Введение. 1. Электрические цепи постоянного тока

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И

ЭЛЕКТРОНИКА

Часть 1

Электротехника

Учебное пособие

Санкт-Петербург

Оглавление

Введение. 1

1. Электрические цепи постоянного тока. 3

1.1. Основные свойства и методы анализа электрических цепей. 3

1.1.1. Состав электрической цепи. 3

1.1.2. Электрические схемы, классификация и режимы работы.. 7

1.1.3. Исследование электрических цепей. 13

1.1.4. Расчёт электрической цепи при помощи уравнений Кирхгофа. 20

1.1.5. Метод контурных токов. 29

1.1.6. Метод наложения. 34

1.1.7. Метод узловых напряжений. 36

1.1.8. Нелинейная цепь постоянного тока. 38

1.2. Переходные процессы в линейных электрических цепях. 44

1.2.1. Основные понятия о переходных процессах, законы коммутации и начальные условия. 44

1.2.2. Классический метод исследования переходных процессов. 44

2. Электрические цепи переменного тока. 46

2.1. Однофазный синусоидальный ток. 46

2.1.1. Основные понятия о переменном токе. 46

2.1.2. Синусоидальный ток. 47

2.1.3. Среднее значение переменного тока и напряжения. 52

2.1.4. Действующее значение переменного тока и напряжения. 53

2.1.5.Векторные диаграммы переменного тока. 54

2.1.6. Представление переменного тока в символическом виде. 59

2.1.7. Цепи синусоидального тока, их состав и свойства. 62

2.1.8. Применение законов Кирхгофа для цепей переменного тока. 71

2.1.9. Мощность цепи переменного тока. 71

2.2. Трёхфазный ток. 73

2.2.1. Понятие о многофазных системах. 73

2.2.2. Соединение звездой. 76

2.2.3. Соединение треугольником.. 77

2.2.4. Мощность симметричной трёхфазной цепи. 79

Литература. 81

Введение

Электротехника – наука о техническом (т.е. практическом) использовании электрических и магнитных явлений. Можно выделить три основных направления электротехники, в которых используются эти явления:

– энергетическое – преобразование различных видов энергии природы в электрическую энергию и электрической энергии в другие виды энергии (тепловую, механическую, лучевую и т.д.);

– технологическое – превращение одних веществ в другие вещества;

– информационное – получение и передача информации.

Следовательно, электротехника – это область науки и техники, где используются электрические и магнитные явления для преобразования энергии, а также для получения и передачи информации.

Из всех видов энергии в природе электрическая энергия является наиболее универсальной. По сравнению с другими видами энергий она имеет ряд преимуществ:

– легко преобразуется в другие виды энергии – тепловую, механическую, химическую, лучистую;

– коэффициент полезного действия (КПД) электрических установок значительно выше КПД установок, работающих за счёт других видов энергии;

– легко транспортируется (передаётся по проводам на значительные расстояния);

– легко распределяется между различными потребителями;

– широкое применение её в промышленности и авиатранспортных предприятиях даёт возможность объединить много мелких и крупных электростанций в общую энергосистему.

Важный этап в развитии электротехники связан с созданием первого промышленного электромашинного генератора с самовозбуждением.

Электрификация – это широкое развитие производства электроэнергии и её внедрение во все области техники и быт человека. Начало электрификации было положено в трудах М.О. Доливо – Добровольского, который осуществил первую электропередачу с помощью трёхфазной цепи (Лауффен – Франкфурт, 1891 г., Германия). Сименс создал трёхфазный асинхронный двигатель и трансформатор.

На рубеже XIX и XX вв. электрический двигатель начал вытеснять паровую машину, процесс электрификации охватывает всё новые области производства: развиваются электрометаллургия, электротермия, электрохимия. Электрическая энергия широко используется в различных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту.

В настоящее время достигнуты значительные успехи в электрификации России. По производству электроэнергии Россия занимает ведущее место в Европе.

Электрическая энергия широко применяется на воздушных судах гражданской авиации. Повышение скорости, высоты, дальности и безопасности полётов современного воздушного судна в значительной степени зависит от уровня и качества его электрификации. Большую роль в безопасности полётов играет наземное электро-светотехническое оборудование аэропортов.

Электрические элементы авиационного оборудования обеспечивают надёжные полеты днём и ночью, при больших скоростях и больших высотах («слепой» полёт по радиотрассе, взлёт и посадку в сложных метеоусловиях, определение местонахождения воздушного судна, борьбу с обледенением и т.д.).

Эксплуатация современных воздушных судов была бы невозможна без широкого применения автоматизированных систем управления. Автоматизация процессов управления полётом любых воздушных судов немыслима без электрической энергии. Электрическая энергия используется для приведения в действие всех элементов устройств и оборудования воздушного судна (силовой установки, органов управления, систем связи, освещения, отопления, пилотажно – навигационного оборудования и т.д.), в то время как остальные виды энергии (гидравлическая, пневматическая, механическая, химическая) имеют лишь частичное применение.

Дисциплина «Электротехника» должна дать студентам Университета общие сведения, без которых они не смогут изучить и понять действие разнообразных электрических приборов и устройств бортового и наземного электрооборудования и в дальнейшем грамотно эксплуатировать их в различных службах аэропорта.