Слайд 1
Электротехника и электроника
Курец
Валерий
Исаакович
© 2008 Томский политехнический университет, кафедра ТОЭ, автор
                                                            
                                    
Курец Валерий Исаакович
                                                                    
                            							
							
							
						 
											
                            Слайд 2Литература
1.Демирчян К.С., Нейман Л.Р. и др.
Теоретические основы электротехники.
Том 1. М.:
                                                            
                                    
Энергия,2003г.
2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А. и др.
Основы теории цепей.
М.: Энергоатомиздат,
                                    1989г.
3. Бессонов Л.А.
Теоретические основы электротехники.
Электрические цепи. М.: Высшая школа, 1996г.
                                
                            							
														
						 
											
                            Слайд 34.Купцов А.М. Электротехника с элементами энергосбережения. Томск, издательство НТЛ, 2003г.
5.Касаткин
                                                            
                                    
А.С., Немцов А.В. 
Электротехника. Учебное пособие для вузов. М.Энергоатомиздат,1983.г.
6.Данилов И.А.,
                                    Иванов П.М.
Общая электротехника с основами электроники. М.Высшая школа, 2000г.
7.Лукутин А.В., Шандарова Е.Б. Электротехника и электроника. 
Томск. Изд. ТПУ, 2010г.
                                
                            							
														
						 
											
                            Слайд 4Изучаемые разделы
Законы электротехники.
Методы расчета электрических цепей постоянного и переменного тока
                                                            
                                    
в установившихся режимах, переходные процессы.
Электрические машины и аппараты.
Основы электроники.
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 5Электротехника – это наука, изучающая вопросы технического использования электромагнитных явлений
                                                            
                                    
и процессов во всех областях современной жизни.
Средствами электротехнических устройств решаются
                                    задачи выработки, трансформирования, передачи и распределения электроэнергии между потребителями.
Электрическая энергия вырабатывается генераторами, преобразующими различные виды энергии (тепловую, механическую, химическую, ветровую, света и др.) в электрическую.
                                
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 7Типы электростанций
Тепловые электростанции (ТЭС), источник энергии – тепло от сжигания
                                                            
                                    
угля, нефтепродуктов, газа.(69%)
 Гидроэлектростанции (ГЭС), источник энергии – энергия текущей
                                    воды.(18%)
Атомные электростанции (АЭС), источник энергии – распад радиоактивных элементов с выделением тепла. (13%) 
                                
                            							
														
						 
											
                            Слайд 8Параметры 
электрических 
цепей
                            							
														
						 
											
                            Слайд 9 Электрическая цепь – это
совокупность соединенных
проводниками источников
и приемников
электромагнитной энергии 
                            							
														
						 
											
                            Слайд 10Электрическая цепь 
служит для передачи,
распределения и
преобразования
электромагнитной энергии 
                            							
														
						 
											
                            Слайд 11Источники энергии преобразуют
различные виды энергии в
электромагнитную энергию
 аккумуляторы, электро-
машинные генераторы
                                                            
                                    
и
другие устройства 
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 12Накопители запасают и
затем отдают в цепь
электромагнитную энергию
 это индуктивные и
емкостные
                                                            
                                    
накопители  
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 13Потребители преобразуют
электромагнитную энергию
в другие виды энергии –
это нагреватели, лампы,
двигатели и
                                                            
                                    
другие
устройства  
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 14Свое назначение 
электрическая цепь 
выполняет при наличии в
ней электрического тока
и
                                                            
                                    
напряжения, т.е. когда цепь замкнута.  
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 16 Ток – это упорядоченное 
движение зарядов, равное
скорости их перемещения
через
                                                            
                                    
поперечное сечение
участка цепи
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 18 Для однозначного опреде-
ления тока за положитель-
ное направление достаточно
выбрать одно
                                                            
                                    
из двух его 
возможных направлений. 
В физике принято считать 
Направление
                                    тока от «+» к «-»
                                
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 20Напряжение равно энергии,
затрачиваемой на переме-
щение единицы заряда из
одной точки цепи
                                                            
                                    
в другую
точку и равно разности
потенциалов этих точек
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 22Положительное направление
напряжения связано с
принятым положительным
направлением тока,причем
ток течет от более высокого
потенциала
                                                            
                                    
(+) к более
низкому потенциалу (-)  
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 24Мощность характеризует
преобразование энергии
на участке цепи и равна
скорости изменения этой
энергии
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 26Если р>0 – то энергия
потребляется на данном
участке цепи, а если
                                                            
                                    
р
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 28Постоянные ток и напря-
жение неизменны во
времени и генерируются
источниками постоянного
тока и
                                                            
