Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника. Учебное пособие
.pdf
Ю.С. Курников
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Учебное пособие
Москва
Ай Пи Ар Медиа
2025
УДК 621.3
ББК 31.2
К93
Автор:
Курников Ю.С. — ассистент кафедры «Транспортная безопасность
и управление дорожной инфраструктурой»
Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ)
имени М.И. Платова
Рецензент:
Насонов А.А. — канд. тех. наук, доц., зав. кафедрой
«Транспортная безопасность и управление дорожной инфраструктурой»
Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ)
имени М.И. Платова
Курников, Юрий Сергеевич.
К93 Электротехника : учебное пособие / Ю.С. Курников. — Москва : Ай Пи Ар
Медиа, 2025. — 112 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-4608-5
Учебное пособие «Электротехника» поможет студентам освоить основы
электротехники, развить инженерное мышление и применять полученные знания
в учебной и профессиональной деятельности.
В пособии представлены как теоретические сведения, так и практические
задания, включая лабораторные и расчетные работы. Подробно рассматриваются
законы Кирхгофа, методы расчета цепей, энергетический баланс, резонансные
явления и вольт-амперные характеристики полупроводниковых элементов.
Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования.
Предназначено для студентов всех специальностей и направлений подготовки, учебными планами которых предусмотрено изучение дисциплин «Электротехника и электроника» и «Электротехника».
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4497-4608-5 © Курников Ю.С., 2025
© ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2025
Учебное издание
Курников Юрий Сергеевич
Редактор Е.А. Шугар
Технический редактор, компьютерная верстка А.А. Джамамедова
Корректор Е.А. Судакова
Обложка Я.А. Кирсанов, С.С. Сизиумова, фотобанк Freepik
Подписано к использованию 04.08.2025. Объем данных 7,5 Мб.
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа»
8 800 555 22 35 (бесплатный звонок по России)
E-mail: sales@iprmedia.ru
4
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ...............................................................................................6
I. ЛАБОРАТОРНЫЙ МОДУЛЬ ............................................................8
Правила внутреннего распорядка и техники
безопасности при выполнении лабораторных работ ..........................8
Общие методические рекомендации по выполнению
лабораторных работ .............................................................................10
Подготовка к лабораторным работам ......................................10
Выполнение лабораторной работы ............................................11
Обработка результатов и оформление отчета .......................12
Лабораторная работа № 1 «Изучение аналоговых
и цифровых электроизмерительных приборов» ................................14
Теоретическая часть ....................................................................14
Ход работы ....................................................................................24
Контрольные вопросы ..................................................................25
Лабораторная работа № 2 «Линейные и нелинейные
электрические цепи постоянного тока» .............................................26
Теоретическая часть ....................................................................26
Порядок выполнения работы .......................................................28
Контрольные вопросы ..................................................................32
Лабораторная работа № 3 «Электрическая цепь
переменного тока с последовательным
соединением элементов» .....................................................................33
Теоретическая часть ....................................................................33
Порядок выполнения работы .......................................................37
Контрольные вопросы ..................................................................42
Лабораторная работа № 4 «Электрическая цепь
переменного тока с параллельным
соединением элементов» .....................................................................43
Теоретическая часть ....................................................................43
Порядок выполнения работы .......................................................46
Контрольные вопросы ..................................................................49
5
Лабораторная работа № 5 «Трехфазная цепь
при соединении по схеме “Звезда”» ...................................................50
Теоретическая часть ....................................................................50
Порядок выполнения работы .......................................................53
Контрольные вопросы ..................................................................55
Лабораторная работа № 6
«Полупроводниковые диоды» .............................................................57
Описание лабораторного модуля .................................................57
Порядок выполнения работы .......................................................63
Контрольные вопросы ..................................................................68
II. ПРАКТИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ .........................................................70
Общие методические рекомендации
по выполнению практических работ ..................................................70
Практическая работа № 1 «Расчет электрической
цепи постоянного тока» .......................................................................71
Описание работы ..........................................................................71
Примеры расчетов ........................................................................76
Контрольные вопросы ..................................................................85
Практическая работа № 2 «Расчет электрической
цепи переменного тока» .......................................................................86
Введение к работе .........................................................................86
Контрольные вопросы ..................................................................97
Практическая работа № 3 «Расчет трехфазной цепи» ......................98
Введение к работе .........................................................................98
Контрольные вопросы ................................................................ 104
Практическая работа № 4 «Нелинейные
электрические цепи постоянного тока» ........................................... 105
4.1. Нелинейные элементы электрических цепей,
их вольтамперные характеристики и сопротивления ............ 105
4.2. Графоаналитический метод расчета
нелинейных электрических цепей ............................................... 108
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................. 112
6
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие «Электротехника» разработано в соответствии
с требованиями Федерального государственного образовательного
стандарта высшего образования и предназначено для студентов, изучающих курсы электротехники и электроники. Оно представляет собой комплексное методическое издание, охватывающее основные
разделы теоретического и практического изучения электрических цепей и электронных устройств, и служит сопровождением лекционных, практических и лабораторных занятий.
Пособие включает лабораторный и практический модули, в которых рассматриваются ключевые темы, такие как анализ цепей постоянного и переменного тока, расчет трехфазных систем, изучение
нелинейных цепей и применение полупроводниковых приборов.
Особое внимание уделено методам расчета электрических цепей,
включая законы Кирхгофа, метод контурных токов и метод узловых
потенциалов, а также энергетическому балансу мощностей, используемому для проверки правильности выполненных расчетов.
