AUTONOMA BEZPEĻŅAS ORGANIZĀCIJA
AUGSTĀKĀ PROFESIONĀLĀ IZGLĪTĪBA
KRIEVIJAS FEDERĀCIJAS CENTROSOJUZS
"KRIEVIJAS SADARBĪBAS UNIVERSITĀTE"
KAZĀNAS KOOPERATIVĀ INSTITŪTS (FILIĀLE)
ELEKTRISKĀ UN ELEKTRONIKA
LEKCIJAS PIEZĪMES
studentiem, kuri mācās sagatavošanas virzienā
222000.62 Inovācija,
260800.62 Produktu tehnoloģija un ēdināšana
Kazaņa 2013
Kirsanovs V.A. Elektrotehnika un elektronika: lekciju piezīmes — Kazaņa: Kazaņas Kooperatīvais institūts (filiāle) Krievijas universitāte sadarbība, 2013. - 9 lpp.
Lekciju konspekts studentiem, kuri mācās apmācības virzienā 222000,62 Inovācijas, 260800,62 Produktu tehnoloģija un ēdināšanas organizācija izstrādāta saskaņā ar Regulas Nr. mācību programma, ko apstiprinājusi Krievijas Sadarbības universitātes Akadēmiskā padome 2013. gada 15. februārī, Protokols Nr. darba programma datēts ar 2013.gada 11.septembri, protokols Nr.1.
© Krievijas Sadarbības universitātes Kazaņas Kooperatīvais institūts (filiāle), 2013
© Kirsanov V.A., 2013
1. lekcija Vispārīgi jēdzieni un elektrisko ķēžu definīcijas
elektrotehnika un elektronika - disciplīna, kas apvieno zināšanas par divām savstarpēji saistītām zinātnes un tehnikas nozarēm: elektrotehniku un elektroniku. Abu disciplīnu apvienošana ļauj dziļāk izprast to attiecības un kompetentāk izmantot elektrotehnikā pētīto elektromagnētisko parādību fiziskos pamatus un elektrisko ķēžu aprēķināšanas metodes elektronisko ķēžu analīzē un sintēzē, kurās izmanto gan lineāras, gan nelineāras elektroniskas ierīces un komponentus. .
elektrotehnika - zinātnes un tehnikas nozare, kas saistīta ar iegūšanu,
elektriskās enerģijas transformācija un izmantošana cilvēka praktiskajā darbībā, aptverot elektromagnētisko parādību pielietojumu dažādās nozarēs un sadzīvē.
Elektronika - zinātnes un tehnikas nozare, kas saistīta ar jaunu elektronisko ierīču un ierīču darbības fizikālo principu izveidi un aprakstu, vai elektroniskās shēmas pamatojoties uz tiem.
Disciplīnas mērķis:
Lineāro elektrisko un magnētisko ķēžu aprēķināšanas pamatlikumu un metožu apgūšana;
Lineāro un nelineāro elektrisko ķēžu analīzes un sintēzes metožu apguve;
Izpētot transformatoru darbības principus, elektriskās mašīnas pastāvīga un maiņstrāva;
Tīkla elektroapgādes organizācijas izpēte;
Elektrisko signālu mērīšanas un novērošanas metožu izpēte;
Pusvadītāju pamatierīču darbības principu apguve un pamata shēmas uz to bāzes radīta elektronika;
Mūsdienu datoru un citu elektronisko ierīču elementu bāzes izpēte;
Apgūt elektrisko signālu lineāro pastiprinātāju, tai skaitā operacionālo pastiprinātāju, organizēšanas principus un pētīt to iespējamās pielietošanas jomas;
Mūsdienu elektronisko ierīču barošanas bloku veidošanas principu apguve.
Galvenā informācija
Elektriskā ķēde tas ir savstarpēji savienotu elementu, detaļu vai ierīču kopums, kas paredzēts elektriskās strāvas pārejai tajos, kuru procesus var aprakstīt, izmantojot elektromotora spēka (emf), elektriskās strāvas un elektriskā sprieguma jēdzienus.
