двигатели
- •Контрольные вопросы и задания
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Устройство трёхфазных синхронных машин
- •8.3. Разновидности трёхфазных синхронных машин
- •8.5. Принцип действия трёхфазных синхронных машин
- •8.6. Работа синхронного генератора в режиме холостого хода
- •8.7. Работа синхронного генератора в режиме короткого замыкания
- •8.8. Работа синхронного генератора в режиме нагрузки
- •8.9. Мощность и КПД трёхфазных синхронных машин
- •8.10. Характеристики трёхфазных синхронных машин
- •8.11. Пуск трёхфазных синхронных двигателей
- •Контрольные вопросы и задания
- •9.1. Общие сведения
- •9.2. Принцип действия коллектора
- •9.3. Устройство машин постоянного тока
- •9.5. Реакция якоря
- •9.6. Мощность и КПД машин постоянного тока
- •9.8. Характеристики генераторов постоянного тока
- •9.9. Характеристики двигателей постоянного тока
- •9.11. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока
- •Контрольные вопросы и задания
- •10.ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
- •10.1. Общие сведения о полупроводниках
- •10.2. Полупроводниковые устройства
- •10.2.2. Биполярные транзисторы
- •10.2.3. Полевые транзисторы
- •10.2.4. Тиристоры
- •10.2.5. Классификация электронных устройств
- •Контрольные вопросы и задания
- •10.3. Источники вторичного электропитания
- •10.3.1. Полупроводниковые выпрямители
- •10.3.2. Управляемые выпрямители
- •10.3.3. Регуляторы переменного тока
- •10.3.4. Инверторы
- •Контрольные вопросы и задания
- •10.4. Усилители электрических сигналов
- •10.4.1. Классификация усилителей
- •10.4.3. Операционные усилители
- •Контрольные вопросы и задания
- •10.5. Генераторы синусоидальных колебаний
- •Контрольные вопросы и задания
- •10.6. Импульсные и цифровые электронные устройства
- •10.6.1. Работа операционного усилителя в импульсном режиме
- •10.6.2. Логические элементы
- •10.6.4. Импульсные устройства с устойчивым состоянием. Триггеры
- •Контрольные вопросы и задания
- •10.7. Программируемые устройства. Микропроцессоры
- •Контрольные вопросы и задания
- •11.1. Методы измерений
- •11.2. Средства измерений
- •11.3. Погрешности измерений
- •Контрольные вопросы и задания
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •Библиографический список
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изложенный в учебном пособии материал по электротехнике и электронике позволит студентам высшего учебного заведения изучить электрические и магнитные явления, процессы и закономерности в це- Спях постоянного и переменного тока, электрических машинах и эле к- тронных устройствах. Контрольные вопросы и задания позволят обу-
чающимся проводить самопроверку изучаемого материала.
Для расш ренного изучения электротехники и электроники ре-
комендуется воспользоваться литературой, приведённой в библиографическомсп ске. б А Д И
357
Библиографический список
1.Белов, Н. В. Электротехника и основы электроники : учебное пособие / Н. В. Белов, Ю. С. Волков. – СПб. : Лань, 2012. – 432 с.
