Основы электротехники конспект лекций и примеры расчета

Примеры решения задач по математике Информатика Электротехника Энергетика Решение задач по ядерной физике Курс лекций и задач по физике Cопротивление материалов
Математика
Дифференциальные уравнения
Примеры и задачи
Информатика
Компьютерные сети
Новые возможности Flash
Cопротивление материалов
Теоретическая механика
Электротехника
Лабораторная работа
Изучение цепи переменного тока
Конспект лекций
Методы расчета и анализа
электрических цепей
Переходные процессы
Схемотехника
Графические и аналитические
методы расчета
Ядерная физика
Законы радиоактивного распада
Ядерная и нейтронная физика
Деление и синтез ядер
Курс лекций и задач по физике
Квантовая механика
Техническая термодинамика
Физика электромагнитных
взаимодействий
Энергетика
Атомная энергетика
Опыт эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах
Принципы энергетической безопасности
Резервы урана
Программа развития ядерной энергетики
Программа развития АЭС до 2050 г
Гидроэлектростанции
Эволюция ядерных арсеналов
Ядерная индустрия
Реакторы на тепловых нейтрона
Крупные аварии на АЭС
Ядерно-энергетические комплексы
Атомная энергетика в мире
Перспективы развития атомной энергетики
Энергетическая  безопасность
Физические основы ядерной индустрии
Радиоактивность
Бета-излучение
Фотонное излучение
Гамма-излучение
Радиация проникающая
 

Электромагнитные процессы, протекающие в электротехнических устройствах, как правило, достаточно сложны. Однако во многих случаях, их основные характеристики можно описать с помощью таких интегральных понятий, как: напряжение, ток, электродвижущая сила (ЭДС).

Условное графическое изображение резистора

Условное графическое изображение катушки индуктивности

Условное графическое изображение конденсатора

Свойства источника электрической энергии описываются ВАХ , называемой внешней характеристикой источника

Электрическая цепь характеризуется совокупностью элементов, из которых она состоит, и способом их соединения. Соединение элементов электрической цепи наглядно отображается ее схемой

Обычно первый закон Кирхгофа записывается для узлов схемы, но, строго говоря, он справедлив не только для узлов, но и для любой замкнутой поверхности

Контурная матрица (матрица контуров) – это таблица коэффициентов уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа.

Матрица сечений – это таблица коэффициентов уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа для сечений. Ее строки соответствуют сечениям, а столбцы – ветвям графа.

Представление синусоидальных величин с помощью векторов и комплексных чисел

Значение периодического тока, равное такому значению постоянного тока, который за время одного периода произведет тот же самый тепловой или электродинамический эффект, что и периодический ток, называют действующим значением периодического тока

Синусоидальные токи и напряжения можно изобразить графически, записать при помощи уравнений с тригонометрическими функциями, представить в виде векторов на декартовой плоскости или комплексными числами.

На декартовой плоскости из начала координат проводят векторы, равные по модулю амплитудным значениям синусоидальных величин, и вращают эти векторы против часовой стрелки Геометрические операции с векторами можно заменить алгебраическими операциями с комплексными числами, что существенно повышает точность получаемых результатов.

Действующее значение синусоидальных ЭДС, напряжений и токов

Элементы цепи синусоидального тока. Векторныедиаграммы и комплексные соотношения для них

Идеальный емкостный элемент не обладает ни активным сопротивлением (проводимостью), ни индуктивностью.

Идеальный индуктивный элемент не обладает ни активным сопротивлением, ни емкостью

Последовательное соединение резистивного и индуктивного элементов

Последовательное соединение резистивного и емкостного элементов

Векторная диаграмма токов для данной цепи, называемая треугольником токов

Треугольник проводимостей

Закон Ома для участка цепи с источником ЭДС

Расчет цепей переменного синусоидального тока может производиться не только путем построения векторных диаграмм, но и аналитически – путем операций с комплексами, символически изображающимисинусоидальные ЭДС, напряжения и токи.

Идея метода контурных токов: уравнения составляются только по второму закону Кирхгофа, но не для действительных, а для воображаемых токов, циркулирующих по замкнутым контурам, т.е. в случае выбора главных контуров равных токам ветвей связи.

Метод узловых потенциалов

Основы матричных методов расчета электрических цепей

В соответствии с введенным ранее понятием матрицы главных контуров В записываемой для главных контуров, в качестве независимых переменных примем токи ветвей связи, которые и будут равны искомым контурным токам.

Метод узловых потенциалов в матричной форме Способы представления синусоидальных величин

Передача энергии w по электрической цепи (например, по линии электропередачи), рассеяние энергии, то есть переход электромагнитной энергии в тепловую, а также и другие виды преобразования энергии характеризуются интенсивностью, с которой протекает процесс, то есть тем, сколько энергии передается по линии в единицу времени, сколько энергии рассеивается в единицу времени.

Резистор (идеальное активное сопротивление)

Конденсатор (идеальная емкость)

Помимо понятий активной и реактивной мощностей в электротехнике широко используется понятие полной мощности

Применение статических конденсаторов для повышения cos

Баланс мощностей является следствием закона сохранения энергии и может служить критерием правильности расчета электрической цепи.

Резонансом называется такой режим работы цепи, включающей в себя индуктивные и емкостные элементы, при котором ее входное сопротивление (входная проводимость) вещественно. Следствием этого является совпадение по фазе тока на входе цепи с входным напряжением

Резонанс в цепи с последовательно соединенными элементами (резонанс напряжений)

Резонансными кривыми называются зависимости тока и напряжения от частоты

Резонанс в цепи с параллельно соединенными элементами (резонанс токов)

Условие резонанса для сложной цепи со смешанным соединением нескольких индуктивных и емкостных элементов, заключающееся в равенстве нулю мнимой части входного сопротивления

Совокупность радиус-векторов, изображающих синусоидально изменяющиеся ЭДС, напряжения, токи и т. д., называется векторной диаграммой. Векторные диаграммы наглядно иллюстрируют ход решения задачи.

Потенциальная диаграмма применяется при анализе цепей постоянного тока

Для упрощения расчета и повышения наглядности анализа сложных электрических цепей во многих случаях рационально подвергнуть их предварительному преобразованию. Очевидно, что преобразование должно приводить к упрощению исходной схемы за счет уменьшения числа ее ветвей и (или) узлов. Такое преобразование называется целесообразным.

Электрические цепи могут содержать элементы, индуктивно связанные друг с другом. Такие элементы могут связывать цепи, электрически (гальванически) разделенные друг от друга.

Одним из важнейших элементов электрических цепей является трансформатор, служащий для преобразования величин токов и напряжений

Баланс мощностей в цепях с индуктивно связанными элементами

Матрицы сопротивлений и проводимостей для цепей со взаимной индукцией

Составление матричных соотношений при наличии ветвей с идеальными источниками

Методы расчета, основанные на свойствах линейных цепей

Метод наложения Данный метод справедлив только для линейных электрических цепей

В качестве примера использования метода наложения определим ток во второй ветви схемы

Принцип взаимности основан на теореме взаимности

Принцип компенсации основан на теореме о компенсации, которая гласит: в любой электрической цепи без изменения токов в ее ветвях сопротивление в произвольной ветви можно заменить источником с ЭДС, численно равной падению напряжения на этом сопротивлении и действующей навстречу току в этой ветви.

Математика, физика, электротехника. Графика и анимация для Web-сайтов