Elektriskā strāva (i vai I) - elektrisko lādiņnesēju (kas bieži vien ir elektroni) virzīta kustība. Ir trīs strāvas veidi: vadīšanas strāva, pārvietošanas strāva, pārvades strāva. Vadīšanas strāva rodas brīvo lādiņnesēju (piemēram, elektronu) virzītas sakārtotas kustības dēļ, iedarbojoties elektriskais lauks diriģenta iekšpusē. Nobīdes strāva vai polarizācijas strāva tiek novērota dielektrikā, un tā ir saistīta ar nobīdi viena pret otru elektriskā lauka iedarbībā ar saistītiem, pretējās zīmes lādiņiem. Pastāvīga ārējā elektriskā lauka iedarbībā tiek novērota īslaicīga nobīdes strāva. Bet ar mainīgu lauku ir jāņem vērā nobīdes strāva. Pārneses strāva vai konvekcijas strāva pārneses dēļ elektriskie lādiņi brīvā telpā ar uzlādētām daļiņām vai ķermeņiem elektriskā lauka iedarbībā.
Elektriskās strāvas kvantitatīvais raksturlielums ir strāvas stiprums - elektroenerģijas daudzums q, kas plūst caur vadītāja šķērsgriezumu laika vienībā:
es= q / t.
Ja lādiņi virzās nevienmērīgi vadītājā, mainīgo strāvas stiprumu var atrast pēc formulas:
i = dq / dt.
Elektroenerģijas daudzumu SI sistēmā mēra kulonos (C), bet strāvu mēra ampēros (A).
Ampērs ir nemainīgas strāvas spēks, kas, ejot caur diviem paralēliem bezgala garuma un nenozīmīga apļveida šķērsgriezuma taisniem vadītājiem, kas atrodas 1 m attālumā viens no otra vakuumā, radītu spēku, kas vienāds ar 1 N / m starp šiem vadītājiem.
Kulons ir definēts kā elektroenerģijas daudzums, kas plūst caur vadītāja šķērsgriezumu 1 sekundē ar pastāvīgu 1 A strāvu.
Lai raksturotu elektrības kustību noteiktā virsmas punktā, tiek izmantots strāvas blīvums δ, ko nosaka pēc formulas:
δ=I/S,
kur S ir vadītāja šķērsgriezuma laukums.
elektriskais spriegums (u vai U) - atšķirība elektriskie potenciāli starp izvēlētajiem punktiem vai darba apjomu, ko elektriskais lauks veiks, lai pārnestu vienības pozitīvo lādiņu no viena punkta uz otru.
Elektriskais potenciāls skaitliski līdzvērtīgs darbam lauku, pārnesot vienības pozitīvo lādiņu no noteikta telpas punkta uz bezgalīgi tālu, kura potenciāls tiek pieņemts kā nulle. Tā kā tiek pieņemts, ka elektriskā ķēdē viena punkta potenciāls ir nulle, parasti interesē elektriskie spriegumi, nevis potenciāli.
1V = 1J/1 Kulons
EMF avots - sprieguma avots elektriskajā ķēdē, kura vērtība maz ir atkarīga no saprātīgās robežās izvēlētās slodzes; elektroenerģijas avots, kas izmanto trešās puses, nevis elektriskie spēki. Piemērs: galvaniskais elements, kas pārvērš ķīmisko enerģiju elektroenerģijā, un ģenerators, kas pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā.
Elektroinstalācijas shēma - metode elektriskās ķēdes attēlošanai plaknē, izmantojot parastos grafiskos simbolus elektriskās ķēdes sastāvdaļām vai elementiem. Ķēde bieži tiek saprasta kā elektriskās ķēdes fiziska realizācija.
Komponents, elements - minimālā, funkcionāli un strukturāli pilnīga ķēdes vai ķēdes sastāvdaļa. Komponentos ietilpst barošanas avoti, elektromotori, rezistori, kondensatori, induktori.
Elektrisko ķēžu analīzē parasti tiek novērtēta strāvu, spriegumu un jaudu vērtība. Šajā gadījumā nav nepieciešams ņemt vērā dažādu slodžu īpašo izvietojumu. Ir svarīgi zināt tikai to pretestību - R, induktivitāti - L vai kapacitāti - C. Tādus ķēdes elementus sauc elektriskās enerģijas uztvērēji.
Parasti sauc par strāvas, kas plūst caur elektroenerģijas uztvērēju, atkarību no sprieguma šajā uztvērējā strāvas-sprieguma raksturlielums (VAC).
Tiek saukti elektriskās enerģijas uztvērēji, kuru strāvas-sprieguma raksturlielumi ir taisnas līnijas lineārs.
Tiek sauktas elektriskās ķēdes, kas ietver tikai lineārus elementus lineārās elektriskās ķēdes.
