Материал: Osnovy_teorii_tsepey_post_i_perem_toka_2012

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

А. Ю. ТЭТТЭР, А. В. ПОНОМАРЕВ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ОМСК 2012

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения

А. Ю. Тэттэр, А. В. Пономарев

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Учебное пособие

Допущено УМО вузов России по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 140400 – «Электроэнергетика и электротехника»

Омск 2012 1

УДК 621.3(075.8) ББК 31.211я73

T96

Тэттэр А. Ю. Основы теории цепей постоянного и переменного тока:

Учебное пособие / А. Ю. Тэттэр, А. В. Пономарев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. 143 с.

Пособие содержит элементы теории, демонстрационные примеры и задачи для самостоятельного решения по разделу «Основы теории цепей постоянного и переменного тока» дисциплины «Теоретические основы электротехники».

Этот раздел обеспечивает первый этап изучения электромагнитных процессов в электрических цепях и затрагивает два класса электрических цепей: линейные электрические цепи с источниками постоянного напряжения (ЭДС) и тока, а также линейные электрические цепи с источниками синусоидального напряжения (ЭДС) и тока.

Подобные электрические цепи в широком разнообразии выступают в качестве самостоятельных объектов для исследования и как удобные для исследований схемы замещения различных электротехнических устройств.

При подготовке настоящего пособия использовались учебно-мето- дические разработки доктора технических наук, профессора В. Н. Зажирко.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 140400 – «Электроэнергетика и электротехника» и специальности 190901 – «Системы обеспечения движения поездов».

Библиогр.: 6 назв. Табл. 3. Рис. 93. Прил. 3.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Н. Горюнов; доктор техн. наук, профессор А. П. Попов; доктор техн. наук, профессор В. Д. Авилов.

С Омский гос. университет путей сообщения, 2012

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение .....................................................................................................................

6

1. Электрические цепи и их параметры ..................................................................

7

1.1. Схемы замещения и виды электрических цепей ........................................

7

1.2. Элементы электрических цепей ...................................................................

9

1.2.1. Пассивные элементы электрических цепей .............................................

9

1.2.2. Активные элементы электрических цепей ............................................

13

1.3. Режимы электрических цепей ....................................................................

15

2. Расчет электрических цепей постоянного тока ................................................

16

2.1. Законы Кирхгофа .........................................................................................

19

2.1.1. Последовательность определения токов ветвей по законам

 

Кирхгофа ..................................................................................................................

20

2.2. Метод контурных токов ..............................................................................

21

2.2.1. Последовательность определения токов ветвей методом кон-

 

турных токов ............................................................................................................

22

2.3. Метод узловых потенциалов ......................................................................

23

2.3.1. Последовательность определения токов ветвей методом узло-

 

вых потенциалов ......................................................................................................

25

2.4. Метод активного двухполюсника (эквивалентного источника

 

или генератора) ........................................................................................................

26

2.5. Баланс мощностей .......................................................................................

29

2.6. Преобразования электрических цепей ......................................................

29

2.6.1. Эквивалентные преобразования соединений звездой и треу-

 

гольником .................................................................................................................

30

2.6.2. Преобразования параллельного соединения ветвей с источ-

 

никами ЭДС .............................................................................................................

31

2.7. Примеры расчета электрических цепей постоянного тока .....................

32

2.7.1. Применение законов Кирхгофа ...............................................................

32

2.7.2. Метод контурных токов ...........................................................................

33

2.7.3. Метод узловых потенциалов ...................................................................

36

2.7.4. Метод активного двухполюсника (эквивалентного источника) ...........

37

2.7.5. Преобразование электрических цепей ...................................................

39

2.7.6. Построение потенциальной диаграммы .................................................

41

2.8. Задачи для самостоятельного решения .....................................................

43

3

2.8.1. Определение напряжений, токов и сопротивлений в простей-

 

ших цепях .................................................................................................................

43

2.8.2. Определение входного сопротивления ..................................................

47

2.8.3. Определение напряжения на участке цепи ............................................

51

2.8.4. Методы расчета ........................................................................................

55

3. Линейные электрические цепи с источниками синусоидальных

 

напряжений и токов («цепи синусоидального тока») .........................................

58

3.1. Синусоидальные напряжение, ток и ЭДС ................................................

58

3.2. Синусоидальные режимы простейших электрических цепей ................

60

3.3. Основы комплексного (символического) метода расчета элек-

 

трических цепей синусоидального тока ...............................................................

68

3.4. Действующие значения синусоидальных напряжения и тока ................

73

3.5. Комплексные соотношения для трехэлементных электричес-

 

ких цепей ..................................................................................................................

75

3.6. Особенности применения комплексного метода для исследова-

 

ния разветвленных электрических цепей .............................................................

81

3.7. Виды мощности в электротехнике ............................................................

84

3.7.1. Мгновенная мощность .............................................................................

84

3.7.2. Активная мощность ..................................................................................

86

3.7.3. Реактивная мощность ...............................................................................

88

3.7.4. Мощность в комплексной форме, или комплексная мощность...........

89

3.7.5. Баланс мощностей ....................................................................................

90

3.8. Пример расчета разветвленной цепи синусоидального тока ..................

91

3.9. Задачи для самостоятельного решения .....................................................

98

3.10. Электрические цепи синусоидального тока с магнитно (индук-

 

тивно)-связанными элементами ...........................................................................

100

3.10.1. Согласное и встречное включение магнитно-связанных ка-

 

тушек ........................................................................................................................

100

3.10.2. Магнитно-связанные цепи без электрической связи ........................

104

3.10.3. Особенности расчета разветвленных цепей с магнитно-свя-

 

занными элементами .............................................................................................

107

3.10.4. Примеры расчета электрических цепей с магнитно-свя-

 

занными элементами .............................................................................................

109

4