ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ВОДНЫХ
КОММУНИКАЦИЙ»
Е. Н. Иванов
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Учебное пособие
Санкт – Петербург
2011
УДК 621.3
ББК 31.2
Рецензенты:
Сикарев А.А., д.т.н., проф., зав. кафедрой технических средств судовождения
и связи ФГОУ ВПО «СПГУВК».
Первушин Л.С., к.т.н., заместитель руководителя ФГУ «Северо-Двинское
государственное бассейное управление водных путей и судоходства».
Иванов Е.Н. Электротехника и электроника: Учебное пособие. СПб:
ФГОУ ВПО «СПГУВК», 2011.-220с.
Учебное пособие «Электротехника и электроника» составлено в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и предназначено для студентов ФГОУ ВПО «СПГУВК», обучающихся по техническим специальностям.
УДК 621.3
ББК 31.2
@ Иванов Е.Н., 2011.
ISBN 978-5-88789-272-6 @ ФГОУ ВПО «СПГУВК», 2011.
Введение
Электротехникой называется область науки и техники, изучающая электрические и магнитные процессы и явления, которые находят широкое практическое применение.
Изучение электротехники необходимо для общеинженерной подготовки студентов, позволяющей в дальнейшем использовать полученные знания в изучении специальных дисциплин, связанных с автоматизацией технологических процессов и построением информационных систем.
Электроникой называют область науки и техники, в которой изучаются электронные приборы, устройства и преобразователи, принципы их действия, методы инженерного расчета, построение электронных систем и их использование в народном хозяйстве.
Электронные приборы и устройства являются основой современных средств информационных систем, связи, автоматики, измерительной техники и используются практически во всех областях науки и техники.
Учебное пособие предназначено для студентов специальностей “Kораблестроение” , “Cудовые энергетические установки”, “Эксплуатация судовых энергетических установок”, ’’Организация перевозок и управление на транспорте’’ изучающих дисциплину “Электротехника и электроника”, особую важность приобретает её значение при проектировании отдельных судовых конструкций и при эксплуатации судов и современных судовых энергетических установок.
1. Электрические цепи постоянного тока
Элементы электрической цепи постоянного тока
Электрической цепью называют совокупность устройств, предназначенных для получения, передачи, коммутации, контроля, приема и преобразования электрической энергии.
Отдельные устройства, входящие в электрическую цепь, называют элементами электрической цепи. Часть электрической цепи, содержащую выделенные в ней элементы, называют участком цепи.
Элементы цепи, предназначенные для получения электрической энергии, называются источниками питания, а элементы, использующие электрическую энергию - приемниками электрической энергии.
В источниках питания происходит преобразование в электрическую энергию других видов энергий. Например, преобразование механической энергии в генераторах, химической в гальванических элементах и аккумуляторах при разрядке, тепловой в термоэлементах, световой в фотоэлементах.
В приемниках, наоборот, электрическая энергия преобразуется в иные виды энергий: механическую в электродвигателях, химическую в аккумуляторах при зарядке, тепловую в нагревательных приборах, световую в осветительных приборах.
Линии передачи, коммутационная аппаратура и измерительные приборы служат для передачи электрической энергии от источников, распределения её между приемниками и контролирования режимов работы электротехнических устройств.
Графические изображения электрических цепей называются принципиальными схемами. На принципиальных схемах показывается взаимодействие электротехнических устройств. Однако расчеты электрических цепей удобно выполнять в виде схем замещения. На рис.1.1 в качестве примера приведена принципиальная схема электрической цепи. При замыкании контакта SA коммутационного устройства к лампам накаливания EL1, EL2 - приемникам электрической энергии, подключается источник электрической энергии постоянного тока - аккумуляторная батарея E. Для контроля режима работы ламп накаливания в цепь включены измерительные приборы - амперметр PA и вольтметр PV.
На рис.1.2 изображена схема замещения электрической цепи, которая в дальнейшем будет называться просто схемой. Схема состоит из совокупности идеализированных элементов.
Конфигурация схемы определяется понятиями: ветвь, узел, контур. Ветвь электрической цепи состоит из одного или несколько последовательно соединенных элементов, причём конец одного элемента связан с началом второго
элемента и т.д. В узле схемы соединяются три или более ветвей. Контуром называется замкнутый путь, проходящий так, что ни одна ветвь и ни один узел не встречаются больше одного раза.
Рис. 1.1. Принципиальная схема электрической цепи
Рис. 1.2. Схема замещения электрической цепи
На рис.1.2 указаны параметры элементов: E - ЭДС аккумулятора; RВТ - внутреннее сопротивление аккумулятора; RPA, RPV, REL1, REL2 - соответственно сопротивления цепей амперметра, вольтметра и ламп накаливания. Схема имеет четыре ветви и два узла. Если значения параметров всех элементов схемы известны, то можно рассчитать состояние всех электрических устройств, пользуясь законами электротехники.