Ю.Б. Тихонов, Г.М. Третьяк
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Учебное пособие
Омск • 2012
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Ю.Б.Тихонов, Г.М.Третьяк
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Учебное пособие
Омск
СибАДИ
2012
УДК 621.311 ББК 31.211
Т 46
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. А.А. Кузнецов (ОмГУПС), канд. техн. наук, проф. В.Г. Шахов (ОмГУПС)
Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия по электротехнике для студентов 1–3 курсов неэлектротехнических специальностей.
Тихонов Ю.Б.
Т 46 Общая электротехника и электроника: учебное пособие./Ю.Б.Тихонов,
Г.М. Третьяк – Омск: СибАДИ, 2012. – 372 с.
ISBN
В учебном пособии рассмотрены основные теоретические сведения о линейных и нелинейных электрических цепях постоянного и переменного тока, асинхронных, синхронных машинах, машинах постоянного тока, магнитных цепях, трансформаторах, полупроводниковых приборах, логических элементах, приведены примеры расчета, содержатся контрольные вопросы и исходные данные для выполнения расчетно-графических и курсовых работ.
Учебный материал пособия приводится кратко и может служить дополнением к учебному материалу, изложенному в учебниках.
Настоящее учебное пособие предназначено для изучения дисциплины «Общая электротехника и электроника» студентами неэлектротехнических специальностей.
Табл. 17. Ил. 244. Прил. 5. Библиогр.: 5 назв.
ISBN |
© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2012 |
Оглавление
Введение………………………………………..………………….…………... 8
1.Электрические цепи постоянного тока…………………………............ 9
1.1.Электрическая цепь, ее элементы и параметры……………………... 9
1.2.Способы соединения резисторов в электрических цепях…………... 11
1.2.1.Последовательное соединение резисторов…………………….. 11
1.2.2.Параллельное соединение резисторов………………………...... 11
1.3.Режимы работы источников питания……………………………….... 12
1.4.Баланс мощностей электрической цепи…………………………….... 13
1.5.Потенциалы точек электрической цепи. Потенциальная диаграмма. 14
1.6.Анализ электрических цепей с одним источником питания………... 16
1.6.1. Метод свертывания схемы……………………………………… 16
1.6.2.Метод эквивалентного генератора……………………………... 18
1.6.3.Графический метод расчета…………………………………….. 20
1.7.Примеры расчета электрической цепи с одним источником пита-
ния……………………………………………………………………………… 21
1.7.1.Решение методом свертывания схемы………………………..... 22
1.7.2. Решение методом эквивалентного генератора………………… 23
1.7.3.Решение графическим методом………………………………… 24
1.8.Анализ сложных электрических цепей с несколькими источниками питания……………………………………………………………………........ 25
1.9.Пример расчета сложной электрической цепи методом контурных токов………………............................................................................................. 30
Контрольные вопросы………………………………………………..…….. 30
2. Однофазные электрические цепи переменного тока………………… 35
2.1.Основные понятия о переменном токе……………………………….. 35
2.2.Временные и векторные диаграммы и их взаимосвязь……………... 36
2.3.Элементы и параметры электрических цепей переменного тока…... 37
2.3.1.Цепь переменного тока с активным сопротивлением…………. 38
2.3.2. Цепь переменного тока с индуктивным элементом…………… |
39 |
2.3.3. Цепь переменного тока с емкостным элементом……………… |
41 |
2.4.Анализ неразветвленной цепи переменного тока…….……………... 42
2.5.Резонанс напряжений………………………………………………….. 45
2.6.Пример расчета неразветвленной цепи переменного тока………….. 46
2.7.Анализ разветвленной цепи переменного тока методом проводи-
мостей…………………………………………….............................................. 49
2.8.Резонанс токов…………………………………………….………….... 52
2.9.Пример расчета разветвленной цепи переменного тока…………….. 54
2.10.Пример расчета цепи переменного тока со смешанным соедине-
нием нагрузки………………………………………….……………………… 56
2.10.1.Решение методом проводимостей……………………………. 56
2.10.2.Решение методом комплексных чисел……………………….. 60
Контрольные вопросы …………………………………….……………….. 62
3
3.Трехфазные электрические цепи переменного тока…………………. 68
3.1.Основные понятия трехфазной цепи…………………….………….... 68
3.2.Получение трехфазной системы ЭДС………………………………... 68
3.3. Схема соединения «звездой» в трехфазных цепях..…….…………… 71
3.4.Схема соединения «треугольником» в трехфазных цепях………….. 76
3.5.Мощность в трехфазных цепях……………………………………….. 78
3.5.1. Мощность трехфазной цепи при любом характере нагрузки. |
78 |
3.5.2.Измерение активной мощности в трехфазных цепях…………. 79
3.5.3.Коэффициент мощности и его технико-экономическое значе-
ние. Компенсация реактивной мощности…………………………………… 81
3.6.Примеры расчета трехфазной цепи…………………………………... 86
Контрольные вопросы .……………….……………………………………. 92
4.Нелинейные электрические цепи……………………………………….. 98
4.1.Основные понятия……………………………………………………... 98
4.2.Последовательное соединение нелинейных элементов……………... 99
4.3.Параллельное соединение нелинейных элементов………………….. 101
4.4. Статическое и динамическое сопротивления нелинейного элемента 102
4.5.Цепи с нелинейными двухполюсниками…………………………….. 103
4.6.Нелинейные цепи переменного тока…………………………………. 104
4.7.Цепи с нелинейными трех- и четырехполюсниками………………... 107
4.7.1.Основные понятия о трех- и четырехполюсниках…………...... 107
4.7.2.Уравнения четырехполюсника………………………………...... 108
4.7.3.Расчет режима работы трехполюсника в цепи постоянного
тока……………………………………………………………………………... 111 4.7.4. Расчет режима работы трехполюсника для переменных составляющих напряжений и токов……………………………………………. 112
Контрольные вопросы ………………………………………….………….. 113
5.Магнитные цепи…………………………………………………………... 117
5.1.Магнитное поле и его параметры…………………………………….. 117
5.2.Закон полного тока…………………………………………………….. 119
5.3.Циклическое перемагничивание…………………………………….... 120
5.4.Свойства магнитных цепей……………………………………………. 123
5.5.Пример расчета магнитной цепи…………………………………….... 128
Контрольные вопросы ……………………………………………………... 130
6.Трансформаторы………………………………………………………….. 134
6.1.Принцип действия трансформатора…………………………………. 134
6.2.Работа трансформатора в режиме холостого хода………………….. 135
6.3.Работа трансформатора с нагрузкой…………………………………. 136
6.4.Режим опыта короткого замыкания трансформатора…………......... 137
6.5.Трехфазные трансформаторы………………………………………... 138
6.6.Коэффициент полезного действия трансформатора………………... 139
Контрольные вопросы …………………………………………………….. 139
7.Асинхронные двигатели………………………………………………….. 144
7.1.Основные понятия…………………………………………………….. 144
7.2.Устройство трехфазного асинхронного двигателя…………………. 144
4