zxc ® 07-Dec-2012 20:21
Общая электротехника и электроника. Электрические цепи
Год выпуска: 2009
Язык: русский
Автор: О.Н. Герасименко
Жанр: Учебное пособие
Издательство: Редакционно-издательский отдел ФГОУ ВПО «Морская государственная академия им. адм. Ф.Ф.Ушакова»
ISBN: УДК 621.3.01
Формат: PDF,DOC
Качество: OCR с ошибками
Описание: В первой части учебного пособия рассмотрены основные понятия и законы электромагнитного поля и теории элек-трических и магнитных цепей. Теория линейных электрических цепей изложена для постоянного и синусоидального то-ков. Приводятся примеры решения задач.
Настоящее учебное пособие предназначено для курсантов и студентов, обучающимся по специальностям 240500 - «Эксплуатация судовых энергетических установок», 240200 - «Судовождение» и 150900 - «Эксплуатация перегрузочно-го оборудования портов и транспортных терминалов» при изучении дисциплины «Общая электротехника и электроника».
ПРЕДИСЛОВИЕ
Электротехника - научная основа современной электроэнергетики. Возникновение и развитие курса «Общая элек-тротехника и электроника» вызвано необходимостью практического использования электромагнитной энергии и элек-тромагнитных явлений для нужд человечества.
По характеру изучаемых вопросов курс «Общая электротехника и электроника» можно условно разделить на две части - теоретическую и прикладную. В теоретической части курса рассматриваются электромагнитные явления и их закономерности, и эта часть является продолжением раздела «Электричество» курса физики. Прикладная часть изучает устройство, принципы действия и режимы работы различных электрических машин, электрических аппаратов и электро-измерительных, приборов.
Теоретическая и прикладная части «Общей электротехники и электроники» непрерывно развивают, обогащают друг друга. В электроэнергетике появляются новые, более совершенные электрические машины, электрические аппараты, приборы и другие современные электроустановки. Таким образом, теоретическая часть дисциплины пополняется сведе-ниями о достижениях, новинках электроэнергетики, т. е. описаниями новых, более современных электротехнических устройств, и получает передовую материальную базу для своих исследований, что способствует разработке новых теоре-тических положений, открытию ранее неизвестных электромагнитных явлений.
Назначение курса «Общая электротехника и электроника» - дать специальные знания в области электрических и магнитных явлений, теории электрических цепей постоянного и переменного тока, электрических измерений, электриче-ских машин, аппаратов и электроизмерительных приборов, необходимые инженерам морского флота в их практической работе.
Изучение курса «Общая электротехника и электроника» необходимо также для успешного освоения специальных дисциплин: «Электрооборудование судов», «Основы радиотехники», «Технические средства судовождения» и др.
Помимо теоретического изучения курса «Общая электротехника и электроника» учебной программой предусматри-вается лабораторный практикум, главные задачи которого:
1) ознакомление и проведение практических работ с наиболее распространенными техническими электроизмери-тельными приборами;
2) ознакомление с устройством и работой электрических машин постоянного и переменного тока;
3) экспериментальные подтверждения основных теоретических законов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕОРИЯ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА............ 1?
Линейные электрические цепи 19
Источник ЭДС и источник тока И
Разновидности (классификация) электрических цепей 16
Напряжение на участке цепи. Закон Ома для участка цепи 16
Теорема компенсации 17
Нелинейные электрические цепи постоянного тока 18
Основные определения 18
Последовательное соединение линейного и нелинейного сопро
тивлений.. 90
Параллельное соединение нелинейных сопротивлений.... 9?
Последовательно-параллельное соединение нелинейных сопро
тивлений ??