Tiek sauktas elektriskās ķēdes, kurās ir vismaz viens nelineārs elements nelineāras elektriskās ķēdes.
Signāls ir fizisks process, kas nes informāciju vai ir interesants.
elektriskais signāls - signāls formā elektriskais spriegums vai strāva. Atšķirt analogais un digitālais (diskrētie) signāli.
analogais signāls var pieņemt jebkuru patvaļīgu sprieguma vai strāvas vērtību noteiktā pieļaujamā diapazonā no minimālās vērtības līdz maksimālajai.
Sensors – Interesanta un informāciju nesoša fiziska procesa pārveidotājs elektriskajā signālā. Sensora piemērs ir termopāris (divu atšķirīgu materiālu sakausējums), kas rada temperatūrai proporcionālu izejas spriegumu. Piemērs: Halles sensors, kas pārvērš ārējās magnētiskās indukcijas lielumu magnētiskais lauks emf, tas ir, analogajā signālā; termistors, kas pārvērš apkārtējās vides temperatūru pretestībā; deformācijas mērītājs, pārvēršot mehānisko spiedienu pretestībā.
digitālais signāls – digitālās informācijas attēlojums skaidri atšķiramu sprieguma līmeņu veidā. Lai attēlotu bināro informāciju, kurā ir iespējamas tikai divas vērtības: 0 vai 1, pietiek ar diviem skaidri atšķiramiem sprieguma līmeņiem. Ir vairāki veidi, kā attēlot bināro signālu: potenciāls, impulss un impulsa potenciāls.
Plkst potenciāls veids, kā attēlot loģiskos stāvokļus 0 un 1, ir attēloti ar diviem dažādi līmeņi spriegums. Piemēram, tranzistora-tranzistora loģikas (TTL) elementiem:
Loģisko vienību attēlo spriegums U 1 ≥ 2,4 V;
Loģisko nulli attēlo ar spriegumu U 0 ≤ 0,4 V.
Plkst impulsīvs Binārās informācijas attēlojums, loģiskā vienība atbilst impulsa elementa vai impulsu sērijas klātbūtnei izejā, bet nulles gadījumā - impulsu neesamībai.
Pulss – elektrisks signāls, kam raksturīgas straujas sprieguma vai strāvas līmeņa izmaiņas un kam parasti ir tendence noteikt vienu no diviem iespējamiem sprieguma vai strāvas ierobežojumiem.
Plkst impulsa potenciāls informācijas prezentācijā, abas iepriekš piedāvātās metodes tiek izmantotas vienlaicīgi.
Loģiskais elements - mazākā funkcionāli un strukturāli pabeigtā datora daļa, kas veic jebkuru loģisku funkciju. Starp galvenajām loģiskajām funkcijām parasti izšķir disjunkcija, konjunkcija un noliegums.
Disjunkcija ir bināro mainīgo (X1, X2, ..) funkcija (y), kas ir vienāda ar vienu, ja vismaz viens ievades mainīgais ir vienāds ar vienu. Funkcija ar diviem mainīgajiem tiek uzrakstīta šādi:
y=X1vX2.
Disjunkcija tiek realizēts, izmantojot disjunktoru vai NOR tipa elementu, kur N ir disjunktoru ieeju skaits. Ar diviem ievadiem mums ir darīšana ar elementu 2OR, kura simbols ir piedāvāts attēlā:
Savienojums ir bināro mainīgo (X1, X2, ..) funkcija (y), kas ir vienāda ar vienu, ja visi ievades mainīgie ir vienādi ar vienu. Funkcija ar diviem mainīgajiem tiek uzrakstīta šādi:
y=X1&X2 vai y=X1*X2.
Savienojums tiek realizēts, izmantojot konjunktoru vai NI tipa elementu, kur N ir konjunktora ieeju skaits. Ar diviem ievadiem mums ir darīšana ar elementu 2I, kura simbols ir piedāvāts attēlā:
Negācija- tāda binārā mainīgā X funkcija (y), kas ir vienāda ar vienu, ja ievades mainīgais ir vienāds ar nulli un otrādi.
Negācija tiek realizēts, izmantojot invertoru vai NOT elementu, kura simbols ir piedāvāts attēlā:
Nolieguma simbols leģendā ir aplis uz signāla līnijas.
magnētiskā ķēde sauc par ierīču komplektu, kas satur feromagnētiskos ķermeņus un veido slēgtu ķēdi, kurā magnetomotīves spēka klātbūtnē veidojas magnētiskā plūsma un pa kuru tiek slēgtas magnētiskās indukcijas līnijas.
