Міністерство освіти і науки, молоді і спорту України

Запорізький електротехнічний коледж

Запорізького національного технічного університету

ЗАТВЕРДЖЕНО

Протокол засідання ПЦК 5.05070104

від « ___ » _______ 2011р. № ____

Голова ПЦК______Т.М. Фащевська

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ

Конспект лекцій

Частина 2

для спеціальностей «Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних споруд», «Виробництво електричних машин і апаратів»

Викладач Т.М. Фащевська

2011

Конспект лекцій з предмета "Теоретичні основи електротехніки" для студентів денної та заочної форми навчання спеціальностей 5.05070104 «Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних споруд», 5.05070201«Виробництво електричних машин і апаратів», розглянуто на засіданні методичної ради коледжу та рекомендовано для використання у навчальному процесі.

Секретар методичної ради В.В. Кузьменкова

Конспект лекцій з предмета "Теоретичні основи електротехніки" для студентів денної та заочної форми навчання спеціальностей 5.05070104 «Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних споруд», 5.05070201 «Виробництво електричних машин і апаратів » оформлено згідно з вимогами стандартів коледжу.

Фахівець зі стандартизації В.О.Білий

Передмова

Конспект лекцій з предмета "Теоретичні основи електротехніки" призначено для студентів спеціальностей коледжу: «Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних споруд», «Виробництво електричних машин і апаратів». В конспекті, який складається з двох частин висвітлюються основні закони електротехніки, поняття про електричні кола та електричні схеми, електричні процеси у колах, методи розрахунку кіл постійного струму, основні характеристики магнітного поля, закони й правила, електромагнітні взаємодії, намагнічування й перемагнічування феромагнітних матеріалів у магнітному полі, поняття про потокозчеплення, індуктивність, взаємоіндуктивність, явища взаємоіндукції та самоіндукції, основні поняття про синусоїдальний струм, та його електричні кола, методи розрахунку кіл з активним опором, індуктивністю та ємністю, явища резонансів напруг і струмів, енергетичні процеси у колах, основні поняття й методи розрахунку трифазних кіл.

Конспект лекцій з "Теоретичних основ електротехніки" складено згідно з діючими робочими навчальними програмами.

