МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Электротехника и электроника Учебное пособие
(курс лекций)
для студентов специальности 230201 (071900)
«Информационные системы и технологии»
и направления 230200.62 «Информационные системы»
УДК 621.3 + 621.38 (075)
Б
БК
31.2 + 32.85 я 7
М 80
Рецензенты:
С. А. Филиппов,
зам. директора ГУ «Ставропольский краевой центр энергосбережения», к. т. н., доцент;
А. В. Ивашина,
доцент кафедры «Электроснабжения и эксплуатации электрооборудования»
энергетического факультета СтГАУ, к. т. н.
Морозова, Т.Ф.
М 80 Электротехника и электроника: учебное пособие (курс лекций) Т. Ф. Морозова. Ставрополь : ГОУ ВПО «СевКавГТУ», 2009. – 250 с.
Разработанный курс лекций для студентов специальности 230201 (071900) «Информационные системы и технологии» и направления 230200.62 «Информационные системы» соответствует требованиям ГОС ВПО, ПрОП и рабочей программе по дисциплине «Электротехника и электроника».
Электротехника и электроника – дисциплина, являющаяся частью общеинженерной подготовки студентов в области электроэнергетики и электроники, предусматривающая теоретическое изучение и практическое применение электрических и магнитных явлений.В процессе изложения дисциплины особое внимание уделяется изучению методов анализа электрических цепей, принципов действия основных видов электрических машин, ознакомление с современным уровнем электронной техники. Эти знания позволят студентам успешно применять достижения в области современной электротехнической науки и информационных технологий в своей профессиональной деятельности.
Материалы содержат необходимые схемы и иллюстрации, которые помогут студентам более наглядно представить изучаемые процессы, электротехническое оборудование и принципы построения устройств электронной техники.
|
|
УДК 621.3 + 621.38 (075) Б
|
|
|
ÓТ. Ф. Морозова, 2009 |
|
|
Ó ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет», 2009 |
БК
31.2 + 32.85 я 7СОДЕРЖАНИЕ
|
ВВЕДЕНИЕ |
6 |
|
1 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА |
9 |
|
Лекция 1 |
|
|
1.1 Топологические характеристики, элементы и схемы электрических цепей |
9 |
|
1.2 Основные законы и соотношения в цепях постоянного тока |
13 |
|
1.3 Методы эквивалентного преобразования схем электрических цепей с пассивными элементами |
17 |
|
1.4 Характеристика методов расчета цепей постоянного тока. Методы контурных токов и узловых потенциалов |
19 |
|
1.5 Баланс активной мощности |
25 |
|
2 РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА |
26 |
|
Лекция 2 |
|
|
2.1 Основные характеристики синусоидальных сигналов |
26 |
|
2.2 Синусоидальные сигналы в прямоугольных координатах |
28 |
|
2.3 Представление синусоидальных величин |
30 |
|
2.4 Закон Ома в комплексной форме для цепей синусоидального тока |
34 |
|
2.5 Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока |
38 |
|
2.6 Активная, реактивная и полная мощности |
44 |
|
2.7 Резонанс в цепях синусоидального тока |
46 |
|
3 АНАЛИЗ И РАСЧЕТ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ |
52 |
|
Лекция 3 |
|
|
3.1 Основные понятия нелинейных электрических и магнитных цепей |
52 |
|
3.2. Классификация нелинейных элементов |
53 |
|
3.3 Статическое и дифференциальное сопротивление НЭ |
54 |
|
3.4. Методы расчета нелинейных электрических цепей |
55 |
|
3.5 Нелинейные индуктивные и емкостные сопротивления |
58 |
|
3.6 Преобразования, осуществляемые с помощью нелинейных электрических цепей |
59 |
|
3.7 Основные понятия магнитной цепи |
60 |
|
3.8 Расчет магнитных цепей |
62 |
|
3.9 Применение к магнитным цепям методов, используемых для расчета нелинейных электрических цепей |
65 |
|
4 ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ |
68 |
|
Лекция 4 |
|
|
4.1 Трехфазная система |
68 |
|
4.2 Соотношение между фазными и линейными величинами |
