Лекция 3. Электрический ток. Электрическое поле - раздел История, ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
Электрический Ток – Это Упорядоченное Движение Электрических ...
Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов.
Для возникновения электрического тока необходимо (рис. 3.1):
1) наличие свободных зарядов;
2) наличие электрического поля, за счет энергии которого положительные заряды перемещаются по полю, а отрицательные – против.
На рис. (3.1) Е – напряженность электрического поля (силовая характеристика электрического поля), численно равная силе, действующей со стороны электрического поля на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля:
. (3.1)
Единица напряженности электрического поля:
Для графического изображения электрического поля используют линии напряженности (силовые линии) электрического поля.
Линии напряженности – это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают по направлению с вектором напряженности электрического поля в данной точке (рис. 3.2).
За направление электрического тока принято движение положительных зарядов.
Основные характеристики электрического тока:
1) сила тока;
2) плотность тока.
Сила электрического тока – это количественная характеристика электрического тока, которая численно равна заряду, протекающему через поперечное сечение проводника в единицу времени, т. е.
или 
(3.2)
Единица силы тока: 
.
1А численно равен такому току, при котором через поперечное сечение проводника за 1 с протекает заряд равный 1 Кл.
В зависимости от силы тока электрический ток подразделяется:
а) постоянный 
; график представлен на рис. 3.3;
Рис. 3.3. График постоянного электрического тока
б) пульсирующий; меняет величину, но не меняет направление (рис. 3.4);
Рис. 3.4. График пульсирующего электрического тока
в) переменный; меняет величину и направление (рис. 3.5);
 синусоидальный ток
Рис. 3.5. Графики электрического тока
|
Плотность электрического тока – это физическая величина, определяемая силой электрического тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, расположенную перпендикулярно направлению тока.
, (3.3)
Единица плотности тока:
.
Потенциал электрического поля 
– это скалярная характеристика (энергетическая) электрического поля. Потенциал электрического поля φМ в некоторой точке М численно равен работе, которую совершает сила электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из точки М в бесконечно удаленную точку (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Потенциал электрического поля
, (3.4)
где (
;
) – скалярное произведение векторов и 
.
Численное значение потенциала определяется по формуле:
d
, (3.5)
где – вектор, характеризующий бесконечно малый участок пути, на котором 
можно считать постоянной.
Единица измерения потенциала: [φ] = В (Вольт).
Разностью потенциалов между двумя точками 1 и 2 называется физическая величина, численно равная работе сил электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2.
– предел суммы бесконечно малых величин. (3.6)
Все темы данного раздела:
Лекция 4. ЭДС источника электрической энергии. Напряжение
ЭДС источника электрической энергии численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда с отрицательного к положительному источнику полюса, т.
Постоянные и мгновенные значения тока, напряжения и ЭДС
Так как ток, напряжение, ЭДС могут быть постоянными и переменными, то для отражения этого факта используют различные обозначения.
Мгновенные значения тока, напряжения, ЭДС принято обознача
Лекция 5. Идеализированные элементы электрической цепи
Таблица 5.1
Идеализированные элементы электрической цепи
№
Название идеализированного элемента
Графическое изображение
Буквен
Характеристики переменного тока
Для однозначного описания процессов в электрической цепи необходимо знать не только значение величин, но и направление этих величин.
За направление тока принято движение по
Второй закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма падений напряжений в любом замкнутом контуре численно равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре:
Метод векторных диаграмм
Этот метод используется для лучшего понимания и наглядности представления процесса, изменяющегося по гармоническому закону.
Суть метода: переменные величины
Лекция 7. Действующее значение переменного тока. Связь между током и напряжением в элементах электрической цепи тока
Действующее значение переменного тока равно такому значению постоянного тока, которое за время, равное периоду переменного тока, выделяет в том же сопротивлении такое же количество
Активное сопротивление
Пусть имеется цепь переменного тока (рис. 7.3).
Индуктивность
Рис. 7.5. Электрическая цепь c индукт
Емкость
Рис. 7.7. Электрическая цепь с емкостью
Лекция 9. Мощность цепи переменного тока
Из определения разности потенциалов следует, что работа электрического поля по перемещению положительного заряда из точки А с потенциалом
Лекция 10. Трехфазные электрические цепи
Электрическая цепь, в которой действует одна ЭДС, называется однофазной.
Многофазные электрические цепи – это цепи, в которых имеются несколько ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относитель
Принцип действия синхронного генератора
При вращении ротора, его магнитное поле пересекает витки статора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС, смещенные относительно друг друга по фазе на 120° (рис. 10.1).