Зміст

4 Основні поняття про змінний струм 5

4.1 Фаза змінного струму 7

4.2 Графічні засоби зображення синусоїдних величин 10

4.3 Додавання та віднімання синусоїдних величин

4.5 Поняття середнього та діючого значень синусоїдного струму

4.6 Коло змінного струму з активним опором

4.7 Коло з індуктивністю

4.8 Коло з ємністю

4.9 Нерозгалужене коло з активним опором та індуктивністю

4.10 Нерозгалужене коло з активним опором та ємністю 3

4.11 Нерозгалужене коло з активним опором, індуктивністю та

ємністю 40

4.12 Нерозгалужене коло з довільним числом елементів 4

4.13 Резонанс напруг 4

4.14 Паралельне сполучення віток кола змінного струму 5

4.15 Розрахунок кола з паралельними вітками методом

провідностей 57

4.16 Резонанс струму

4.17 Коефіцієнт потужності . Енергія у колі змінного струму

4.18 Символічний метод розрахунку кіл змінного струму

4.19 Закон Ома та закони Кірхгофа у комплексній формі

4.20 Розрахунок електричних кіл комплексним методом

4.21 Розрахунок електричних кіл зі взаємною індуктивністю

5 Трифазні електричні кола 5.1 Основні поняття про трифазний змінний струм

5.2 Трифазне коло при з’єднанні обмоток генератора і споживача

зіркою

5.3 Розрахунок трифазного кола при з’єднанні споживача зіркою

5.4 Трифазне коло при з’єднанні обмоток генератора і споживача

трикутником

5.5 Розрахунок трифазного кола при з’єднанні споживача

трикутником

5.6 Чотирьохполюсники

5.7 Опори та коефіцієнти чотирьохполюсника

6 Нелінійні електричні кола постійного струму та їх розрахунок

6.1 Нелінійні елементи та їх характеристики

6.2 Нелінійні електричні кола змінного струму

6.3 Електричне коло з несинусоїдними ЕРС

6.4Розрахунок електричних з несинусоїдними параметрами

6.5 Вищі гармоніки у трифазних колах

7 Перехідні процеси. Перший та другий закони комутації в електричних колах

7.1 Перехідні процеси у колах з індуктивністю

7.2 Перехідні процеси у колах з ємністю

7.3 Класичний метод розрахунку перехідних процесів у колах першого порядку

7.4Операторний метод розрахунку перехідних процесів у колах першого порядку

Список літератури

1 Основні поняття про змінний струм

1.1 Особливості змінного струму. Період і частота змінного струму

Постійний струм являє собою упорядкований усталений рух заряджених часток. Якщо ці частки ще виконують коливальний рух, то струм буде змінний. Таким чином, змінний струм - це струм, який з часом змінює свою величину та напрямок. Змінний струм, який через деякий проміжок часу повторюється, називається періодичним

,

де - період часу - це проміжок часу, за який струм повністю змінюється, або це час , за який відбувається одне повне коливання,с

Кількість періодів в одиницю часу, тобто величина зворотна періоду, називаються частотою - .

Звідси , тому приГц, Т=0.02с

Герц - це одиниця вимірювання частоти. Прийнята в ім’я німецького фізика, який експериментально доказав існування електромагнітних хвиль у другій половині 18 століття, що підтвердило електромагнітну теорію світла та дало поштовх виникненню радіотехніці.

У країнах СНД, Європи та Азії використовують змінний струм з стандартною частотою 50 Гц. Зниження частоти небажано, наприклад, при 48 Гц лампи розжарювання помітно для очей починають блимати. А збільшення частоти небажано, тому що пропорційно частоті зростає ЕРС самоіндукції, яка заважає передачі енергії по проводам. Але це не відноситься до передачі енергії в невеликій кількості без проводів за допомогою електромагнітних хвиль, тому в радіотехніці використовують високі частоти: від 10⁵ Гц (довгі хвилі) до 3*10¹⁰ Гц (короткі хвилі). Для устаткування електронагріву - від 50 Гц до 50 МГц. У міжміському зв’язку - до 150 кГц, у мобільному зв’язку - 880÷2000 МГц. Для високочастотних пристроїв вводять поняття довжини хвилі - це величина, яка чисельно дорівнює відстані, яку проходе хвиля за час одного періоду:

При визначенні довжини хвилі змінного струму швидкість вважають рівною швидкості світла у вакуумі. З цією швидкістю розповсюджуються електромагнітні хвилі у просторі або уздовж повітряних ЛЕП (у кабельних ЛЕП швидкість зменшується приблизно у 10 раз). Тоді довжина хвилі змінного струму при частоті 50 Гц буде 6000 км, а при частоті 3*10¹⁰Гц - 1см.

В США, наприклад, використовують частоту 60 Гц.

Відкриттю змінного струму ми зобов’язанні руському вченому І.Ф.Усагіну, який у 1882 році сконструював потужний трансформатор змінного струму. Це відкриття сприяло широкому упровадженню в електротехніку змінного струму й розв’язанню проблеми передачі електроенергії на великі відстані.

Змінний струм у техніці має величезне практичне значення. Досить сказати . що майже вся електроенергія виробляється у вигляді енергії змінного струму.

Основною перевагою змінного струму перед постійним є можливість просто і з малими втратами енергії перетворювати напругу ( трансформувати), отримуючи високу для передачі електроенергії на великі відстані та низьку для передачі електроенергії на маленькі відстані для живлення споживачів. Постійний струм , необхідний у промисловості, транспорті, зв’язку. Його можливо отримати шляхом випрямлення змінного струму. Крім того, електричні машини змінного струму мають більш просту конструкцію, надійніше в роботі й простіше в експлуатації ніж машини постійного струму.

Змінним називають струм, зміни якого за величиною та за напрямком повторюються у тій самій послідовності через рівні проміжки часу.