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