Magnētiskais spēks (mfs) - raksturlielums magnētiskā lauka avotu (elektrisko strāvu) spējai radīt magnētiskās plūsmas.
Lekcija 2. Līdzstrāvas elektriskās ķēdes
Līdzstrāvas ķēžu pamatlikumi
Elektrisko ķēžu teorijas galvenie topoloģiskie jēdzieni ir zars, mezgls, kontūra, divu polu, četru polu, elektriskās ķēdes diagrammas grafiks, ķēdes diagrammu koks. Apskatīsim dažus no tiem.
filiāle sauc par elektriskās ķēdes posmu ar tādu pašu strāvu. Tas var sastāvēt no viena vai vairākiem virknē savienotiem elementiem.
mezgls Tiek saukta vieta, kur satiekas divi elementi. Trīs vai vairāku zaru krustojumu sauc par komplekso mezglu. Sarežģītu mezglu diagrammā norāda ar punktu. Sarežģīti mezgli ar vienādi potenciāli, tiek apvienoti vienā potenciālajā mezglā.
kontūru sauc par slēgtu ceļu, kas iet caur vairākiem elektriskās ķēdes atzariem un mezgliem.
Kontūru sauc par neatkarīgu, ja tā ietver vismaz vienu atzaru, kas nepieder blakus esošajām kontūrām.
bipolāri viņi sauc elektriskās ķēdes daļu ar divām speciālām skavām - stabiem. Divu termināļu tīkls ir apzīmēts ar taisnstūri ar indeksiem "A" vai "P". Indekss "A" tiek izmantots, lai apzīmētu aktīvu divu terminālu tīklu, kas ietver E.D.S. Indeksu "P" izmanto, lai apzīmētu pasīvo divu termināļu tīklu.
Elektrisko ķēžu aprēķins un analīze tiek veikta, izmantojot Ohma likumu, pirmo un otro Kirhhofa likumu. Pamatojoties uz šiem likumiem, tiek noteikta sakarība starp strāvu, spriegumu, visa EML vērtībām. elektriskā ķēde un tās atsevišķās sadaļas un elementu parametri, kas veido šo ķēdi.
Oma likums ķēdes posmam
Sakarību starp strāvu I, spriegumu UR un elektriskās ķēdes ab sekcijas pretestību R (1. att.) izsaka Ohma likums.
Šajā gadījumā U R \u003d RI sauc par spriegumu vai sprieguma kritumu pāri rezistoram R, un I ir strāva rezistorā R.
Aprēķinot elektriskās ķēdes, dažreiz ir ērtāk izmantot nevis pretestību R, bet gan pretestības apgriezto vērtību, t.i. elektriskā vadītspēja:
Šajā gadījumā Ohma likums ķēdes sadaļai tiks uzrakstīts šādi:
Oma likums pilnīgai ķēdei
Šis likums nosaka attiecības starp strāvas avota EMF E ar iekšējo pretestību r 0 (1. att.), elektriskās ķēdes strāvu I un visas ķēdes kopējo ekvivalento pretestību R e \u003d r 0 + R:
I \u003d E / R e \u003d E / (r 0 + R)
Sarežģītā elektriskā ķēde parasti satur vairākas atzaras, kurās var iekļaut to strāvas avotus un tās darbības režīmu nevar aprakstīt tikai ar Oma likumu. Šajā gadījumā izmantojiet Kirhofa likumi , kas ir enerģijas nezūdamības likuma sekas.
Kirhhofa pirmais likums
Strāvu, kas saplūst jebkurā mezglā, algebriskā summa ir nulle.
Rakstot vienādojumus pēc pirmā Kirhhofa likuma, uz mezglu virzītās strāvas tiek ņemtas ar plus zīmi, bet no mezgla virzītās ar mīnus zīmi.
I1-I2+I3-I4+I5=0
Vienādojumu skaits, uz kuru pamata var uzrakstīt pirmais likums, vienāds ar ķēdes mezglu skaitu, un tikai (U - 1) vienādojumi ir neatkarīgi viens no otra. Plkst ir ķēdes mezglu skaits.
Kirhhofa otrais likums
Sprieguma kritumu algebriskā summa slēgtas ķēdes atsevišķās sekcijās, kas patvaļīgi izvēlēta kompleksā sazarota ķēde, ir vienāds ar EML algebrisko summu šajā ķēdē.