&nb
Связь линейного напряжения с фазным
Допустим, что рассматривается симметричная трехфазная система, т.е.
Связь линейного и фазного тока
Рассмотрим часть приведенной схемы (рис.10.4), относящейся к фазе А.
Из рисунка следует, что IАФ=IА. Аналогично IВФ= IВ, IСФ= IС
Мощность в трехфазных цепях переменного тока
Активная мощность трехфазного симметричного приемника электрической энергии состоит из трех составляющих
Принцип действия трансформатора
При подключении первичной обмотки на напряжение u1в обмотке возникает переменный ток i1, который создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф1. Этот магнитный
Коэффициент трансформации трансформатора
Из теории трансформаторов следует, что U1 ≈ E1.
Поделим выражения (11.2) на (11.3):
Саморегулирование магнитного потока трансформатором
При эксплуатации трансформатора в системах электроснабжения выполняется следующие условия :
ƒ = const, U1 = const.
Отклонение напряжения
Трехфазные силовые трансформаторы
Подразделяются:
· на групповые;
· трехстержневые.
Групповые трансформаторы – это трансформаторы с отдельным для каждой фазы сердечником (рис .11.3).
Энергетическая диаграмма трансформатора
Рассмотрим однофазный двухобмоточный трансформатор.
Зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки
Для описания этой зависимости вводится понятие – коэффициента загрузки трансформатора, который определяется по формуле
Лекция 13. Электрические машины
Электрические машины – это электротехнические устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии в механическую (двигатель), или механической в электрическую (генератор).
Лекция 14. Устройство машин переменного тока
Из законов Ампера и Фарадея следует, что в основу принципа действия любой электрической машины упрощенно могут быть положены эти законы. Из них следует, что в любой электрической машине должна быть
Электрические машины переменного тока
К электрическим машинам переменного тока относятся синхронные и асинхронные машины.
Синхронные машины – это электрические машины, в которых вращающееся магнитное поле статора и ротор
Конструктивное исполнение электрических машин переменного тока
Статор электрических машин переменного тока несет на себе двух- или трехфазную обмотку, которая подключается соответственно к двух- или трехфазной сети переменного тока. Назначение
Конструкция роторов электрических машин переменного тока
Отличаются электрические машины переменного тока в основном конструкцией исполнения ротора.
Роторы синхронных машин выполняются из электротехнической стали и подразделяются
Роторы асинхронных машин
Короткозамкнутый ротор набирается из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга. В пазах находится обмотка. Если выполнить сечение перпендикулярно к оси ротора, то получается сле
Лекция 15. Принцип действия асинхронного двигателя
При подключении обмотки статора к сети переменного тока в статоре практически мгновенно возникает вращающееся магнитное поле.
Однофазный асинхронный двигатель
Рассмотрим электрическую схему однофазного асинхронного двигателя с одной обмоткой на статоре. Однофазный асинхронный двигатель – это асинхронный двигатель, подключенный к однофазной сети переменно
Лекция 16. Электрические машины постоянного тока
Машина постоянного тока – это электротехническое устройство представляющее собой, объединенные в единую конструкцию синхронную машину (СМ) и коммутатор (К).
Коммутатор – элемент электричес
Принцип действия генератора постоянного тока
При вращении якоря со скоростью ω от какого-либо внешнего устройства в проводниках по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, а так как обмотка замкнута на нагрузку, то по ней течет то
Лекция 17. Машины постоянного тока
Вентильный генератор постоянного тока
Принцип действия. При вращении индуктора в проводниках обмотки якоря по зако
Лекция 18. ЭДС обмотки якоря
Число полюсов индуктора равно четырем. Вводится р – число пар полюсов. Для этого статора р = 2, а 2р = 4;
Регулирование скорости двигателя постоянного тока
1. Уравнение баланса напряжений в цепи якоря (см. (17.10) имеет вид
Ея = Uс – Iя(Rд + Rп + Rя), (18.1)
При работе
Якорный способ
Пусть UС меняется следующим образом: (уменьшаем напряжение), так как при
Полюсное регулирование
Пусть Ф изменяется согласно неравенству ФНОМ > Ф1 > Ф2. из уравнения следует, что при уменьшении Ф, коэффициенты А и В увеличиваются, а IП=const. Т
Реостатное регулирование
Пусть RД изменяется следующим образом: RД НАЧ<RД1<RД2 , RД НАЧ = 0. Из уравнения (18.10) следует, что при изменении RД коэффи
Лекция 20. Измерительные трансформаторы тока и напряжения
Измерительные трансформаторы тока и напряжения используются для преобразования и передачи электрических сигналов из первичной (силовой) цепи во вторичную (слаботочную) цепь. В результате цепи перви
Трансформатора тока
Трансформатор тока (рис. 19.1) состоит из сердечника, выполненного из высококачественной листовой электротехнической стали, первичной обмотки с числом витков W1, вторично
Особенности эксплуатации трансформаторов тока
Известно, что у силовых трансформаторов существует свойство саморегулирования магнитного потока сердечника Фс (рис. 19.2), иначе можно записать
Фс = Ф1 – Ф
Измерительные трансформаторы напряжения
Трансформаторы напряжения применяются для питания обмотки вольтметра и реле в устройствах переменного тока при напряжении U ≥ 380В. Трансформатор напряжения состоит из сердечн
Лекция 21. Системы электроснабжения. Определения, терминология.
