- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины «Электротехника и электроника. Ч. 1»
- •2.6. Рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект
- •ВВЕДЕНИЕ
- •РАЗДЕЛ 1. Основы теории электрических цепей
- •1. Электрическая цепь и ее характеристики
- •1.1. Определение цепи
- •1.2. Графическое изображение электрической цепи и ее элементов
- •1.3. О направлениях действия ЭДС, токов и напряжений
- •1.4. Законы электрических цепей
- •1.5. Параметры электрических цепей
- •1.6. Идеальные элементы электрической цепи
- •2. Цепи постоянного тока
- •2.1. Некоторые особенности цепей постоянного тока
- •2.2. Закон Ома и законы Кирхгофа для цепей постоянного тока
- •2.3. Мощность цепи постоянного тока
- •2.4. Расчет простых цепей постоянного тока
- •2.6. Баланс мощностей цепи постоянного тока
- •3. Цепи синусоидального тока
- •3.1. Основные понятия о синусоидальных процессах
- •3.2. Аналитическая запись синусоидальных токов и напряжений
- •3.5. Закон Кирхгофа в векторной форме записи
- •3.7. Действующие значения синусоидальных токов и напряжений
- •3.8. Элементы в цепи синусоидального тока
- •3.10. Цепь с последовательным соединением R, L, C
- •3.11. Цепь с параллельным соединением R, L и C
- •3.14. Понятие о двухполюсниках и об эквивалентных цепях
- •РАЗДЕЛ 2. Методы расчета электрических цепей
- •4.1. Введение. Основы метода
- •4.2. Комплексные токи и напряжения
- •4.3. Комплексное сопротивление и комплексная проводимость
- •4.4. Комплексная мощность
- •4.5. Законы Кирхгофа в комплексной форме записи
- •4.6. Аналогия с цепями постоянного тока
- •5. Методы расчета сложных цепей синусоидального тока
- •5.1. Введение
- •5.2. Метод контурных токов
- •5.3. Метод узловых напряжений (узловых потенциалов)
- •5.4. Метод эквивалентного источника
- •5.5. Метод наложения
- •5.6. Баланс мощностей цепи синусоидального тока
- •РАЗДЕЛ 3. Резонанс, индуктивно связанные цепи и трехфазные цепи
- •6. Резонансные явления. Индуктивно связанные цепи
- •6.1. Резонансные явления
- •6.3. Резонанс в параллельной цепи из элементов R, L,C (резонанс токов)
- •6.5. Цепь с трансформаторной связью между катушками
- •7. Трехфазные электрические цепи
- •7.1. Введение
- •7.2. Соединение трехфазной цепи звездой
- •7.3. Соединение трехфазной цепи треугольником
- •7.4. Расчет трехфазных цепей
- •7.5. Мощность трехфазной цепи
- •РАЗДЕЛ 4 Несинусоидальные токи, напряжения и переходные процессы
- •8.1. Общие положения
- •8.4. Мощность в цепи при несинусоидальных токе и напряжении
- •8.5. Расчет линейных цепей с несинусоидальными ЭДС
- •9.1. Общие положения
- •9.2. Законы коммутации. Начальные условия
- •РАЗДЕЛ 5. Нелинейные электрические и магнитные цепи
- •10. Нелинейные электрические и магнитные цепи постоянного тока
- •10.1. Нелинейные электрические цепи. Общие положения
- •10.2. Нелинейные сопротивления
- •10.3. Нелинейные свойства ферромагнитных материалов
- •10.4. Нелинейная индуктивность
- •10.5. Нелинейная емкость
- •10.6. Нелинейные электрические цепи постоянного тока
- •10.8. Магнитные цепи с постоянным магнитным потоком
- •11. Нелинейные цепи переменного тока
- •РАЗДЕЛ 6. Электрические машины
- •12. Трансформаторы
- •12.1. Назначение и принцип действия
- •12.2. Холостой ход трансформатора
- •12.3. Нагрузка трансформатора
- •12.4. Схема замещения
- •12.5. Режим холостого хода
- •12.6. Режим короткого замыкания
- •12.7. Внешняя характеристика трансформатора
- •12.8. КПД трансформатора
- •13. АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
- •13.1. Общие вопросы теории электрических машин
- •13.2. Классификация электрических машин
- •13.4. Скольжение и его влияние на параметры ротора
- •13.5. Механическая мощность асинхронного двигателя
- •13.9. Пуск асинхронных двигателей
- •14. Cинхронные машины
- •14.1. Устройство и принцип действия
- •14.2. Характеристика холостого хода
- •14.3. Внешние характеристики синхронного генератора
- •14.4. Включение синхронного генератора на параллельную работу
- •14.5. Пуск в ход синхронных двигателей
- •14.6. Синхронные компенсаторы
- •15. Машины постоянного тока
- •15.1. Конструктивные особенности машин постоянного тока
- •15.2. Классификация по способу возбуждения
- •15.3. Генераторы постоянного тока