Статическое и дифференциальное сопротивления нелинейных
элементов 91
Замена нелинейного сопротивления эквивалентным линейным
сопротивлением ЭДС 94
Методы расчета сложных электрических цепей ?6
Основной метод 96
Метод контурных токов 97
Метод наложения 9Q
Метол двух УЗЛОВ . 10
Активный и пассивный двухполюсники 11
Метод эквивалентного генератора 31
2 ПЕРЕМЕННЫЙ СИНУСОИДАЛЬНЫЙ ТОК. ТЕОРИЯ ЦЕПЕЙ
СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА 14
Электромагнитная индукция 14
Особенности конструкции генераторов переменного тока 17
Основные параметры переменного тока 18
Фаза, начальная фаза, сдвиг фаз 19
Действующее и среднее значение переменного тока 41
Активное сопротивление в цепи переменного тока 46
Индуктивность в цепи переменного тока,... 48
Емкость в цепи переменного тока 51
Последовательное соединение активного, индуктивного и емко
стного сопротивлений 53
Резонанс напряжений (физические процессы при резонансе) 57
Параллельное соединение активного, индуктивного и емкостного
сопротивлений 59
Резонанс токов Ю
Коэффициент мощности 64
Расчетные формз'лы 65
Метод проводимостей... 67
Символический метод анализа цепей синусоидального тока 69
Основные свойства комплексов 71
Представление синусоидальных величин комплексными числами 77
Первый закон Кирхгофа в комплексной форме 75
Второй закон Кирхгофа в комплексной форме 76
Мощность в комплексной форме 76
3 ТРАНСФОРМАТОР БЕЗ ФЕРРОМАГНИТНОГО СЕРДЕЧНИКА ....... 77
Понятие о взаимной индуктивности 77
4 ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ «П
Трехфазная система ЭДС 8?
Соединение источника энергии и приемника по схеме «звезда» 83
Расчет трехфазной цепи при соединении фаз генератора и при
емника по схеме «звезда» 84
Соединение источника энергии и приемника по схеме «треугольник» ...87
Крайние несимметричные режимы при соединении звездой без
нейтрального провода 8Я
Трехфазные цепи при наличии взаимоиндукции 84
Мощность в цепях трехфазного тока.... 90
Измерение активной мощности в трехфазных системах 90
Расчет сложных трехфазных целей 91
Преобразование звезды сопротивлений в треугольник и обратно 9?
5 ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ. КЛАССИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА . „93
ПРИМЕРЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ 98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 106

ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие электротехники и электроники неразрывно связано с развитием электротехнической промышленности - электроэнергетики. Новые теоретические положения и открытия в общей электротехнике и электронике способствуют дальнейшему развитию электроэнергетики.
Бурное развитие электротехники и электроэнергетики способствует и развитию морского флота. Реконструкция морского торгового флота страны происходит по линии оснащения его новыми, более быстроходными, полностью элек-трифицированными судами, планируется массовое внедрение комплексной автоматизации и более широкое использова-ние атомной энергии на судах. Наглядным примером являются атомоход «Ленин» и полностью автоматизированные суда «Арктика», «Сибирь» и «Россия».
Судовые электростанции морского флота вырабатывают ежегодно около 2 млрд кВт*ч электроэнергии при уста-новленной мощности судовых электростанций более 4 млн кВт.

Краткий исторический обзор развития электротехники.

Перспективы ее развития
Теоретическая электротехника как наука имеет очень глубокие корни.
Фалес Милетский, греческий философ, еще в VII в. до н. э. описал способность янтаря, потертого о шерсть, притя-гивать к себе легкие предметы.
В 1600 г. Уильям Гильберт (1544—1603), английский врач и ученый- физик, заметил, что свойство притягивать легкие тела приобретают стекло, фарфор и целый ряд других веществ, потертых о шерсть, кожу или шелк. Это явление Гильберт назвал электризацией. Тела же, приведенные в такое состояние, т. е. получившие способность притягивать к себе легкие предметы, назвал «наэлектризованными», или дословно - «наянтаренными», так как по- греческн янтарь называют «электрон».
Гильберт написал исследования о магните, магнитных телах и о Земле как большом магните.
В 1650 г. Отто Герике (1602-1686), немецкий физик, построил первую электростатическую машину, открыл явление отталкивания одноименно наэлектризованных тел. Условились называть заряды, получающиеся на стекле, потертом шелком, «положительными» (+); а заряды, возникающие на эбоните, потертом шерстью, «отрицательными» (-).
В 1753 г. Михаил Васильевич Ломоносов (1711 - 1765) и Георг Вильгельм Рихман (1711-1753), русские ученые, проводили исследования атмо
сферного электричества; Рихман был убит электрическим разрядом (молнией) при испытаниях созданной ими «громовой машины» во время грозы.