Электроустановками – называются электрические машины, линии и вспомогательное оборудование (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенные для прои
Принцип построения систем электроснабжения
Построение систем электроснабжения осуществляется по ряду основных принципов. Эти принципы можно сгруппировать, или сформулировать следующим образом:
1. Максимальное приближение источника
Лекция 23. Основные термины и понятия в области энергосбережения
Энергосбережение – это:
1) подъем производства;
2) увеличение доходов населения;
3) охрана окружающей среды.
В Рос
Лекция 24. Основные мероприятия и принципы энергосбережения
1. Энергетическая паспортизация всех предприятии независимо от форм собственности. Наличие энергетического паспорта позволяет сократить затраты на оплату энергоресурсов практически
При энергосбережении
Стоимость энергоресурсов складывается на предприятии из платы за электрическую, тепловую энергию и топлива прямого использования. В ряде случаев сюда относят сжатый воздух, пар и т.
Лекция 25. Уравнение Максвелла. Вихревое электрическое поле.
Из закона Фарадея:
, (23.1)
следует, что изменение
Ток смещения
3. Всякое изменение электрического поля вызывает появление в окружающем пространстве вихревого магнитного поля.
4. Так как источником магнитного поля является электрический ток, то перемен
Особенности тока смещения
Рассмотрим электрическую цепь переменного тока:
Рис. 23.1 - Элект
Лекция 26. Закон изменения напряжения на обкладках конденсатора
; (24.1)
Напряженность электрического поля внутри конденсатора
, (24.5)
где
Лекция 28. Компенсация реактивной мощности
Вопрос о компенсации реактивной мощности является одним из основных вопросов, решаемых как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации систем промышленного электроснабжения, и включае
Цели и задачи дисциплины
Данная дисциплина призвана подтвердить правильность выбора студентами своей будущей профессии, пробудить интерес к изучению других дисциплин связанных с электричеством, электротехникой, электроэнер
Рекомендуется для удобства работы распечатать этот материал
Для подготовки к сдаче экзамена и зачета необходимо:
1. Уметь ответить на контрольные вопросы, (см. файл «Контрольные вопросы»). Для подготовки ответов на контрольные вопр
Рекомендации для сдачи зачета и экзамена
Для стимулирования систематической работы студентов в течении
семестра обучение на 1 курсе проводится по модульно-рейтинговой системе.
Основные моменты такой методики изложены в д
СЕМЕСТР
1 неделя рубежного контроля 12-17 октября:
Практическая работа (дополнительная) (2,4 балла)
а) посе
СЕМЕСТР
1 неделя рубежного контроля 15-20 марта:
Практическая работа (дополнительная) (2,4 балла)
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10
1. Саморегулирование магнитного потока трансформатора. (Л.12 фор.11.15 стр.41,см.также фор. 11.1-11.11 стр.39-40)
2. Определение напряженности электрического поля. Потенциал
элект
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 25
1. Связь между током и напряжением на индуктивности. (Л.7 рис.7.5-7.6 фор.7.19-7.27 стр.24-25,знать 2-ой закон Кирхгофа Л.6 фор.6.2 рис.6.3 стр.17-18, закон Фарадея Л.13 фор. 12.7-12.9)
2.
Технические средства обучения и контроля.
5.1.1 Использование учебных плакатов. Плакаты:
1. Электрическое сопротивление.
2. Последовательное соединение резистора и конденсатора.
3. Последовательное соединение рез
или 
Новости и инфо для студентов