2.Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические
цепи : учебник для бакалавров / Л. А. Бессонов. – 12-е изд., исправ. и доп. – М. :
Юрайт, 2014. – 701 с
3. |
Борисов, П. А. Расчет и моделирование выпрямителей : учебное посо- |
||||
бие по курсу «Элементы систем автоматики» / П.А. Борисов, В.С. Томасов. – |
|||||
Пб. : Изд-во |
ГУ ИТМО, 2009. – Ч. I. – 169 c. |
|
|||
4. |
Важен н, В. Г. Аналоговые устройства на операционных усилителях : |
||||
учебное пособ е / В. Г. |
, Ю. В. Марков, Л. Л. Лесная ; под общ. ред. |
||||
В. Г. Важен на. – Екатер нбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 107 c. |
|||||
СПб |
|
|
|
||
5. |
Иванов, |
И. И. Электротехника и основы электроники : учебник / |
|||
И.И. Иванов, Г.И. Соловьев, В.Я. Фролов. – 9-е изд., стер. – СПб. : Изд-во Лань, |
|||||
2017. – 736 с. |
|
|
|
|
|
6. |
Касатк н, А. |
С. Курс |
электротехники : учебник для вузов / |
||
А.С. Касатк н, М.В. Немцов. – 8-е изд. – М. : Высшая школа, 2005. – 542 с. |
|||||
Важенин |
|
|
|||
7. |
Кацман, М. М. |
Электрические машины : учебник / М. М. Кацман. – |
|||
12-е изд., стер. – М. : Издательский центр « кадемия», 2013. – 496 с. |
|||||
8. |
Лазута, И. В. Электротехника : лабораторный практикум / И. В. Лазута, |
||||
И. А. |
Реброва. – Омск : Си |
ДИ, 2017. – |
81 с. – Режим доступа: |
||
http://bek.sibadiб.org/fulltext/epd1050.pdf (дата обращения: 01.08.18). |
|||||
9. |
Макаричев, Ю. |
. Синхронные машины : учебное пособие / Ю.А. Ма- |
|||
каричев, В.Н. Овсянников. – Самара : Самар. гос. техн. ун-т, 2010. – 156 с. |
|||||
10. Реброва, И. А. Расчёт установившихся режимов в линейных электри- |
|||||
ческих цепях : учебно-методическое пособие / И. |
. Реброва. – Омск : СибАДИ, |
2013. – 91 с. – Режим доступа: http://bekД.sibadi.org/ fulltext/EPD820.pdf (дата об-
ращения: 01.08.18).
А
11. Тихонов, Ю. Б. Общая электротехника и электроника : учебное пособие / Ю. Б. Тихонов, Г. М. Третьяк. – Омск : СибА И, 2012. – 372 с. – Режим доступа: http://bek.sibadi.org/fulltext/epd626.pdf (дата обращения: 01.08.18).
12.Усольцев, А.А. Электрические машины : учебное пособие / А. А. Усольцев. – СПб. : НИУ ИТМО, 2013. – 416 с.
13.Чекунов, К. А. Судовые электроприводы и электродвижение судов / К.А. Чекунов. – 4-е изд., перераб. и доп. – Л. : Судостроение, 1986. – 346 с.
14.Чижма, С. Н. Основы схемотехники : учебное пособие для вузов / С. Н. Чижма. – Омск : Апельсин, 2008. – 424 с. И
358
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
|
Предисловие................................................................................................................. |
|
|
3 |
|
Введение........................................................................................................................ |
|
|
3 |
|
1. Анализ и расчёт цепей постоянного тока........................................................ |
4 |
|||
1.1. |
Электрическая цепь и её элементы.............................................................. |
4 |
||
1.2. |
Основные электрические величины цепи постоянного тока .................... |
6 |
||
1.3. |
Резистивный элемент .................................................................................... |
|
8 |
|
1.4. |
хемы замещен я сточников электрической энергии .......................... |
10 |
||
1.5. |
Основные законы цепей постоянного тока............................................... |
13 |
||
1.6. |
Потенц альная д |
аграмма электрической цепи ...................................... |
15 |
|
и |
|
|
||
1.7. |
Экв валентные преобразования в резистивных цепях............................ |
17 |
||
С1.8. Методы расчёта цепей постоянного тока.................................................. |
20 |
|||
|
1.8.1. Пр менен е законов Кирхгофа для расчёта электрических цепей. 20 |
|||
|
1.8.2. Метод контурных токов................................................................... |
22 |
||
|
б |
|
||
|
1.8.3. Метод узловых потенциалов ........................................................... |
24 |
||
|
1.8.4. Метод экв валентных преобразований.......................................... |
25 |
||
|
1.8.5. Метод экв |
валентного генератора.................................................. |
27 |
|
|
1.8.6. Пр нц п |
метод суперпозиции (наложения) ............................... |
29 |
|
1.9. |
Баланс мощностей ....................................................................................... |
|
30 |
|
1.10. Расчёт нелинейных цепей постоянного тока............................................ |
31 |
|||
Контрольные вопросы и задания .......................................................................... |
|
34 |
||