М.В. Ломоносов, продолжая исследования, установил тождество атмосферного электричества (получающегося от трения восходящих и нисходящих потоков воздуха) с электричеством трения, получающимся при натирании тел, напри-мер стекла о кожу. Им была построена первая электрическая машина со стеклянным диском и кожаными подушками; его корпускулярная теория происхождения электричества более чем на столетие опередила развитие электротехники. Только в 1873 г. (через 120 лет) Дж.К. Максвелл разработал электромагнитную теорию, прообразом которой являлась корпускулярная (молекулярная) теория М. В. Ломоносова. Электромагнитная теория была научно и экспериментально доказана Г.Р. Герцем, который получил электромагнитные волны.
В 1785 г. Шарль Огюстен Кулон (1736-1806), французский физик, установил закон взаимодействия двух наэлектри-зованных тел - «закон Кулона» с помощью специального прибора - «крутильных весов», им же сконструированных.
В 1800 г. замечательное изобретение итальянским ученым Алессандро, Вольта (1745-1827) первого источника элек-трической энергии («вольтов столб», или позднее «гальванический элемент») положило начало бурному развитию уче-ния об электричестве; в руках ученых появился простой и удобный источник электрического тока, отпала необходимость в использовании различных электростатических машин, позволяющих получать только кратковременно наэлектризо-ванные тела.
Элемент Вольта состоит из цинковой и медной пластин (электродов), погруженных в 10%-ный раствор серной кис-лоты. За счет химической энергии цинк заряжается отрицательно, а медь - положительно. Вокруг заряженных пластин образуется электрическое поле. Если зажимы элемента (полюса) замкнуть, то в электрической цепи проходит ток. Изоб-ретение А, Вольта явилось толчком к новым открытиям в электротехнике.
В 1802 г. Василий Владимирович Петров (1761-1834)- «отец русской электротехники», ггрофессор Петербургской военно-хирургичесюй академии, открыл явление электрической дуги и указал возможность ее применения для ос-вещения, электроплавки и электросварки металлов; впервые в мире осуществил параллельное соединение источников и приемников электроэнергии. Его суждения о прохождении тока по проводникам явились предпосылкой закона Ома.
В 1820 г.
В 1827 г. Георг Симон Ом (1787-1854), немецкий ученый, сформулировал основное положение состояния электри-ческой цепи - закон Ома.
В 1831 г. Майкл Фарадей (1791-1867), английский ученый, открыл явление электромагнитной индукции и построил первый магнитоэлектрический генератор (динамомашина без коллектора), установил законы электролиза. Он дал в руки ученых второй, более совершенный источник электрической энергии.
В 1833 г. Эмилий Христианович Ленц (1804-1865), русский физик, обобщил опыты Фарадея по электромагнитной индукции, сформулировал «правило Ленца» (ЭДС индукции через ток, вызванный ею, стремится противодействовать причине, ее вызывающей). Теоретически установил обратимость генераторного и двигательного режимов электрических машин, сформулировал закон, определяющий количество тепла, выделяющегося в проводнике при прохождении по нему тока, названный законом Джоуля-Ленца, так как был открыт ими одновременно. Объяснил реакцию якоря элек-трических машин.
В 1834 г. Борис Семенович Якоби (1801-1874), русский физик и электротехник, построил первый электродвигатель, изобрел коллектор - механический выпрямитель тока, гальванопластику, В 1838 г. провел испытания на реке Неве пер-вого в мире судна, приводившегося в движение электродвигателем («электрический бот Якоби»). В 1843 г. Якоби по-строил телеграфную линию длиной 25 км между Петербургом и Царским Селом. (Изобрел же телеграф в 1832 г. Павел Львович Шиллинг - русский ученый, член- корреспондент Петербургской академии наук.)
В 1845 г. Густав Роберт Кирхгоф (1824-1887), немецкий ученый, установил законы протекания электрического тока, названные его именем, которые являются основой всех современных методов расчета электрических цепей: ?/ = 0, Y.E=TIR • Он же открыл спектральный анализ, и, пользуясь этим методом, открыл новые элементы: рубидий и цезий. Установил законы излучения и поглощения света.
В 1873 г. Александр Николаевич Лодыгин (1847-1923), русский ученый, изобрел электрическую лампу накаливания с угольной нитью, а в 1890 г. получил патент на лампу с вольфрамовой нитью. В этом же 1873 г. Джеймс Клерк Макс-велл (1831—1879), английский ученый, изложил электромагнитную теорию поля и электромагнитную природу света, т. е. научно обосновал и значительно усовершенствовал корпускулярную теорию Ломоносова (хотя с последней он вряд ли и был знаком, так как Ломоносов издавал книги на русском языке, чтобы «сыны Отечества приобщались к науке»). Этой теорией, несколько видоизмененной и названной электронной, мы пользуемся и сегодня.
