Министерство образования и науки

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

в.г. ТАГАНРОГЕ

Левина м.Г. Основы промышленной электротехники

Учебно-методическое пособие

Таганрог 2010

1. Элементы электротехники

1.1. Основные понятия и определения электротехники

1.1.1. Электрический ток и его частота

Электрический ток — это направленное движение электрических зарядов в веществе или вакууме под воздействием электромагнитного поля. Ток характеризуется силой, измеряемой в амперах (А). Один ампер соответствует перемещению через поперечное сечение проводника в течение одной секунды (с) заряда электричества величиной в один кулон (Кл): 1А = 1 Кл/с.

В общем случае, обозначив ток буквой i, а заряд q, получим

По типу носителей электрических зарядов и среды их перемещения различают токи проводимости, смещения и переноса. Проводимость делят на электронную и ионную.

Для установившихся режимов различают два вида токов: постоянный и переменный. Постоянным называют ток, который может изменяться по величине, но не изменяет своего знака сколь угодно долгое время. Переменным называют ток, который периодически изменяется как по величине, так и по знаку. Переменные токи подразделяют на синусоидальные и несинусоидальные. Синусоидальным называют ток, изменяющийся по гармоническому закону: i(t)=I_msin(t)

где I_m — амплитудное (наибольшее) значение тока. А,

Скорость изменения переменного тока характеризуется его частотой, определяемой как число полных повторяющихся колебаний в единицу времени. Частота обозначается буквой f и измеряется в герцах (Гц).Так, частота тока в сети 50 Гц соответствует 50 полным колебаниям в секунду. Угловая частота  — скорость изменения тока в радианах в секунду и связана с частотой простым соотношением:  = 2f.

Установившиеся (фиксированные) значения постоянного и действующее значение переменного токов обозначают прописной буквой I, неустановившиеся (мгновенные) значения — строчной буквой i(t)

Условно положительным направлением тока считают направление движения положительных зарядов.

1.1.2. Электродвижущая сила, электрическое напряжение

При преобразовании других видов энергии в электрическую в преобразователях энергии возникает электродвижущая сила (ЭДС), потенциально способная совершать работу по перемещению в электрической цепи электрических зарядов. ЭДС измеряется в вольтах (В) и обозначается латинской буквой Е или е.

Если источник ЭДС подключить к замкнутой цепи, то она окажется под воздействием электромагнитного поля, а на ее участках установятся разности электрических потенциалов или напряжения.

Электрическое напряжение — это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи. Напряжение, как и ЭДС, измеряется в вольтах (В). Установившиеся значения напряжения обозначают прописной буквой U, неустановившиеся значения — строчной буквой и. По аналогии с током различают постоянное и переменное напряжения. Постоянное напряжение может изменяться по величине, не изменяя при этом своего знака.

Переменное напряжение периодически изменяет и величину и знак. В электротехнике, в основном, имеют дело с синусоидальным напряжением, описываемым уравнением: u(t)=U_msin(t)

где U_m — амплитудное значение напряжения, В.

Специальные преобразователи позволяют получать также периодически изменяющиеся напряжения произвольной формы.