- •15.4. Двигатели постоянного тока
- •15.5. Пуск двигателей постоянного тока
- •15.7. Пример решения задачи
- •РАЗДЕЛ 7. Электрические измерения и приборы
- •16. Электрические измерения и приборы
- •16.1. Общие сведения об электрических измерениях
- •16.2. Эталоны единиц электрических величин
- •16.3. Измерительные приборы
- •16.4. Измерение напряжения переменного тока
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •ГЛОССАРИЙ
- •3.4. Лабораторные работы
- •Общие указания
- •3.5. Практические занятия
- •Общие указания
- •4. БЛОК КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
- •Общие указания
- •ЗАДАЧА 1
- •ЗАДАЧА 2
- •ЗАДАЧА 3
- •ЗАДАЧА 4
- •ЗАДАЧА 5
- •ЗАДАЧА 6
- •ЗАДАЧА 7
- •ЗАДАЧА 8
- •ЗАДАЧА 9
- •4.2. Текущий контроль (вопросы для самопроверки, тестовые задания)
- •Тема 1. Репетиционный тест 1
- •Тема 1. Тест 1
- •Тема 2. Репетиционный тест 2
- •Тема 2. Тест 2
- •Тема 3. Репетиционный тест 3
- •Тема 3. Тест 3
- •Тема 4. Репетиционный тест 4
- •Тема 4. Тест 4
- •Тема 5. Репетиционный тест 5
- •Тема 5. Тест 5
- •Тема 6. Тест 6
- •Тема 7. Репетиционный тест 7
- •Тема 7. Тест 3.7
- •Тема 8. Тест 8.
- •Тема 9. Тест 9
- •Тема 10. Репетиционный тест 10
- •Тема 10 Тест 10
- •Тема 11. Тест 11
- •Тема 12. Тест 12
- •Тема 13. Тест 13
- •Тема 14. Тест 14
- •Тема 15. Тест 15
- •Тема 16. Тест 16
Действующие значения токов во всех трех фазах цепи одинаковы и составляют Iф = 10 А. Векторы этих токов образуют симметричную систему, и их сумма, определяющая ток в нейтральном проводе I N , в соответствии с форму-
лой (7.3,а) равна нулю. Следовательно, при симметричном режиме работы нейтральный провод для нормальной работы цепи не нужен.
6. Векторная диаграмма токов и напряжений исследуемой цепи представлена на рис. 7.7 в двух вариантах.
В первом варианте (рис. 7.7,а) все векторы исходят из начала координат комплексной плоскости. Во втором варианте (рис. 7.7,б) векторы линейных напряжений перенесены параллельно самим себе так, чтобы они расположились между концами соответствующих векторов фазных напряжений и образовали равносторонний треугольник.
Из этой диаграммы видно, что при симметричном режиме работы достаточно рассчитать токи и напряжения только одной из фаз цепи, например фазы А. Токи и напряжения остальных двух фаз будут такими же по действующему
значению, но сдвинуты относительно фазы А по фазе на 120 . |
|
|||||||||||||||||
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
100В |
10А |
|
|
|||||||||
|
+1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
U AB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U AB |
|
|
|
|
|
|
ЕA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U A ЕА |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UС ЕС |
|
|
|
|
||||
+j1 IC |
|
|
|
|
I А |
|
U BС |
|
|
|
|
|
0 |
I А |
|
|
||
0 |
|
|
|
UСA |
|
|
U B ЕВ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IC |
I B |
||
ЕС |
|
|
|
|
B |
Е |
В |
|
|
|
|
|
U BС |
|||||
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UСA
Рис. 7.7
7.5. Мощность трехфазной цепи
Комплексная мощность трехфазной цепи равна сумме комплексных мощностей всех трех ее фаз:
~ |
~ ~ ~ |
, |
(7.8) |
S3ф SA SB SC |
120
~ |
|
U |
|
|
* |
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
I A S |
|
|
e |
A P |
|
jQ |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
S |
A |
A |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
~ |
U |
|
* |
|
|
|
e |
j |
|
jQ |
; |
~ |
U |
|
* |
|
e |
j |
jQ . |
||||||
S |
B |
B |
I B S |
B |
|
B P |
|
S |
C |
C |
I C S |
C |
C P |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
B |
|
|
|
|
C |
C |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
* |
|
, |
|
* |
|
* |
комплексные токи, сопряженные соответствующим |
||||||||||||
|
|
|
|
Здесь I A |
|
I |
B и I C |
комплексным токам фаз I A , I B и IC . С учетом формулы (7.8) для комплексной мощности трехфазной цепи получаем
~ |
Pф PA PB PC и Qф QA QB QC. (7.9) |
S3ф Pф j Qф , где |
В частном случае, при симметричном режиме работы трехфазной цепи имеем P3ф 3Pф; Q3ф 3Qф; Sф UфIф Pф2 Qф2 . С учетом формул (7.5) и (7.7) получаем для соединения приемников как звездой, так и треугольником:
P3ф 3U лI л cos ; Q3ф 3U лI л sin ; S3ф 3U лI л P3ф 2 Q3ф 2 .