                                    
напряжения, напри-
мер: аккумуляторами,
генераторами и т.д.
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 30 Синусоидальные
(гармонические) 
ток и напряжение
                            							
														
						 
											
                            Слайд 31Синусоидальные токи и
напряжения генерируются
электромашинными генераторами
и наиболее распространены
в электроэнергетике, 
причем в
                                                            
                                    
России:
Гц - частота
Рад/С – угловая частота
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
											
											
                            Слайд 35Где:
Im и Um - максимальные
значения тока и напряжения
Ψu- начальная фаза
                                                            
                                    
напряжения (Град или Рад)
φ = ψu- ψi -  угол
                                    сдвига фаз между
напряжением и током (Град или Рад)
t- время (С)
                                
                            							
														
						 
											
                            Слайд 36Линейные элементы схем замещения
                            							
														
						 
											
                            Слайд 37 Для облегчения расчета 
и анализа реальных цепей
 их заменяют
                                                            
                                    
схемами 
замещения, составляемые
 из пассивных и
 активных элементов
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 38 Математическое описание
этих элементов отражает
реальные физические
процессы, происходящие
в электрических цепях 
                            							
														
						 
											
                            Слайд 39 Линейные схемы 
замещения составляются
из линейных пассивных
и активных элементов,
вольтамперные характе-
ристики
                                                            
                                    
которых линейны 
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 40Пассивные
линейные элементы
схем замещения
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 42 Резистивные элементы
необратимо преобразуют
электромагнитную энергию
в тепло, причем величина
сопротивления  R
                                                            
                                    
(Ом)
 постоянна
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 43 Вольтамперная
характеристика uR(i)
  
  0 
  uR
                                                            
                                    
i
     uR=R i
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 45 Индуктивные элементы
       запасают
электромагнитную
                                                            
                                    
энергию
WL    в магнитном поле,
причем величина индук-
тивности L
                                    (Гн) постоянна
                                
                            							
														
						 
											
											
											
                            Слайд 48  Емкостные элементы
   запасают
электромагнитную энергию
 WC 
                                                            
                                    
в электрическом поле,
причем величина емкости
С (Ф) постоянна
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 49 
Схема замещения конденсатора
 
R
C
                            							
														
						 
											
                            Слайд 50  Примечания
При постоянном токе индуктивный элемент - “закоротка”:
Так как
,
                                                            
                                    
то
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 51
2. При постоянном напряжении емкостный элемент - “разрыв”:
Так как
, то
                            							
														
						 
											
                            Слайд 52Активные линейные
элементы
схем замещения
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 54 Идеальный источник ЭДС e
характеризуется напряже-
нием u, которое не зависит
                                                            
                                    
от протекающего тока i,при-
чем сопротивление этого
источника равно нулю
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 55 Вольтамперная
характеристика u(i)
  
  0 
  u
                                                            
                                    
i
     
    
                                       u = e
                                
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 57Идеальный источник тока J
характеризуется током i, ко-
торый не зависит от
                                                            
                                    
его
 напряжения u, причем 
сопротивление его равно 
бесконечности 
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 58 Вольтамперная
характеристика u(i)
  
  0 
  u
                                                            
                                    
i
     
    i
                                    = J
                                
                            							
														
						 
											
                            Слайд 59 
Активные и пассивные элементы
применяются для составления
схем замещения реальных 
источников
                                                            
                                    
и приемников электромагнитной
энергии
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 60Например, схема замещения
аккумулятора:
E=UXX (I=0) 
J=IКЗ=E/RВН (U=0)
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 62 
Топологические понятия
применяются
при анализе и расчете
схем замещения электрических
цепей
                            							
														
						 
											
                            Слайд 63 Ветвь – это часть схемы,
содержащая элементы 
цепи, по которой
                                                            
                                    
течет
один ток 
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 64 Узел – это точка схемы,
к которой подходит 
не менее
                                                            
                                    
трех ветвей 
                                                                    
                            							
														
						 
											
                            Слайд 65 Контур – это замкнутая
часть схемы, образованная
 ее ветвями, причем
в
                                                            
                                    
элементарный контур
не входят другие контуры 
                                                                    
                            							
														
						 
											
											
                            Слайд 67Цепь постоянного тока
R1
R2
R3
R4
E
U1
U3
U4
U2
I2
I3
I1
                            							
														
						 
											
                            Слайд 68Топологический состав схемы
Количество ветвей - 3
Количество узлов - 2
Количество контуров
                                                            
                                    
- 3
Последовательно соединены – R3 и R4
Параллельно соединены – R2
                                    и R3, R4