ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие представляет собой теоретический курс по первой части ТОЭ – теории электрических цепей. Оно полностью соответствует программе дисциплины и государственному образовательному стандарту.

Впредлагаемом пособии изложен важнейший материал дисциплины: история и методология науки, последние достижения и проблемы, расчеты линейных электрических цепей при постоянных, синусоидальных и несинусоидальных воздействиях, процессы как в однофазных, так и в трехфазных цепях. Оригинальным является материал, посвященный анализу аварийных режимов в трехфазных цепях.

Предмет ТОЭ изучает количественные и качественные стороны электромагнитных процессов в электрических цепях и электромагнитном поле.

Втеории электрических цепей представлены процессы в определенной области пространства. При расчетах оперируют интегральными величинами, дающими общее понятие об исследуемой области.

Втеории электромагнитного поля используют алгебраические и дифференциальные уравнения в частных производных, которые позволяют характеризовать любую точку пространства.

Существование человеческого общества требует постоянных затрат энергии. Уровень производства и потребления энергии в значительной степени характеризует уровень производительных сил общества.

Электрическая энергия – вторичная форма энергии, не существующая в готовом виде в природе. Сто лет назад электротехника только зарождалась. Жизнь современного общества без применения электрической энергии представить себе невозможно. Это объясняется ее важными достоинствами, среди которых, прежде всего, универсальность (сравнительно легко преобразуется

вдругие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую) и возможность передачи на огромные расстояния с относительно небольшими потерями.

Теория электрических цепей изучает электромагнитные явления в технических системах, предназначенных для производства, передачи и распределения электрической энергии, распространения, преобразования и переработки информации.

Воснове методологии теории цепей лежит системный подход, в соответствии с которым реальные электрические цепи заменяют их схемами замещения, составленными из идеализированных элементов.

Теория электрических цепей базируется на основных физических понятиях об электрических и магнитных явлениях. Для освоения дисциплины необходимы знания, полученные студентами в различных областях высшей математики – алгебре, теории дифференциальных уравнений, интегральных преобразованиях Фурье и Лапласа, теории численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений.

ВВЕДЕНИЕ

В свою очередь, на базе теории электрических цепей строятся многие последующие специальные дисциплины электро- и системотехнического циклов, связанные с анализом конкретных классов систем, в которых методы и приемы теории цепей развиваются и получают проблемную ориентацию.

Учебный материал излагается в пособии в соответствии с хронологией развития электротехники.

В период с 1800 по 1880 г. в тесной связи с развитием прикладной электротехники, в частности с телеграфией, гальванопластикой и техникой электрического освещения, развивалась теория цепей постоянного тока. В этот период были установлены основные понятия теории электрических цепей и разработаны первые методы их расчета.

Расширение потребления электрической энергии выдвинуло проблему передачи ее на значительные расстояния. Решение этой проблемы требовало применения различных напряжений для передачи и распределения электрической энергии. Эта задача была решена для переменного тока при помощи трансформаторов, изобретенных П. Н. Яблочковым.

Применение переменного тока потребовало решения многих теоретических вопросов и практических задач. Особенно значительным толчком в развитии теории переменных токов было предложение американского ученого Ч. П. Штейнмеца использовать комплексные числа для расчетов цепей.

Важнейшей задачей стало создание электрического привода. Выяснилось, что однофазный двигатель переменного тока не имеет пускового момента.

М. О. Доливо-Добровольский разработал трехфазную систему, получившую повсеместное распространение. В 1889 г. он построил первый трехфазный двигатель, разработал все остальные звенья трехфазной цепи и в 1891 г. построил Лауфен-Франкфуртскую трехфазную линию передачи электрической энергии расстоянием в 175 км. Это событие считают рождением электротехники.

Несомненными достоинствами учебного пособия по сравнению с существующими учебниками являются краткость и доступность при достаточно полном изложении материала в соответствии с программой курса, а также наличие большого количества конкретных примеров.