72 |
|
4.3 Приемники, включаемые в трехфазную цепь |
74 |
|
4.4 Мощность трехфазной системы |
79 |
|
5 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН. ТРАНСФОРМАТОРЫ |
81 |
|
Лекция 5 |
|
|
5.1 Принципы преобразования электрической энергии |
81 |
|
5.2 Назначение и принцип действия трансформатора |
84 |
|
5.3 Классификация трансформаторов |
87 |
|
5.4 Устройство трансформатора |
88 |
|
5.5 Режимы работы трансформаторов |
92 |
|
5.6 Потери и КПД трансформатора |
92 |
|
5.7 Трёхфазные трансформаторы, автотрансформаторы и измерительные трансформаторы |
94 |
|
6 МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА |
98 |
|
Лекция 6 |
|
|
6.1 Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока |
98 |
|
6.2 Устройство коллекторной машины постоянного тока |
99 |
|
6.3 Причины, вызывающие искрение на коллекторе |
102 |
|
6.4 Способы возбуждения машин постоянного тока |
104 |
|
6.5 Основные характеристики генераторов постоянного тока |
105 |
|
6.6 Механическая и рабочая характеристики |
111 |
|
6.7 Двигатели постоянного тока |
113 |
|
6.8 Потери и КПД машин постоянного тока |
113 |
|
7 АСИНХРОННЫЕ И СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ |
115 |
|
Лекция 7 |
|
|
7.1. Устройство асинхронных машин |
115 |
|
7.2 Режимы работы асинхронной машины |
117 |
|
7.3 Потери и КПД асинхронного двигателя |
120 |
|
7.4 Электромагнитный момент и механическая характеристика асинхронного двигателя |
122 |
|
7.5 Пуск асинхронных двигателей |
124 |
|
7.6 Рабочие характеристики асинхронного двигателя |
126 |
|
7.7 Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей |
128 |
|
7.8 Устройство синхронной машины |
130 |
|
7.9 Возбуждение синхронных машин |
133 |
|
7.10 Параллельная работа синхронных генераторов |
134 |
|
7.11 Потери и КПД синхронных машин |
136 |
|
7.12 Пуск трехфазного синхронного двигателя |
137 |
|
8 ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ |
139 |
|
Лекция 8 |
|
|
8.1 Электронно-дырочный переход и его свойства |
139 |
|
8.2 Полупроводниковые диоды |
140 |
|
8.3 Биполярные транзисторы |
144 |
|
8.4 Полевые транзисторы |
149 |
|
8.5 Тиристоры |
154 |
|
8.6 Интегральные микросхемы |
157 |
|
8.7 Оптоэлектронные устройства |
160 |
|
8.8 Индикаторные приборы |
164 |
|
9 ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ |
167 |
|
Лекция 9 |
|
|
9.1 Принципы построения источников вторичного электропитания |
167 |
|
9.2 Классификация ИВЭП |
169 |
|
9.3 Выпрямители: классификация и основные параметры |
170 |
|
9.4 Управляемый выпрямитель |
175 |
|
9.5 Стабилизаторы напряжения и тока |
178 |
|
9.6 Сглаживающие фильтры |
181 |
|
10 УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ |
185 |
|
Лекция 10 |
|
|
10.1 Усилители. Классификация и основные характеристики |
185 |
|
10.2 Принцип действия усилителя |
191 |
|
10.3 Обратные связи в усилителях |
195 |
|
10.4 Дифференциальный каскад |
196 |
|
10.5 Операционные усилители |
197 |
|
10.6 Импульсные усилители мощности |
199 |
|
10.7 Автогенераторные устройства |
202 |
|
11 ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА |
207 |
|
Лекция 11 |
|
|
11.1 Логические элементы |
207 |
|
11.2 Запоминающие устройства – триггеры |
210 |
|
11.3 Аналого-цифровые преобразователи |
218 |
|
11.4 Цифро-аналоговые преобразователи |
224 |
|
11.5 Программируемые устройства. Микропроцессоры |
229 |
|
12 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ |
234 |
|
Лекция 12 |
|
|
12.1 Общие сведения. Погрешности и классы точности |
234 |
|
12.2 Классификация электроизмерительных приборов |
238 |
|
12.3 Электронные и цифровые измерительные приборы |
241 |
|
12.4 Регистрирующие приборы и устройства |
244 |
|
12.5 Измерение неэлектрических величин |
246 |
|
|
|
|
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ |
248 |