Конспект лекцій з дисципліни Електротехніка
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ
Конспект лекцій
з дисципліни
Електротехніка
(для студентів неелектричних спеціальностей)Джерела напруги й струму
а) б)Схеми електричних ланцюгів
Для розрахунків електричні ланцюги зображують графічно у вигляді еквівалентних електричних схем заміщення, що показують з'єднання елементів і… Електричні ланцюги і відповідно їхні схеми мають вітки (гілки), вузли й… При розрахунку електричних ланцюгів і аналізі процесів, що відбуваються в них, задаються умовними позитивними…Енергія й потужність електричних ланцюгів
(1.1) Електроенергія витрачається на всіх ділянках ланцюга. Деяка її частина… (1.2)ЛЕКЦІЯ 2
ЕЛЕКТРИЧНІ ЛАНЦЮГИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
Основні поняття й визначення
Електричні ланцюги, у яких протікає постійний струм, називаються ланцюгами постійного струму. Електромагнітний стан таких ланцюгів у сталих режимах визначається значеннями ЕРС і опором або провідністю елементів. За цих умов у ланцюгах не виникає ЕРС самоіндукції і відсутні струми зсуву. Отже, опір індуктивності практично дорівнює нулеві, а опір ємності настільки великий, що ланцюг фактично розривається.
Основна задача розрахунку електричних ланцюгів постійного струму — це визначити сили струму при відомих ЕРС (напрузі) і параметрах ланцюгів або параметри ланцюгів при відомих ЕРС і силі струму. Всі інші величини однозначно визначаються через силу струму й параметри ланцюгів.
Основні закони електричних ланцюгів
Основними законами ланцюгів постійного струму є закон Ома і два закони Кірхгофа. Закон Ома.Закон Ома для замкнутого ланцюга, що складається з послідовно…Прості ланцюги й методи їхнього розрахунку
Звідси очевидно наступне: а) у нерозгалуженому ланцюзі при з'єднанні n опорів: , … тобто еквівалентний опір послідовно з'єднаних опорів дорівнює сумі цих опорів;Розрахунок ланцюгів оснований на перетворені трикутника опорів в еквівалентну зірку та навпаки
Трикутник опорів і відповідна йому зірка є еквівалентними, якщо у схемі, при всіх режимах її роботи, заміна одного з’єднання іншим не змінює струми в усіх інших ділянках і потенціали у вузлових точках.ЛЕКЦІЯ 3
СКЛАДНІ ЛАНЦЮГИ Й МЕТОДИ ЇХНЬОГО РОЗРАХУНКУ
Розрахунок складних ланцюгів роблять методами контурних струмів, накладення, вузлових потенціалів або еквівалентного генератора. Суть цих методів…Метод контурних струмів
Метод зводиться до розв’язання системи n = p – q + 1 рівнянь, складених за другим законом Кірхгофа для незалежних контурів ланцюга. У результаті… (3.1)Метод вузлових потенціалів
Метод зводиться до визначення потенціалів окремих вузлів складного електричного ланцюга шляхом розв’язання системи рівнянь, складених за першим… При написанні рівнянь один із вузлів приймають за опорний і потенціал його… Нехай будь-який лінійний ланцюг (рис. 3.3) має три вузли і п'ять віток. Виберемо довільно опорний вузол і позначимо…Метод еквівалентного генератора
Сутність його зводиться до заміщення будь-якого складного ланцюга, що впливає на будь яку його вітку, еквівалентним генератором, або, що те ж саме,…ЕЛЕКТРИЧНІ ЛАНЦЮГИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМІННОГО СТРУМУ
Основні поняття й визначення
Діючі й середні значення перемінного струму та напруги
При розгляді синусоїдальних величин крім миттєвих і амплітудних значень застосовують ще діючі й середні значення. Діючим значенням сили перемінного струму називають його середньоквадратичне… Відповідно до закону Джоуля - Ленца кількість теплоти, що виділяється постійним струмом силою I й перемінним струмом,…Векторні і часові діаграми
Сукупність декількох векторів, що зображують синусоїдальні величини однакової частоти і побудовані з дотриманням правильного їхнього орієнтування…Параметри й закони ланцюгів перемінного струму
Опір r (R) перемінному струмові називається активним. Він більше опору постійному струмові, званого звичайно омічним. Розходження між активним і… Активний опір визначається виразом: , (4.8)Нерозгалужені ланцюги перемінного струму
Ланцюг з активним опором.Ланцюг перемінного струму з активним опором зображений на рис. 4.4, а. При синусоїдальній напрузі в ланцюзі і=Uт sin… i = і/r = (Um/r) ·sin ωt = Im ·sin ωt, … де Iт = Um / r — амплітуда сили струму.ВПЛИВ АКТИВНОГО ОПОРУ, ІНДУКТИВНОСТІ ТА ЄМНОСТІ НА ПАРАМЕТРИ ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА
Ланцюг з активним опором і індуктивністю
Якщо по ланцюгу протікає синусоїдальний струм i=Im sin ωt, то, як…Ланцюг із паралельним з'єднанням елементів
Ланцюг, що складається з елементів активного опору r, індуктивності L і ємності С, з'єднаних паралельно, зображена на рис. 5.5, а. а) б) в)Змішане з'єднання приймачів
Будь-який приймач електроенергії практично може мати два або три параметри одночасно. На рис. 5.6, а представлений ланцюг із двох паралельних віток, одна з яких містить активний опір і індуктивність, а інша – активний опір і ємність. Якщо в такий ланцюг подати синусоїдальну напругу u = Um·sinωt, то сили струмів у паралельних вітках будуть відповідно дорівнювати:
i1 = I1m ·sin (ωt –φ1); i2 = I2m ·sin (ωt - φ2 ).
