 |
Модуль 1. Основные понятия электрических цепей
|
|
|
|
УДК 621. 3. 621. 38 (075)
ББК 31. 2я73
Е 76
Печатается по решению редакционно-издательского совета кафедры профессионального образования и методики преподавания технологий
Педагогического института Южного федерального университета
Ответственный редактор:
Доктор педагогических наук профессор Н. П. Петрова
Рецензенты:
Кандидат педагогических наук А. В. Зезюлько
Кандидат педагогических наук А. Л. Блохин
Издается при поддержке гранта № 133-08.
«Формирование информационной сферы в образовании для творческой деятельности студентов технологической направленности»
Курс лекций на модульной основе по дисциплине «Электрорадиотехника и электроника» 1-я часть, соответствует требованиям Д. П. П. Ф. 04. ГОС ВПО 2005 для студентов всех форм обучения специальности 050502 «Технология и предпринимательство». Семестровый курс представляет собой совокупность 18 отдельных лекций, объединенных в 8 учебных модулей, рассчитан на изучение дисциплины в течение одного семестра. Каждый модуль содержит: оглавление, комплексную цель, схемы и рисунки, необходимую методическую помощь для самостоятельного изучения материала, тесты рубежного контроля. Большое внимание уделено физической сущности явлений, происходящих в цепях и приборах.
Еровенко В. Н.
Семестровый курс лекций на модульной основе с диагностико-квалиметрическим обеспечением.. - Ростов н/Д: ИПО ПИ ЮФУ, 2009. - 280 с.
УДК 621. 3. 621. 38 (075)
ББК 31. 2я73
Е 76
С Еровенко В. Н., 2009
|
|
|
Содержание
| Введение модуль 1. Основные понятия электрических цепей Комплексная цель модуля Лекция 1. Линейные электрические цепи постоянного тока 1. 1. Источники электрической энергии 1. 2. Основные части электрической цепи 1. 3. Условные обозначения электрических цепей 1. 4. Процессы в электрических цепях 1. 5. Законы электрических цепей 1. 5. 1. Закон Ома 1. 5. 2. Первый закон Кирхгофа 1. 5. 3. Второй закон Кирхгофа 1. 5. 4. Закон Джоуля - Ленца 1. 6. Режимы работы электрических цепей 1. 7. Баланс мощности Лекция 2. Линейные электрические цепи переменного тока. 2. 1. Однофазные цепи. 2. 2. Принцип получения переменной ЭДС 2. 3. Действующие значения тока и напряжения 2. 4. Метод векторных диаграмм 2. 5. Цепь переменного тока с активным и реактивным сопротивлением 2. 6. Цепь переменного тока с индуктивностью 2. 7. Цепь переменного тока с активно-индуктивной нагрузкой 2. 8. Цепь переменного тока с емкостью 2. 9. Цепь переменного тока с активно-емкостной нагрузкой Лекция 3. Резонанс в электрических цепях. Мощность однофазных систем. 3. 1. Последовательная цепь, содержащая активное сопротивление, индуктивность и емкость 3. 2. Мощность 3. 3. Резонанс напряжений 3. 4. Резонанс токов модуль 2. Магнитное действие тока. Построение трехфазной системы. мощность трехфазной системы. Комплексная цель. Лекция 4. Магнитное поле. Магнитное действие силы тока. Магниты. 4. 1. Магнитное поле в веществе 4. 2. Магнитное действие силы тока, действие на проводник с током 4. 3. Магнитная индукция 4. 4. Сила, действующая на проводник с током 4. 5. Наглядное изображение магнитных полей 4. 6. Изменение магнитного поля создает ЭДС. Опыт Фарадея. 4. 7. Правило Ленца 4. 8. Магнитный поток 4. 9. Наведение ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле 4. 10. Взаимоиндукция 4. 11. Самоиндукция 4. 12. Магнитные цепи 4. 13. Энергия магнитного поля в электрических цепях Лекция 5. Трехфазные электрические цепи. 5. 1. Трехфазные цепи 5. 2. Принцип построения трехфазной системы 5. 3. Соединение звездой 5. 4. Соединение звездой без нулевого провода 5. 5. Соединение треугольником Лекция 6. Мощность трехфазной системы. 6. 1. Активная мощность трехфазной системы 6. 2. Потери мощности в трехфазной линии 6. 3. Методы измерения мощности трехфазной системы 6. 4. Способ одного ваттметра 6. 5. Способ одного ваттметра с созданием искусственной нуле - вой точки 6. 