В 1876 г. Павел Николаевич Яблочков (1847-1894), русский изобретатель, изобрел электрическую свечу (два угольных стержня-электрода), для питания групп свечей применял трансформатор с разомкнутым сердечником, т. е. усовершенствованную им катушку с магнитным сердечником, которую ранее использовали в своих опытах венгерские ученые. Является основоположником практического использования переменного тока.
В 1888 г. Генрих Рудольф Герц (1857-1894), немецкий физик, экспериментально доказал существование электро-магнитных волн и тем подтвердил теоретические выводы Максвелла.
В 1888 г. Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1862- 1919), русский электротехник, изобрел систему трех-фазного тока, трехфазный трансформатор и трехфазный асинхронный электродвигатель.
В 1895 г. Александр Степанович Попов (1859-1906) изобрел беспроволочный телеграф и построил первый в мире радиоприемник («грозоотметчик»), установил возможность радиолокации..
В 1907 г. Борис Львович Розинг (1869-1933), советский физик, изобрел способ электрической передачи изображе-ний на расстояние - телевизионный приемник с электронно-лучевой трубкой.
За сравнительно короткий промежуток времени (150—170 лет) электротехника и электроэнергетика сделали гро-мадный шаг в своем развитии. Электротехника - это наука о применении электромагнитной энергии для практических целей. В курсе «Общая электротехника и электроника» "рассматриваются основные свойства электромагнитной энергии, являющейся наиболее удобной или, как говорят, универсальной.
Действительно, в электромагнитную энергию и обратно легко преобразуются все виды энергии; она экономично пе-редается в больших количествах на любые расстояния. Неудивительно, что электромагнитная энергия так широко ис-пользуется в промышленности и в быту.

Стратегия развития электроэнергетики России на период до 2030 года

Сегодня экономика страны всецело опирается на сырьевые отрасли и критически зависит от их экспорта при почти полной утрате за последние 15 лет не только конкурентоспособности, но и в ряде отраслей самой возможности производ-ства высокотехнологичной, наукоемкой продукции, в том числе в энергомашиностроительной, электротехнической, при-боростроительной областях, электронике и двигателестроении. В долгосрочном плане'для России, как и для любой дру-гой страны, это бесперспективный путь, ведущий к технологической деградации, потере экономической, а затем и поли-тической независимости. Эта тенденция должна быть грамотно и решительно пресечена, прежде всего, из стратегических соображений, несмотря на неизбежное сопротивление сегодняшней экономической «элиты» страны и давление Запада. Стратегически целесообразно сохранение экспорта лишь в объемах, обеспечивающих внутренние инвестиционные по-требности страны.
Распределение мощностей действующих АЭС и ГЭС в ЕЭС России носит асимметричный характер: практически все 23,2 ГВт АЭС сосредоточены в Европейской части страны, а из 45,6 ГВт мощности всех ГЭС в Сибири и на Дальнем Востоке находятся 26,9 ГВт, что препятствует их эффективному использованию и не обеспечивает требуемую маневрен-ность в Европейской части ЮС. Отсутствие электрических связей большой пропускной способности между Европейской и Восточно-Сибирской частями ЕЭС не позволяет оптимизировать режимы работы и говорит о незавершенности инфра-структуры ЕЭС.
Потери электроэнергии по отрасли в целом превысили 107 млрд. кВт*ч или около 13% от отпуска электроэнергии в сеть. Их технологическая составляющая - около 70%, более 28 % - коммерческие потери.
Суммарная мощность электростанций страны, необходимая для выработки 2000 млрд кВт *ч в 2030 г., составляет 370-380 ГВт, из которых около 70 ГВт должны быть установлены на АЭС и примерно столько же на ГЭС. Из 2000 млрд кВт'Ч электроэнергии 530-550 млрд кВт*ч должны быть выработаны на АЭС (27 %), 250 млрд кВт*ч на ГЭС (12-13%), остальные на ТЭС. Вклад электростанций, использующих нетрадиционные источники энергии, будет невелик, хотя их роль в автономном энергоснабжении существенно возрастет.