Rakstot vienādojumus saskaņā ar otro Kirhhofa likumu, ir nepieciešams:
1) iestatīt nosacītus pozitīvos EML virzienus, strāvu un spriegumu;
2) izvēlas kontūras apiešanas virzienu, kuram rakstīts vienādojums;
3) pieraksta vienādojumu, un vienādojumā iekļautos terminus ņem ar plus zīmi, ja to nosacīti pozitīvie virzieni sakrīt ar kontūras apvedceļu, un ar mīnusa zīmi, ja tie ir pretēji.
E1 –
E2 +
E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 - I4R4
Neatkarīgo vienādojumu skaits saskaņā ar otro Kirhhofa likumu ir:
Lineāro līdzstrāvas elektrisko ķēžu analīzes metodes
Īstām elektriskām ierīcēm un sistēmām ir sarežģītas shēmas. Speciālisti saskaras ar uzdevumu aprēķināt to parametrus. Parametru aprēķināšanas procesu elektrotehnikas teorijā parasti sauc par "ķēžu analīzi". Jebkuras sarežģītības elektriskās ķēdes pakļaujas Oma un Kirhhofa likumiem. Tomēr šo likumu piemērošana vien bieži vien noved pie nepamatotas grūti lēmumi. Tāpēc ir izstrādātas vairākas analīzes metodes, kas pielāgotas elektrisko ķēžu topoloģijai un vienkāršo to parametru aprēķināšanas procesu.
Elektrisko ķēžu analīze, izmantojot Kirhhofa likumus
Analizējot elektriskās ķēdes, strāvu vērtība to atzaros, sprieguma kritums uz elementiem vai enerģijas patēriņš tiek noteikts saskaņā ar doto EMF vērtību, kā arī pretestības, vadītspējas vai citu parametru vērtības saskaņā ar doto. strāvas vai sprieguma vērtības.
Elektrisko ķēžu analīzes, izmantojot Kirhhofa likumus, būtība ir neatkarīgu lineāru vienādojumu sistēmas sastādīšana.
Saskaņā ar pirmo Kirhhofa likumu tiek sastādīts (U - 1) vienādojums, saskaņā ar otro likumu - B - (U-1) vienādojums.
Elektrisko ķēžu analīze ar ekvivalentu pārveidojumu metodi
Ja elektriskajā ķēdē ir iekļauts tikai viens EML avots, tā strāvu nosaka pasīvo elektroenerģijas uztvērēju kopējā pretestība. Šādu pretestību sauc par ekvivalentu - Rekv. Acīmredzot, ja ir zināms Req, tad ķēdi var attēlot kā divus virknē savienotus elementus - E.D.S avotu. un Req, un avota strāvas noteikšana tiek reducēta līdz Oma likuma piemērošanai. Pārejas procesu no elektriskās ķēdes ar patvaļīgu topoloģiju uz ķēdi ar Req sauc par līdzvērtīgu transformāciju. Šāda transformācija ir aplūkotās analīzes metodes pamatā.
Elektriskās ķēdes pārveidošanas paņēmienus nosaka pasīvo elementu savienošanas metodes. Ir savienojuma metodes: sērija, paralēla, jaukta ķēde, trīsstūra un zvaigzne. Apsveriet katras no šīm metodēm līdzvērtīgu transformāciju būtību.
Elektriskā ķēde ar elementu virknes savienojumu
|
|
|
Seriālais ir tāds ķēdes elementu savienojums, kurā visos ķēdē iekļautajos elementos rodas vienāda strāva I (2. att.).
Pamatojoties uz Kirhhofa otro likumu, visas ķēdes kopējais spriegums U ir vienāds ar spriegumu summu atsevišķās sekcijās:
U \u003d U 1 + U 2 + U 3 vai IR ekv. \u003d IR 1 + IR 2 + IR 3,
no kurienes tas izriet
R ekvivalents \u003d R 1 + R 2 + R 3.
Tādējādi, savienojot ķēdes elementus virknē, ķēdes kopējā ekvivalentā pretestība ir vienāda ar atsevišķu sekciju pretestību aritmētisko summu. Tāpēc ķēdi ar jebkuru virknē savienotu rezistoru skaitu var aizstāt ar vienkāršu ķēdi ar vienu līdzvērtīgu pretestību R ekv (3. att.). Pēc tam ķēdes aprēķins tiek samazināts līdz visas ķēdes strāvas I noteikšanai saskaņā ar Ohma likumu
un pēc iepriekšminētajām formulām sprieguma kritumu U 1, U 2, U 3 aprēķina attiecīgajās elektriskās ķēdes posmos (2. att.).