6. Способ трех ваттметров 6. 7. Способ двух ваттметров Модуль 3. ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И НЕЭЛЕКТРИ-ЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ. Комплексная цель. Лекция 7. Электрические измерения и приборы. 7. 1. Основные понятия 7. 2. Классификация измерительных приборов 7. 3. Магнитоэлектрическая система 7. 4. Электромагнитная система 7. 5. Электродинамическая система 7. 6. Индукционная система 7. 7. Измерение тока и напряжения 7. 8. Измерение мощности 7. 9. Измерение сопротивлений Лекция 8. Преобразователи неэлектрических величин в электрические. 8. 1. Измерение неэлектрических величин электрическими методами 8. 2. Реостатные преобразователи 8. 3. Геркон, проволочные и термопреобразователи 8. 4. Индуктивные преобразователи, логометрический термометр 8. 5. Емкостные, фотоэлектрические, индукционные преобразо-ватели 8. 6. Пьезоэлектрические преобразователи 8. 7. Термоэлектрические преобразователи 8. 8. Детекторные и цифровые измерительные приборы Модуль 4. Трансформаторы. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. Комплексная цель Лекция 9 Трансформаторы. Устройство и принцип действия. 9. 1. Назначение и области применения 9. 2. Принцип действия трансформаторов 9. 3. Холостой режим работы трансформатора 9. 4. Рабочий режим работы трансформатора 9. 5. Потери в трансформаторе 9. 6. КПД и коэффициент трансформации 9. 7. Устройство трансформаторов 9. 8. Трехфазные трансформаторы 9. 9. Группы соединения обмоток 9. 10. Трехобмоточный трансформатор 9. 11. Параллельная работа трансформаторов 9. 12. Автотрансформатор 9. 13. Измерительные трансформаторы тока и напряжения 9. 14. Трансформатор для дуговой сварки 9. 15. Трансформатор для преобразования числа фаз 9. 16. Электромагнитный стабилизатор напряжения 9. 17. Магнитный усилитель 9. 18. Трансформаторы для преобразования частоты Лекция 10. Нелинейные элементы электрических цепей. 10. 1. Диоды, стабилитроны 10. 2. Тиристоры 10. 3. Основные схемы выпрямления переменного тока 10. 4. Однополупериодная схема 10. 5. Двухполупериодная схема 10. 6. Мостовая схема 10. 7. Трехфазные схемы выпрямления 10. 8. Мостовая трехфазная схема 10. 9. Применение тиристоров для выпрямления и регулирования тока 10. 10. Сглаживающие фильтры 10. 11. Стабилизаторы напряжения 10. 12. Умножители напряжения модуль 5. машины постоянного тока. Комплексная цель. Лекция 11. Электрические машины постоянного тока. 11. 1. Устройство и принцип работы генератора постоянного тока 11. 2. Магнитная система машин постоянного тока 11. 3. Коллектор 11. 4. Якорные обмотки 11. 5. Рабочий режим машин постоянного тока 11. 6. Способы возбуждения генераторов постоянного тока 11. 7. Генератор с независимым возбуждением 11. 8. Генератор с параллельным возбуждением 11. 9. Генератор с последовательным возбуждением 11. 10. Генератор со смешанным возбуждением Лекция 12. Обратимость машин постоянного тока. Специальные машины. 12. 1. Обратимость машин постоянного тока 12. 2. Двигатели постоянного тока 12. 3. Двигатели с параллельным возбуждением 12. 4. Двигатель со смешанным возбуждением 12. 5. Коммутация в машинах постоянного тока 12. 6. Электромашинные усилители 12. 7. Одноякорные преобразователи 12. 8. Тахогенераторы постоянного тока модуль 6. машины переменного тока. Комплексная цель. Лекция 13. Конструкция и принцип действия синхронных машин переменного тока. 13. 1. Генератор, с тихоходным и быстроходным ротором 13. 2. ЭДС синхронного генератора 13. 3. Характеристики синхронного генератора 13. 4. Характеристика холостого хода 13. 5. Внешняя характеристика 13. 6. Регулировочная характеристика 13. 7. Работа синхронного генератора параллельно с сетью 13. 8. Синхронный двигатель переменного тока 13. 9. Система пуска синхронного двигателя 13. 10. Реактивный синхронный двигатель 13. 11. Шаговый двигатель 13. 