- •Введение
- •1. Электрические цепи постоянного тока
- •1.1. Напряжение, потенциал
- •1.2. Простейшая электрическая цепь, ее параметры
- •1.3. Режимы работы электрической цепи постоянного тока
- •1.4 Законы Кирхгофа
- •Б. Второй закон Кирхгофа в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма эдс равна алгебраической сумме падений напряжений:
- •1.5 Закон Ома для активного участка цепи
- •1.6 Потенциальная диаграмма
- •1.7 Последовательное соединение сопротивления
- •1.8 Параллельное соединение сопротивлений
- •По Iзакону Кирхгофа:
- •1.9. Смешанное соединение сопротивлений
- •2. Расчет сложных цепей
- •2.1. Непосредственное применение законов Кирхгофа
- •2.2 Метод контурных токов
- •2.3. Метод двух узлов
- •2.4. Метод наложения
- •2.5. Преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду и обратно
- •Подмечая закономерность, напишем сразу все 3 формулы преобразования
- •2.6. Метод эквивалентного генератора
- •2.7. Баланс мощности в сложной цепи постоянного тока
- •3. Электрические цепи однофазного переменного тока
- •3.1. Общие сведения
- •3.2 Среднее и действующее значения синусоидального тока
- •3.3. Векторные диаграммы
- •3.4. Цепь, содержащая только активное сопротивление
- •3.5. Цепь, содержащая только индуктивность
- •3.6. Цепь, содержащая только емкость с
- •3.7. Последовательное соединениеr,l,c
- •3.8. Активная, реактивная, полная проводимости
- •3.9. Последовательное соединение приемников электроэнергии
- •3.10. Параллельное соединение приемников электроэнергии
- •3.11. Смешанное соединение приемников
- •3.12. Резонанс напряжений
- •3.13. Резонанс токов
- •3.14. Частотные зависимости токов и напряжений
- •3.15. Компенсация сдвига фаз
- •2); Приравниваем правые части,
- •3.16. Мгновенная, активная, реактивная и полная мощность цепи переменного тока
- •3.17. Символический или комплексный метод расчета цепей переменного тока
- •Основные законы электрических цепей в комплексной форме
- •4. Трехфазные цепи электрического тока
- •4.1. Основные понятия
- •4.2. Соединение источников и приемников электрической энергии звездой и треугольником
- •Вместо 6 (подключение трехфазных двигателей). Вопросы экономичности заставляют выполнять трехфазные системы связанными.
- •4.3. Соотношения между линейными и фазными величинами напряжений и токов при соединении звездой
- •4.4. Соотношения между линейными и фазными величинами напряжений и токов при соединении треугольником
- •4.5. Расчет симметричных трехфазных цепей
- •4.6. Расчет несимметричных трехфазных цепей
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
Е. М. Завьялов, В. Е. Завьялов
РАСЧЕТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Учебное пособие
для студентов специальностей 140401, 280201, 150801, 140101, 140104, 240801
Омск 2006
УДК
ББК
Рецензенты:
Н.Ф. Михалев, зам. генерального директора АО
«Омскагростроймеханизация»;
С.В. Артемьев, гл. энергетик ЗАО «Завод пластмасс»
Е. М. Завьялов, В.Е. Завьялов
Расчет электрических цепей: Учебное пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ,
2005. 68 с.
Излагаются основные вопросы, касающиеся расчета электрических цепей. Подробно рассмотрены методы расчета цепей постоянного, переменного тока и трехфазных цепей в симметричных и несимметричных режимах, а также особенности энергетических соотношений, частотных характеристик и резонансных явлений.
Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплины «Электротехника и электроника», «Общая электротехника», «Теоретическая электротехника» и др.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета
Введение
Электротехника – важнейшая область науки и практики, связанная с изучением использованием электрических и магнитных явлений в технических устройствах. Она востребована практически во всех сферах жизнедеятельности человека – в быту и производстве, медицине и военном деле, транспорте и связи и т.д., во многом определяя уровень и перспективы их развития.
Сама электротехника имеет неограниченный потенциал для развития, а ее влияние на общество, его благосостояние, комфортность, безопасность будут только возрастать. Следует отметить, что эта отрасль не только динамично развивается, но и имеет дело с наиболее организованной формой материи – электрическим полем. Поэтому, как профессионалу, уже работающему в этой отрасли, так и молодому человеку, только собирающемуся связать с ней свою судьбу, надо непрерывно расширять свой научный и технический кругозор, овладевая все увеличивающимся объемом специальных навыков и знаний, а также иметь хорошую базовую подготовку в области электротехники с тем, чтобы быть достойно востребованным на рынке занятости.
Жизнь современного общества невозможно представить без применения электрической энергии.
Огромное значение электрической энергии в жизни общества объясняется целым рядом ее преимуществ перед другими видами энергии.
Главное преимущество состоит в том, что электрическая энергия сравнительно легко распределяется и преобразуется в другие виды энергии: механическую, тепловую, лучистую, химическую. Кроме того, ее можно передавать на огромные расстояния при сравнительно небольших потерях.
В данной работе рассмотрены отдельные вопросы из курсов общей электротехники, электротехники и электроники, теоретических основ электротехники. Описываются свойства линейных электрических цепей и методы их анализа. Рассмотрены инженерные методы расчета цепей постоянного, синусоидального и трехфазного тока в симметричных и несимметричных режимах, а также особенности энергетических соотношений, частотных характеристик и резонансных явлений.
Все последующие в изучении электрические прикладные науки – электроника, радиосвязь, электрическое оборудование, электрические привод, электрическая автоматика, электроснабжение – имеют своей основой законы электротехники.
1. Электрические цепи постоянного тока
1.1. Напряжение, потенциал
Взаимодействие между электрическими зарядами определяется законом Кулона:
F= k . (1.1)
Сила, действующая на разряд +1, помещенный в данную точку поля (рис. 1.1), называется электрической напряженностью:
Е=, (1.2)
причем элементарная работа:
,
Рис. 1.1
а полная работа:
(1.3)
Работа по перемещению заряда +1 из точки А в точку В по пути l называется напряжением UАВ. В случае безвихревых полей (электрическое поле неподвижных зарядов, поле постоянного тока):
(1.4)
и в этом случае свойства поля удобно описывать скалярной функцией
потенциала j.
Эта функция j вводится соответствием:
(1.5)
где п – направление максимального нарастания j,
откуда Физически, потенциалj означает запас потенциальной энергии заряда +1, помещенного в данную точку поля по сравнению с теми точками, где этот запас
энергии условно принимается равным нулю (в теории – бесконечно удаленные точки, на практике – заземление).
В теории цепей важно понятие разности потенциалов:
(1.6)
Этот интервал не зависит от пути интегрирования l , а только от координат точек А и В.
В случае безвихревых полей:
(1.7)
Другие параметры (ЭДС, ток, сопротивление) удобнее характеризовать на примере электрических цепей.