2. Анализ и расчёт линейных цепей однофазного синусоидального тока.. |
36 |
|||
2.1. Основные понятия переменного тока........................................................ |
36 |
|||
2.2. |
Способы представления синусоидальных величин ................................. |
39 |
||
|
|
|
Д |
|
2.3. |
Элементы электрической цепи синусоидального тока............................ |
41 |
||
|
2.3.1. ИндуктивныйАэлемент...................................................................... |
41 |
||
|
2.3.2. Ёмкостный элемент .......................................................................... |
|
44 |
|
2.4. |
Закон Ома для резистивного, индуктивного и ёмкостного элементов .. |
45 |
||
2.5. |
Законы Кирхгофа для цепей синусоидального тока................................ |
50 |
||
2.6. |
Энергетические процессы в резистивном, индуктивном и ёмкостном |
|||
|
элементах...................................................................................................... |
|
|
52 |
2.7. |
Последовательное соединение резистивного, индуктивного |
и |
||
|
ёмкостного элементов ................................................................................. |
|
55 |
|
2.8. |
Параллельное соединение резистивного, индуктивного и ёмкостного |
|||
|
элементов...................................................................................................... |
|
|
60 |
2.9. |
Мощности в цепях синусоидального тока ................................................ |
63 |
||
2.10. Учёт взаимно индуктивных связей при анализеИэлектрических цепей...... 68 |
||||
Контрольные вопросы и задания .......................................................................... |
|
71 |
||
3. Анализ трёхфазных электрических цепей.................................................... |
73 |
|||
3.1. |
Общие сведения........................................................................................... |
|
|
73 |
3.2. |
Схема соединения звездой в трёхфазных цепях ...................................... |
75 |
||
3.3. |
Схема соединения треугольником в трёхфазных цепях.......................... |
79 |
||
3.4. |
Эквивалентные преобразования трёхфазных симметричных приёмников. 82 |
359
|
3.5. Мощность в трёхфазных цепях............................................................................. |
|
|
85 |
|||
|
3.6. Измерение мощности трёхфазной цепи.............................................................. |
|
|
86 |
|||
|
3.7. Компенсация реактивной мощности трёхфазной цепи................................... |
89 |
|||||
|
3.8. Определение последовательности чередования фаз........................................ |
|
93 |
||||
|
Контрольные вопросы и задания |
........................................................................ |
|
|
94 |
||
4. Расчёт электрических цепей несинусоидального периодического тока...... |
95 |
||||||
С |
|
|
|
|
95 |
||
|
4.1. пособы представления несинусоидальных ............................функций |
||||||
|
4.2. Энергетические характеристики .....................несинусоидального тока |
97 |
|||||
|
4.3. |
Расчёт цепей нес |
нусоидального ..........................периодического тока |
98 |
|||
|
Контрольные вопросы |
задания...................................................................... |
|
|
|
100 |
|
характеристики |
|
|
|
101 |
|||
5. |
Анал з расчёт магн тных цепей....................................................................... |
|
|
||||
|
5.1. |
Элементы магн тной цепи ....................................................................... |
|
|
|
101 |
|
|
5.2. |
Основные вел ч ны законы ...................................магнитных цепей |
|
102 |
|||
|
5.3. |
войства |
................... |
ферромагнитных материалов |
104 |
||
|
5.4. Расчёт неразветвленной магнитной ................................................цепи |
|
|
107 |
|||
|
5.5. |
Электромехан ческое действие .................................магнитного поля |
|
109 |
|||
|
5.6. |
Катушка с магн топроводом ........................в цепи переменного тока |
112 |
||||
|
5.7. Мощность потерь в магнитопроводе....................................................... |
|
|
115 |
|||
|
Контрольные вопросы |
задания...................................................................... |
|
|
|
117 |
|
6. |
Трансформаторы |
А |
118 |
||||
|
|
|
|
||||
|
6.1. |
Общие сведения......................................................................................... |
|
|
|
|
118 |
|
6.2. |
Устройствободнофазного .............................................трансформатора |
|
|
119 |
||
|
6.3. |
Принцип действия .................................однофазного трансформатора |
|
123 |
|||
|
6.4. |