Elementu virknes savienošanas trūkums ir tāds, ka, ja vismaz viens elements neizdodas, visu pārējo ķēdes elementu darbība apstājas.
Elektriskā ķēde ar elementu paralēlu savienojumu
Paralēlais savienojums ir tāds savienojums, kurā visi patērētāji ir iekļauti ķēdē elektriskā enerģija, ir zem viena sprieguma (4. att.).
Šajā gadījumā tie ir savienoti ar diviem ķēdes a un b mezgliem, un, pamatojoties uz pirmo Kirhhofa likumu, var uzrakstīt, ka visas ķēdes kopējā strāva I ir vienāda ar indivīda strāvu algebrisko summu. filiāles:
I \u003d I 1 + I 2 + I 3, t.i.
no kurienes tas izriet
.
No šīs attiecības izriet, ka ķēdes ekvivalentā vadītspēja ir vienāda ar atsevišķu atzaru vadītspējas aritmētisko summu:
g ekvivalents \u003d g 1 + g 2 + g 3.
Palielinoties paralēli pieslēgto patērētāju skaitam, palielinās ķēdes vadītspēja g eq, un otrādi, kopējā pretestība R eq samazinās.
Spriegumi elektriskā ķēdē ar paralēli savienotām pretestībām (4. att.)
U \u003d IR vienāds \u003d I 1 R 1 \u003d I 2 R 2 = I 3 R 3.
No tā izriet, ka
tie. strāva ķēdē tiek sadalīta starp paralēlajiem zariem apgriezti proporcionāli to pretestībām.
Saskaņā ar paralēlo shēmu jebkuras jaudas patērētāji, kas paredzēti vienam un tam pašam spriegumam, darbojas nominālā režīmā. Turklāt viena vai vairāku patērētāju ieslēgšana vai izslēgšana neietekmē pārējo darbību. Tāpēc šī shēma ir galvenā shēma patērētāju pieslēgšanai elektroenerģijas avotam.
Elektriskā ķēde ar jauktu elementu savienojumu
Jaukts savienojums ir tāds savienojums, kurā ķēdē ir paralēlu un virkni savienotu pretestību grupas.
Attēlā parādītajai shēmai. 5, ekvivalentais pretestības aprēķins sākas no ķēdes beigām. Lai vienkāršotu aprēķinus, mēs pieņemam, ka visas pretestības šajā ķēdē ir vienādas: R 1 \u003d R 2 \u003d R 3 \u003d R 4 \u003d R 5 \u003d R. Pretestības R 4 un R 5 ir savienotas paralēli, tad ķēdes sekcijas cd pretestība ir:
.
Šajā gadījumā sākotnējo shēmu (5. att.) var attēlot šādi (6. att.):
Diagrammā (6. att.) pretestība R 3 un R cd ir savienoti virknē, un tad ķēdes sekcijas ad pretestība ir vienāda ar:
.
Tad ķēdi (6. att.) var attēlot saīsinātā versijā (7. att.):
Diagrammā (7. att.) pretestība R 2 un R ad ir savienotas paralēli, tad ķēdes posma ab pretestība ir
.
Ķēdi (7. att.) var attēlot vienkāršotā variantā (8. att.), kur pretestības R 1 un R a ir savienotas virknē.
Tad sākotnējās ķēdes ekvivalentā pretestība (5. att.) būs vienāda ar:
.
|
|
|
Transformāciju rezultātā oriģinālā ķēde (5. att.) tiek parādīta ķēdes formā (9. att.) ar vienu pretestību R ekv. Strāvu un spriegumu aprēķinu visiem ķēdes elementiem var veikt saskaņā ar Ohm un Kirchhoff likumiem.
Līdzvērtīgu pārveidojumu metodes būtība:
1. Elektriskās ķēdes sekcijas ar virknē un paralēli savienotiem elementiem tiek aizstātas ar vienu līdzvērtīgu elementu. Secīgi veicot transformācijas, shēma tiek vienkāršota līdz elementārai formai.
2. Izmantojot Oma likumu, tiek atrasta vienkāršotās ķēdes strāva. Tās vērtība nosaka E.D.S avotam vistuvāk esošās filiāles strāvu. (pirmā atzara strāva). Tādējādi ir viegli aprēķināt atlikušo zaru strāvas.