Согласно прогнозу структуры топливного баланса электроэнергетики в 2030 г„ для обеспечения необходимой выра-ботки электроэнергии на ТЭС потребуется 340-360 млн т у.т. органического топлива. При этом развитие атомной энерге-тики приобретает исключительно важную роль для замыкания топливного баланса Европейской части страны; столь же высока роль гидроэнергетики для Сибири и Дальнего Востока. Фактически Европейская часть страны и Урал являются и будут оставаться остродефицитными в отношении снабжения топливом регионами, положение которых в условиях ры-ночной экономики мало отличается от большинства Европейских стран.
Мощности ГЭС к 2030 г. должны быть увеличены примерно в 1,5 раза и достигнуть уровня 65 ГВт (в том числе по-сле соответствующей реконструкции сохранятся примерно 46 ГВт на действующих ГЭС). Практически весь ввод новых мощностей должен произойти в Сибирском и Дальневосточном регионах. В Европейской части, где потенциал гидро-энергетики в известной мере исчерпан, будут построены каскады ГЭС сравнительно малой мощности на Кавказе и в Ка-релии.
Для электроснабжения Европейской части намечается сооружение Ту- руханской (Эвенкийской) ГЭС на реке Ниж-няя Тунгуска мощностью до 12 ГВт, связанной линией постоянного тока 750 кВ с сетью Европейской части страны. Все-го предполагается довести передачу в Европейскую часть по двум ЛЭП до 120 млрд кВт*ч электроэнергии.
Крупные ГЭС должны быть построены на Ангаре и в Бурятско- Читинском регионе для обеспечения энергоемких производств региона и частично экспорта.
Необходимо масштабное строительство гидроаккумулирующих станций в Европейской части общей мощностью около 10 ГВт (3-4 ГВт в ближайшей перспективе), которые обеспечат экономичное суточное регулирование нагрузки в сети и будут способствовать работе атомных станций в базовом режиме.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Морозов, А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техниками Высшая школа, 1987 - 448 с.
2. Герасимов, В.Г. Электротехника в 4-х кн. - М.: Высшая школа, 1995.
3. Касаткин, А.С. Электротехника/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов.- М.: Энергоатомиздат, 1983.
4. Герасименко, О.К Лабораторный практикум по электротехнике и электронике,- Новороссийск: НГМА, 2001. - 161 с.
5. Смертин, Б.Г. Электротехника: тексты лекций.- М.: в/о «Мортехин- формреклама», 1992.
6. Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника. - М.: Высшая школа, 1990.
7. Березкина Т.Ф. Задачник по общей электротехнике с основами электроники. - М.: Высшая школа, 1991.
8. Иванов И. И Электротехника. Основные положения, примеры и задачи. - СПб.: Лань, 1999.
9. Рекус, Г.Г. Сборник задач по электротехнике и основам электроники: учебное пособие,-М.: Высшая школа, 1991.
10. Архангельский, Е.Н. Судовая электротехника и электроника: учебник/ Е.Н,. Архангельский, В .Г. Богач и др.; под ред. Д.В. Вилесова,- Л.: Судостроение, 1985.
Rating: 4.5 / 5 (Votes: 13)
Reply
zxc ® 11-Dec-2012 22:03
Ведет Общую электротехнику и электронику на 2м курсе
0
Reply
GOOGLE BOT 11-Dec-2012 22:03
 
romario 12-Dec-2012 16:52
Какой ужас у ЭМХ-ов? Хорошо, что у нас Хайдуков с Самойленко вели.
0
Reply
Similar releases
Видеокурс лекций по электротехнике и электронике - Глазов А.Б. (ФМИ) [2018, MP4/FLV]
Краткий справочник судового электрика - Зайцев А.А., Берков К.И. [1977, PDF]
Краткий справочник судового электромеханика - Исупов Г. А, Сытов Е. Е. [1968, PDF]
Справочник судового электротехника в 3-х томах - Китаенко Г. И. [1980, PDF]
Справочник электромеханика по судовым электрическим машинам - Берков К. И., Котриков К. П. [1979,…
Электротехника и электрооборудование судов - Верескун В.И., Сафонов А.С. [1987, PDF]
Электроэнергетические системы морских судов - Л.И.Сергиенко, В. В. Миронов [1991, PDF]
Элементы электромеханических систем - Сергеев В.Д. [2007, PDF]
  • Reply

The time now is: Today 03:26

All times are GMT + 3 Hours