Схема замещения ...................................однофазного трансформатора |
|
125 |
|||
|
6.5. |
Работа трансформатора .................................в режиме холостого хода |
|
127 |
|||
|
6.6. |
|
|
КПД |
129 |
||
|
Работа трансформатора ......................в режиме короткого замыкания |
||||||
|
6.7. |
Работа трансформатора . ...в режиме нагрузки. |
трансформатора |
132 |
|||
|
6.8. |
Мощности трансформатора...................................................................... |
|
|
|
136 |
|
|
6.9. |
Определение .......................начал и концов обмоток трансформатора |
137 |
||||
|
6.10. |
Трёхфазные трансформаторы................................................................... |
|
|
141 |
||
|
6.11. |
Автотрансформаторы |
|
И |
|||
|
|
|
|
145 |
|||
|
Контрольные вопросы ........................................................................и задания |
|
|
|
148 |
||
7. |
Асинхронные электрические ................................................................машины |
|
|
149 |
|||
|
7.1. |
Общие сведения......................................................................................... |
|
|
|
|
149 |
|
7.2. |
Устройство трёхфазных ................................асинхронных двигателей |
150 |
||||
|
7.3. Режимы работы ................................трёхфазных асинхронных машин |
155 |
|||||
|
7.4. Принцип действия ....................трёхфазных асинхронных двигателей |
157 |
|||||
|
7.5. Мощность и КПД .....................трёхфазных асинхронных двигателей |
163 |
|||||
|
7.6. Механические .....................характеристики асинхронных двигателей |
166 |
|||||
|
7.7. Пуск трёхфазных ...........................................асинхронных двигателей |
|
|
170 |
|||
|
7.8. Регулирование частоты вращения трёхфазных асинхронных двига- |
||||||
|
|
телей............................................................................................................ |
|
|
|
|
175 |
|
7.9. |
Однофазные ......................................................асинхронные двигатели |
|
|
181 |
||
|
Контрольные вопросы ......................................................................и задания |
|
|
|
185 |
360
8. Синхронные электрические машины................................................................. |
186 |
|
8.1. |
Общие сведения......................................................................................... |
186 |
8.2. |
Устройство трёхфазных синхронных машин ......................................... |
187 |
8.3. |
Разновидности трёхфазных синхронных машин ................................... |
190 |
8.4. пособы возбуждения синхронных машин............................................ |
191 |
|
8.5. Принцип действия трёхфазных синхронных машин ............................. |
193 |
|
8.6. Работа синхронного генератора в режиме холостого хода ................... |
196 |
|
8.7. Работа синхронного генератора в режиме короткого замыкания ........ |
197 |
|
8.8. |
Работа с нхронного генератора в режиме нагрузки.............................. |
199 |
8.9. |
Мощность КПД трёхфазных синхронных машин .............................. |
201 |
8.10. |
Характер ст ки трёхфазных синхронных машин ................................. |
204 |
задания |
211 |
|
8.11. |
Пуск трёхфазных синхронных двигателей ............................................. |
|
С8.12. Параллельная работа синхронных генераторов ..................................... |
214 |
|
8.13. |
нхронные компенсаторы...................................................................... |
216 |
Контрольные вопросы ........................................................................ |
218 |
9. |
Маш ны постоянного тока.................................................................................... |
|
|
219 |
|
|
9.1. |
Общ е сведен я......................................................................................... |
|
|
219 |
|
9.2. |
Пр нц п действ я коллектора ................................................................. |
|
221 |
|
|
9.3. |
Устройство маш н постоянного тока...................................................... |
|
224 |
|
|
9.4. |
Электродв жущая сила и вращающий момент якоря ........................... |
227 |
||
|
9.5. |
Реакция якоря............................................................................................. |
|
|
229 |
|
9.6. |
Мощностьби КПД машин постоянного тока |
........................................... |
231 |
|
|
9.7. |
Способы воз уждения машин постоянного тока ................................... |
233 |
||
|
9.8. |
Характеристики генераторов постоянного тока..................................... |
236 |
||
|
9.9. |
Характеристики двигателей постоянного тока ...................................... |