Tūlītēja vērtība;
Maksimālā vērtība;
Sākotnējā fāze;
Faktiskā vērtība;
Vidēji;
Efektīvās vai amplitūdas vērtības komplekss utt.
Tūlītēja vērtība
Momentānā vērtība a ir uzrakstīts šādi:
a \u003d Am sin (ωt + ψ),
kur Am ir daudzuma amplitūda (maksimālā vērtība);
ω – leņķiskā frekvence, rad/s;
t ir laika pašreizējā vērtība s;
ψ ir sākuma fāze.
Mēs rakstām strāvas i, sprieguma u vai EMF momentānās vērtības šādā formā:
i=Im sin(ωt+ψi),
u = Um sin(ωt+ψu),
e=Em sin(ωt+ψe).
Tiek izsaukts sinusa arguments (ωt + ψ). fāze. Leņķis ψ ir vienāds ar fāzi sākotnējā brīdī t = 0 un tāpēc to sauc sākuma fāze.
Leņķiskā frekvence ω ir saistīta ar periodu T un frekvenci f =1/T pēc formulām:
.Sinusoidālās strāvas kvadrātiskā vērtība bieži tiek saukta par rms vai rms vērtību.
Strāvas un sprieguma efektīvās vērtības parāda lielākā daļa elektrisko mērinstrumentu (ampērmetri, voltmetri).
Pašreizējās vērtības norāda nominālās strāvas un spriegums dažādu elektroierīču un ierīču pasēs.
Zem vidēji sinusoidālā strāva saprot tās vidējo vērtību pusei perioda:
Līdzīgi:
Un 
Sinusoidālās strāvas elektrisko ķēžu elementi
Sinusoidālās strāvas elektrisko ķēžu galvenie elementi:
Elektriskās enerģijas avoti ( EML avoti un pašreizējie avoti);
Pretestības elementi (rezistori, reostati, sildelementi utt.);
Kapacitatīvie elementi (kondensatori);
Induktīvie elementi (induktors).
pretestības elements
Saskaņā ar Oma likumu pretestības elementa spriegums ir: u=i⋅R=R⋅Im sinωt=Um sinωt, kur Um =R⋅Im un strāva i=Im sinωt.
Tas nozīmē:
1. Strāva un spriegums pretestības elementā ir fāzē (fāzes maiņa).
2. Oma likums ir spēkā abiem strāvas un sprieguma amplitūdas vērtības: Um = R⋅Im un efektīvajām strāvas un sprieguma vērtībām: U=R⋅I.
Mēs izsakām momentāno jaudu p ar strāvas i un sprieguma u momentānām vērtībām:
p=u i =Um Im sinωt sinωt =U I (1−cos2ω).
induktīvs elements
Klasisks induktīvā elementa piemērs ir induktors - stieple, kas aptīta ap izolācijas rāmi.
uL = ω⋅L⋅Im cosωt = Um sin(ωt+900),
kur Um = ω⋅L⋅Im = XL⋅Im.
Tiek izsaukta vērtība XL =ω⋅L induktīvā pretestība, mēra omos un ir atkarīgs no frekvences ω.
No šiem izteicieniem izriet svarīgs secinājums:
1.Strāva induktīvā elementā atpaliek fāzē ar spriegumu pāri(900).
2. Induktīvs elements nodrošina pretestību sinusoidālai (maiņstrāvai), kuras modulis X L \u003d ω ⋅ L, ir tieši proporcionāls frekvencei.
3. Oma likums ir izpildīts gan strāvas un sprieguma amplitūdas vērtībām: Um =XL⋅Im, gan efektīvām vērtībām: U=XL⋅I.
Tūlītēja jauda:
p = u⋅i = Um cosωt⋅Im sinωt = U⋅I sin2ωt.
Induktīvā elementa momentānajai jaudai ir tikai mainīga komponente U⋅I sin2ωt , kas mainās ar dubulto frekvenci (2ω).
Jauda periodiski mainās zīmē: pozitīva vai negatīva. Tas nozīmē, ka dažos ceturkšņa periodos, kad p>0, enerģija tiek uzkrāta induktīvajā elementā (magnētiskā lauka enerģijas veidā), bet citos ceturkšņa periodos, kad p< 0 , энергия возвращается в электрическую цепь.
AT šajā sadaļā pievērsta jūsu uzmanībai Grāmatas par elektroniku un elektrotehniku. Elektronika ir zinātne, kas pēta elektronu mijiedarbību ar elektromagnētiskajiem laukiem un izstrādā metodes elektronisku ierīču, ierīču vai elementu radīšanai, ko galvenokārt izmanto informācijas pārraidei, apstrādei un uzglabāšanai.