Діючі значення сил струмів визначаються за законом Ома. Складова і повна сила струму нерозгалуженої частини ланцюга відповідно запишуться у такий спосіб:
а) б)
Рис. 5.6. Розгалужений ланцюг і його векторна діаграма
Лекція 6
Символічний метод розрахунку електричних
Ланцюгів
Відомо, що комплексне число може бути записане в трьох основних формах — алгебраїчній, тригонометричній і показовій: (6.1)ЛЕКЦІЯ 7
РЕЗОНАНСНІ ЯВИЩА У ЛАНЦЮГАХ змінного СТРУМУ
Основні поняття й визначення
Під резонансом розуміють явища в ланцюгах перемінного струму, що містять елементи індуктивності і ємності, при якому реактивний опір або реактивна провідність дорівнюють нулеві. Резонанс, що виникає при послідовному з'єднанні елементів індуктивності і ємності, називають резонансом напруг, а при рівнобіжному з'єднанні – резонансом струмів. Ці явища в ланцюгах обумовлені взаємним перетворенням енергії електричного й магнітного полів.
Резонансні ланцюги широко застосовуються в електротехніці, вони є невід'ємною частиною ряду радіотехнічних пристроїв і часто використовуються в автоматиці й телемеханіці. Однак у ряді випадків явища резонансу небажані. Виникаючі, наприклад, в електричних ланцюгах і системах, вони можуть викликати перенапруги в окремих елементах, пробій ізоляцій та інші аномальні явища,
Резонанс напруг
а) б)Резонанс струмів
Розглянемо найпростіший випадок паралельного з'єднання елементів із r,L і C (рис. 7.2, а). У такому ланцюзі резонанс струмів I настає за умови: … де — резонансна частота.ЛЕКЦІЯ 8
ТРИФАЗНІ ЕЛЕКТРИЧНІ ЛАНЦЮГИ
Основні поняття й визначення
Сукупність ЕРС чи напруг, що діють у трифазному ланцюзі, називається трифазною системою ЕРС чи напруг. Сукупність струмів, що протікають у… Симетричною називається трифазна система ЕРС, чи напруг або струмів, у якій… Трифазний струм можна одержати від трифазного генератора. Якщо ротор генератора обертати з постійною частотою, то в…З'єднання фаз трифазних ланцюгів
З'єднання зіркою. Під з'єднанням зіркою розуміють таке з'єднання фаз генератора чи споживача, при якому кінці усіх фаз з'єднуються в загальну… Напруги на затисках фаз чи генератора споживача називаються фазними (Uф), а… Установимо співвідношення між фазними й лінійними величинами при з'єднанні зіркою. Зі схеми, зображеної на рис. 8.2,…Потужність трифазних ланцюгів
Активна потужність трифазної системи також дорівнює сумі активних потужностей… Якщо трифазна система симетрична, то усі фазні напруги, струми й кути відповідно рівні й, отже, активна потужність…Лекція 9
Розрахунки трифазних ланцюгів
Основною метою розрахунку трифазних ланцюгів, звичайно, є визначення сил струмів, напруг і потужностей у фазах споживача при відомих фазних чи лінійних напругах джерела. Може бути поставлена й зворотна задача. Трифазні ланцюги є ланцюгами синусоїдального струму, тому для їхнього розрахунку можна використовувати ті ж методи, що і для розрахунку однофазних ланцюгів.