242 |
||
9.10. |
|
Д |
249 |
||
Пуск, реверс и торможение двигателей постоянного тока ................... |
|||||
9.11. |
Регулирование Ачастоты вращения двигателей постоянного тока ........ |
253 |
|||
Контрольные вопросы и задания ........................................................................ |
|
|
258 |
||
10. |
Основы электроники................................................................................................ |
|
|
259 |
|
|
10.1. Общие сведения о полупроводниках .................................................... |
|
259 |
||
|
10.2. Полупроводниковые устройства............................................................ |
|
263 |
||
|
|
10.2.1. Полупроводниковые диоды ...................................................... |
|
263 |
|
|
|
10.2.2. Биполярные транзисторы .......................................................... |
|
266 |
|
|
|
10.2.3. Полевые транзисторы ................................................................ |
|
271 |
|
|
|
10.2.4. Тиристоры ................................................................................... |
|
|
275 |
|
|
10.2.5. Классификация электронных устройств.................................. |
277 |
||
|
Контрольные вопросы и задания...................................................................... |
|
И278 |
||
|
10.3. Источники вторичного электропитания ............................................... |
|
279 |
||
|
|
10.3.1. Полупроводниковые выпрямители .......................................... |
279 |
||
|
|
10.3.2. Управляемые выпрямители....................................................... |
|
298 |
|
|
|
10.3.3. Регуляторы переменного тока................................................... |
|
301 |
|
|
|
10.3.4. Инверторы................................................................................... |
|
|
303 |
|
Контрольные вопросы и задания...................................................................... |
|
|
310 |
361
10.4. |
Усилители электрических сигналов ...................................................... |
|
|
|
311 |
|||
|
10.4.1. Классификация усилителей....................................................... |
|
|
|
311 |
|||
|
10.4.2. Усилительные каскады на биполярных транзисторах ........... |
312 |
||||||
|
10.4.3. Операционные усилители.......................................................... |
|
|
|
315 |
|||
Контрольные вопросы и задания...................................................................... |
|
|
|
|
332 |
|||
10.5. |
Генераторы синусоидальных колебаний |
.............................................. |
|
333 |
||||
С |
|
|
|
|
|
|
||
Контрольные вопросы и задания...................................................................... |
|
|
|
|
336 |
|||
10.6. |
Импульсные и цифровые электронные устройства ............................. |
|
336 |
|||||
|
10.6.1. Работа операционного усилителя ......в импульсном режиме |
336 |
||||||
|
10.6.2. Лог ческ е элементы................................................................. |
|
|
|
|
337 |
||
|
10.6.3. Импульсные |
устройства |
с |
временно |
устойчивыми |
|||
электрических |
|
|
|
|
|
|||
|
состоян ями |
|
|
|
|
340 |
||
|
10.6.4. Импульсные |
устройства |
с |
устойчивым |
состоянием. |
|||
|
Тр ггеры |
...................................................................................... |
|
|
|
|
341 |
|
Контрольные вопросы ...................................................................... |
задания |
|
|
|
|
345 |
||
10.7. |
Программ руемые .............................устройства. Микропроцессоры |
|
345 |
|||||
|
б |
|
|
|
|
|||
Контрольные вопросы ...................................................................... |
задания |
|
|
|
|
348 |
||
11. Основы змерен й ...................................................... |
|
величин |
|
|
|
349 |
||
11.1. |
Методы |
змерен ..........................................................................................й |
|
|
|
|
349 |
|
11.2. |
Средства |
змерен ........................................................................................й |
|
|
|
|
351 |
|
|
|
А |
|
|
||||
11.3. |
Погрешности измерений ................................................................................ |
|
|
|
|
353 |
||
Контрольные вопросы и ......................................................................задания |
|
|
|
|
356 |
|||
Заключение .............................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
357 |
|
Библиографический список.................................................................................. |
|
|
|
|
358 |
|||
|
|
|
|
Д |
|
|||
|
|
|
|
|
|
И |
362