12. Коллекторный двигатель переменного тока Лекция 14. Конструкция и принцип действия асинхронных машин переменного тока. 14. 1. История создания и область применения асинхронных двигателей 14. 2. Принцип работы и устройство трёхфазной асинхронной машины 14. 3. Создание вращающегося магнитного поля 14. 4. Скорость вращения магнитного поля. Скольжение 14. 5. Режимы работы трёхфазной асинхронной машины 14. 6. Режим двигателя 14. 7. Режим генератора 14. 8. Режим электромагнитного тормоза 14. 9. Механическая характеристика асинхронного двигателя 14. 10. Работа с нагрузкой на валу 14. 11. Пуск в ход асинхронного двигателя 14. 11. 1. Прямое включение в сеть 14. 11. 2. Пуск при пониженном напряжении 14. 11. 3. Реостатный пуск асинхронного двигателя 14. 11. 4. Пуск переключением обмоток статора с треугольника на звезду 14. 11. 5. Использование двигателей с улучшенными пусковыми свойствами 14. 12. Реверсирование асинхронного двигателя Лекция 15. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя, однофазные двигатели. 15. 1. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей 15. 2. Изменением скольжения; 15. 3. Изменением напряжения на зажимах; 15. 4. Изменением числа пар полюсов; 15. 5. Изменением частоты источника питания. 15. 6. Коэффициент мощности асинхронного двигателя и его зависимость от нагрузки на валу 15. 7. Однофазные асинхронные двигатели 15. 8. Однофазные двигатели с пусковой обмоткой 15. 9. Конденсаторные двигатели 15. 10. Однофазные двигатели с расщепленными полюсами 15. 11. Включение трехфазных двигателей в однофазную сеть модуль 7. Электрические аппараты для комму-тации электрических устройств и машин. Комплексная цель. Лекция 16. Коммутация устройств освещения и электрических машин. 16. 1. Выключатели, кнопки, клавиши 16. 2. Электрические контакты 16. 3. Электромагниты 16. 4. Контакторы 16. 5. Электромагнитные реле 16. 6. Предохранители 16. 7. Путевые выключатели 16. 8. Принципы управления Лекция 17. Расчет и монтаж осветительных установок. 17. 1. Освещение 17. 2. Электрическая схема управления 17. 3. Требования к электрическому освещению 17. 4. Источники электрического света 17. 5. Распределение электрической энергии в здании школы, жи-лом доме. Электрические схемы 17. 6. Определение сечения проводов по допустимому нагреву 17. 7. Определение сечения проводов по допустимой потере напряжения 17. 8. Монтаж открытой и скрытой проводки 17. 9. Монтаж приборов и установочных изделий модуль 8. Электробезопасность и методы ее обеспечения Комплексная цель. Лекция 18. Действие электрического тока на организм человека, электробезопасность. 18. 1. Основные причины поражения электрическим током 18. 2. Действие электрического тока на организм человека 18. 3. Первая помощь пострадавшим 18. 4. Режимы нейтрали и электробезопасность 18. 4. 1 Заземленная нейтраль 18. 4. 2 Изолированная нейтраль 18. 4. 3 Компенсированная нейтраль 18. 5. Защитное заземление 18. 6. Защитное зануление 18. 7. Устройство защитного отключения (УЗО) 18. 8. Шаговое напряжение 18. 9. Контроль изоляции электрических сетей. Реле утечки 18. 10. Правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ по электротехнике Литература Приложение: Тесты рубежного контроля. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Введение
Электротехника является областью науки, которая занимается изучением электротехнических и магнитных явлений и их техническим использованием в практических целях.
Интенсивное использование электрической энергии связано со следующими ее особенностями: возможностью достаточно простого и экономичного преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, лучистую и т. д. ); централизованного и экономичного ее получения на различных электростанциях или альтернативных источниках; простотой передачи с помощью линий электропередач с малыми потерями на большие расстояния к потребителям.