В рамках изучения переменного тока представлены основные
подходы к анализу электрических схем с активными, индуктивными
и емкостными элементами, рассмотрены явления резонанса напряжений и токов, а также методы построения векторных и потенциальных
диаграмм. Для трехфазных цепей подробно изложены принципы соединения нагрузки по схемам «звезда» и «треугольник», приведены
методики расчета симметричных и несимметричных режимов работы, показано влияние нейтрального провода на распределение токов
и напряжений.
В лабораторном модуле студенты осваивают работу с электроизмерительными приборами, учатся собирать электрические цепи,
проводить измерения и анализировать полученные данные. Все работы сопровождаются контрольными вопросами, способствующими
углублению теоретических знаний и формированию умения приме-
7
нять их на практике. Практические задания направлены на развитие
навыков расчета электрических цепей постоянного и переменного тока, трехфазных систем и нелинейных цепей.
В результате освоения пособия студенты приобретут навыки
анализа и моделирования электрических цепей, расчета электромагнитных процессов, работы с измерительными приборами, сборки и
исследования электрических схем, построения вольт-амперных характеристик, обработки экспериментальных данных и оформления
технической документации. Они научатся применять теоретические
знания для решения практических задач, возникающих в области
электротехники и электроники.
Издание может быть использовано как студентами при самостоятельной подготовке, так и преподавателями в процессе организации
учебной деятельности. Оно обеспечивает комплексное изучение дисциплины и способствует формированию профессиональных компетенций, необходимых для успешного освоения последующих курсов
и будущей профессиональной деятельности.
8
I. ЛАБОРАТОРНЫЙ МОДУЛЬ
ПРАВИЛА ВНУТРЕННЕГО РАСПОРЯДКА
И ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
При выполнении лабораторных работ в лаборатории электротехники и электроники студент обязан соблюдать установленные
правила внутреннего распорядка и техники безопасности во избежание несчастных случаев, а также повреждения или выхода из строя
оборудования и приборов. Ниже приведены основные требования:
1. К выполнению лабораторных работ допускаются только те
студенты, которые ознакомлены с правилами внутреннего распорядка
и инструкцией по технике безопасности.
2. После прохождения инструктажа каждый студент должен
подписать соответствующий журнал, что подтверждает его ознакомление с правилами и ответственностью за их соблюдение.
3. В лаборатории запрещено приносить личные вещи и предме-
ты, которые могут загромождать рабочее место и мешать проведению
экспериментов.
4. Во время работы в лаборатории нельзя громко разговаривать,
покидать рабочее место без разрешения преподавателя или переходить к другим рабочим местам (стендам).
5. Перед началом занятия группа делится на бригады, которые
распределяются по лабораторным столам согласно указаниям
преподавателя.
6. Сборка электрической цепи производится только при отклю-
ченном источнике питания. Если в процессе работы требуется изменить схему, источник питания необходимо снова отключить.
7. Электрическая цепь собирается с использованием соедини-
тельных проводов строго по схеме, указанной в методических указа-
9
ниях. Все соединения должны быть надежными. Не допускается образование петель или перекручивание проводов.
8. Готовая электрическая цепь должна быть проверена препода-
вателем или лаборантом перед подачей напряжения.
9. Подключение собранной цепи к источнику питания разреша-
ется только после одобрения преподавателя и в его присутствии.
10. При обнаружении каких-либо неисправностей, посторонних
запахов, повреждений оборудования или приборов необходимо немедленно отключить питание стенда и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.
11. Перед включением регулируемого источника питания убе-
дитесь, что регулятор установлен в положение минимального выходного напряжения.
12. При работе с конденсаторами помните, что даже после от-
ключения от сети на их выводах может сохраняться электрический
заряд, который представляет опасность поражения током.
13. При использовании мультиметра важно правильно выбрать
тип измеряемой величины, предел измерения и гнезда для подключения щупов. При работе с осциллографом необходимо правильно выбирать чувствительность входного усилителя для предотвращения
перегрузки.
14. При работе с электрическими машинами следует строго со-
блюдать установленный порядок их включения и выключения.
15. По окончании работы, после подтверждения результатов
преподавателем, необходимо аккуратно демонтировать электрическую цепь и привести рабочее место в порядок.
Соблюдение данных правил обеспечивает безопасное и эффективное проведение лабораторных занятий и способствует формированию у студентов навыков ответственного обращения с электрооборудованием.
10
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Подготовка к лабораторным работам
Для успешного выполнения лабораторных работ по электротехнике и электронике необходима тщательная подготовка. Экспериментальные задачи, предлагаемые на занятиях, требуют внимательного
подхода и могут быть реализованы за отведенное время только при
условии предварительной работы студента над темой. Перед каждым
лабораторным занятием рекомендуется ознакомиться с графиком
проведения работ, чтобы четко понимать последовательность и сроки
выполнения заданий. Важно также детально изучить описание предстоящей лабораторной работы, выяснить ее цель и основные задачи.
Это помогает сосредоточиться на ключевых аспектах эксперимента и
правильно интерпретировать полученные результаты.
Теоретическая подготовка играет не менее важную роль. Для
этого необходимо повторить соответствующий материал по лекциям
и ознакомиться с рекомендованной литературой. Без понимания физических процессов, происходящих в исследуемых цепях, невозможно качественно провести эксперимент и обработать его результаты.
Также важно заранее подготовить рабочую тетрадь: начертить электрические схемы, составить таблицы для занесения данных и записать формулы, которые потребуются при расчетах. Завершает этап
подготовки составление письменных ответов на контрольные вопросы, приведенные в методических указаниях. Студенты, не прошедшие этот этап подготовки, к выполнению лабораторной работы не
допускаются.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]