Вопросы для самопроверки
1) |
|
|
|
|
|
|
Дано: |
6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дано: |
|
|
IA |
|
A |
|
İ |
A |
= j10 A; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UФ = 120 В; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ХФ = 40 Ом; |
|||
İ |
|
|
İB = j20 A; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RФ = 30 Ом. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
İ |
|
|
İC = j10 A. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определите |
|||||
Определите показание амперметра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линейный |
||||||||
электромагнитной системы А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ток IЛ , |
А. |
|||||||
40 |
20 |
30 |
|
2 |
40 |
8 |
|
|
7 |
|
|
6 |
|
|
5 |
4 |
|||||||||
|
1. |
|
|
2. |
|
|
3. |
|
|
4. |
5. |
||||||||||||||
1. |
|
2. |
3. |
4. |
5. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) |
|
U |
|
Дано: |
7) |
|
|
Дано: |
|
|
V UCА |
|
|
|
|
|
UЛ = 380 В; |
||
|
|
UAB = j500 В; |
U |
|
|
R = 22 Ом. |
|||
|
|
|
UBC |
= j200В. |
|
|
|
||
|
|
|
|
A |
|
Определите |
|||
|
UBC |
Определите |
|
|
|
показание |
|
||
|
|
показание вольтметра, В. |
|
|
амперметра фазы C. |
||||
300 |
300 |
j500 |
j300 |
j200 |
5 |
10 |
15 |
20 |
33 |
1. |
2. |
3. |
4. |
5. |
1. |
2. |
3. |
4. |
5. |
3) |
|
|
Дано: |
8) |
|
|
Дано: |
|
|
|
|
|
UЛ = 660 В ; |
|
|
|
UЛ = 440 В; |
||
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
121 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ХФ |
ХФ |
|
|
|
|
|
IЛ = 17,3 А; |
|
|
|
|
|
|
|
|
ХФ = 38 Ом. |
|||
|
|
|
RAB =RBC = RCA. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Определите |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линейный ток |
|
Найдите сопротивление фазы R , Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
IЛ , ампер. |
||||||
10 |
17,3 |
22 |
38 |
66 |
|
|
0 |
|
10 |
|
17,3 |
20 |
34,6 |
||
1. |
2. |
3. |
4. |
5. |
|
|
|
1. |
|
|
2. |
|
3. |
4. |
5. |
4) |
|
|
Дано: |
|
|
9) |
|
|
|
|
|
|
Дано: |
|
|
|
|
|
UФ = 220 В; |
|
|
|
|
|
|
|
|
UЛ = 440 В; |
|||
|
|
|
Как соединить |
|
|
|
|
|
|
|
|
R = 22 Ом. |
|||
|
|
UЛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Определите |
||||
|
|
обмотки двига- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ток IBC |
|
||||
|
|
|
теля, чтобы на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
каждой обмотке было 380 В ? |
|
|
10 |
|
17,3 |
20 |
34,6 |
38 |
||||||
звездой, последов. треугол. параллел. |
|
|
1. |
|
|
2. |
|
3. |
4. |
5. |
|||||
1. |
|
2. |
3. |
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5) |
|
|
Дано: |
|
|
10) |
|
|
|
|
|
Дано: |
|||
|
|
|
UЛ = 380 В; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UЛ = 440 В; |
||
|
|
|
ZФ = (6 j8) Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
RФ = 44 Ом. |
|||
|
|
Определите актив- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определите |
|||
|
|
ную мощность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линейный ток |
|||
|
|
двигателя, кВт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IЛ , А. |
|
||
9,12 |
5,28 |
3,96 |
11,4 |
8,71 |
|
|
5 |
|
|
10 |
|
17,3 |
20 |
34,6 |
|
1. |
2. |
3. |
4. |
5. |
|
|
1. |
|
|
2. |
|
3. |
4. |
5. |
|
|
№ вопроса |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
№ правильного ответа |
1 |
4 |
5 |
3 |
5 |
4 |
2 |
1 |
4 |
5 |
|
|
122