Высокая рентабельность и конкурентоспособность современных предприятий базируется на полной механизации и автоматизации производственных процессов. Решение этих задач требует создания автоматизированных систем управления на основе современной электротехнической и электронной аппаратуры и электрооборудования. Во всех отраслях производства с помощью электротехнической аппаратуры осуществляется управление производственными механизмами, автоматизация их работы, контроль производственного процесса, обеспечение безопасности обслуживания и т. д. Следовательно, функции электротехнических устройств и машин настолько значительны по сравнению с их механической частью, что именно они во многом определяют такие важные показатели, как производительность, качество и надежность создаваемой продукции.
В курсе «Общая электротехника» осуществляется анализ явлений, происходящих в электрических и магнитных цепях, изучаются материалы, связанные с установившимися и переходными процессами, с расчетами цепей постоянного переменного тока, с устройством и принципом действия трансформаторов, электромагнитных устройств, электрических машин постоянного и переменного тока, информационных электрических машин.
Знание перечисленного материала дает возможность учителю свободно разбираться в устройстве и принципе действия разнообразной электротехнической аппаратуры, электрических машин и оборудования и грамотно использовать их в учебном процессе.
Принцип действия электромагнитных устройств и электрических машин основан на явлении электромагнитной индукции, которое возникает при изменении магнитного потока, связанного с обмотками машины. Это изменение может происходить или при перемещении обмоток в магнитном поле, или вследствие изменения во времени величины связанного с ними потока, или обоими этими способами.
По роду тока электрические машины и электромагнитные устройства разделяются на машины и устройства постоянного и переменного тока.
Машины постоянного тока используются как генераторы и двигатели, электромашинные усилители и преобразователи напряжения постоянного тока. Двигатели постоянного тока обычно предназначаются для электроприводов, требующих широкого диапазона регулирования скорости вращения. Двигатели малой мощности часто применяются в системах автоматического регулирования в качестве исполнительных двигателей.
К машинам переменного тока относятся синхронные и асинхронные машины, трансформаторы и преобразователи переменного тока.
Синхронные машины используются как генераторы переменного тока, синхронные двигатели разных мощностей и компенсаторы реактивной мощности. Большое распространение получили синхронные двигатели малых мощностей в системах автоматического регулирования, требующих постоянной скорости вращения.
Асинхронные машины используются преимущественно как двигатели. Они просты в изготовлении, относительно дешевы и надежны в эксплуатации. Поэтому асинхронные двигатели по сравнению с двигателями других типов получили наибольшее распространение. В электроприводах средней и большой мощности применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, у которых скорость вращения практически не изменяется. У двигателей с фазным ротором можно плавно регулировать скорость вращения. В бытовой технике и в схемах автоматики используются асинхронные исполнительные двигатели, имеющие двухфазную обмотку на статоре и потребляющие энергию из однофазной сети.
Трансформаторы – однофазные и трехфазные применяют для преобразования величины входного переменного напряжения в зависимости от коэффициента трансформации.
Электрические машины мощностью до 600 Вт составляют класс микромашин. Микромашины имеют скорость вращения от одного оборота в час до 30000 об/мин и широко применяются в бытовой технике и системах автоматического регулирования. Основная группа микромашин – это двигатели для бытовой техники и исполнительные двигатели автоматических устройств.
Вторая группа микромашин, используемая в основном в системах автоматики, это информационные электрические машины. Если исполнительные двигатели преобразуют электрический сигнал в заданное механическое вращение или поворот вала, то информационные микромашины преобразуют скорость механического вращения в электрический сигнал (тахогенераторы), механический угол поворота в электрический сигнал (поворотные трансформаторы), а также служат для одновременного поворота или вращения двух или нескольких механически не связанных между собой осей (сельсины).
Электромагнитные устройства – это исполнительные и командные релейные устройства, используемые в качестве исполнительных устройств в аппаратуре управления и аварийной защиты электротехнических устройств..
Электромагнитные устройства, электрические машины, информационные микромашины являются основными элементами современных устройств бытовой техники, промышленных силовых и информационных электротехнических изделий.
Модуль 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Комплексной целью модуля является изучение:
- основных понятий электрических цепей;
-принципов получения переменного и постоянного электрического тока;
- режимов электрических цепей, условных обозначений;
- законов электрических цепей;
- R, L, C в цепях переменного и постоянного токов;
- мощность электрических цепей.
|
|
|