Elektronika ir strauji augoša zinātnes un tehnoloģijas nozare. Viņa studē fiziku un praktiska izmantošana dažādas elektroniskās ierīces. Fizikālā elektronika ietver: elektroniskos un jonu procesus gāzēs un vadītājos. Saskarsmē starp vakuumu un gāzi, cietām vielām un šķidrumiem. Tehniskā elektronika ietver elektronisko ierīču uzbūves un to pielietojuma izpēti. Jomu, kas veltīta elektronisko ierīču izmantošanai rūpniecībā, sauc par rūpniecisko elektroniku.
Vietnē varat bez maksas lejupielādēt lielu skaitu grāmatu par elektroniku. Grāmatā "Elektronisko līdzekļu ķēdes inženierija" aplūkota elektronisko ierīču elementu bāze. Doti analogo, impulsu un digitālo ierīču uzbūves pamatprincipi. Īpaša uzmanība tiek pievērsta atmiņas ierīcēm un informācijas pārveidotājiem. Atsevišķā sadaļā aplūkoti mikroprocesoru kompleksi un ierīces. Augstāko institūciju studentiem profesionālā izglītība. Lejupielādējiet arī autoru grāmatas: Levinstein M.E., Simin G.S., Maksina E.L., Kuzmina O., Shchedrin A.I., Leontiev B.K., Shelestov I.P., Piz R., Rodin A., Bessonov V.V., Stolovykh A.M., Drigalkin V.V., Mand M.V. , Ļebedevs A.I., Braga N., Hamakava J., Revičs Ju.V., Abraitis B.B., Altšullers G.B., Elfimovs N.N., Šakuļins V.G., Baida N.P., Bjerss T., Baljans R.K., Obrusņiks V.P., B., B. Savinovskis Ju.A., Bas A.A., Bezborodovs Ju.M., Bočarovs L.N., Bukhmans D.R., Krotčenkovs A.G., Oblasovs P.S., Bistrovs J.A., Vasiļevskis D.P., Vasiļjevs V.A., Vdovins S.S., S.V.Šavjš, S.V. V.V., Čistjakovs N., Horovics P., Hils U., Felpss R., Sidorovs I.N., Skorņakovs S.V., Grišins G.G., Moškovs A.A., Olšanskis O.V., Ovečkins Ju.A., Vikuļins I.M., Voišvillods G.V.A. ., Galperins M.P., Kuzņecovs V.Ja., Masļeņikovs Ju.A., Gausi M., Lakers K., Eljaškevičs S., Gendins G.S., Golovkovs A.V.
Pievērsiet uzmanību grāmatai "Circuit Engineering and Design Tools for Digital Devices". Grāmatā sniegts digitālo ierīču shēmas apraksts. Galvenā uzmanība tiek pievērsta apmācībām procesoru saturošu programmatūras un aparatūras sistēmu izstrādē: uzvedības un strukturālo VHDL un Verilog HDL modeļu rakstīšanai, to testēšanai un programmu izpildes funkcionālajai pārbaudei. Apraksti mūsdienu izstrādātāju rīkus. Piemēri apraksta šī rīku komplekta izmantošanu.
Vietnē tiek piedāvātas slavenāko autoru grāmatas: Ļubitskis V.B., Goldenbergs L.M., Matjuškins B.D., Poļaks M.N., Gorbatijs V.I., Gorodilins V.M., Fedosejeva E.O., Trohimenko Ja., Ļubičs F., Rumjancevs M.K., Rozanovs Juhins. .P., Kazarinovs J.M., Katikovs V.M., Ramms G.S., Panfilovs N.D., Oksners E.S., Novačenko I.V., Jurovskis A.V., Ņefedovs A.V., Gordejeva V.I., Mošits G., Horns P., Migulins M., Čapovskis I. Markatuns M.G., Dmitrijevs V.A., Iļjins V.A., Ļarskis V.F., Muradjans O.B., Džozefs K., Andrejevs V., Baranovs V.V., Bekins N.V., Godonovs A.Ju., Golovins O., Aleksenko A.G., I, Stardubs G.A., Kolombets E.A. Aisbergs E., Šumilins M.S., Golovins O.V., Sevaļņevs V.P., Ševcovs E.A., Cikins G.S., Harčenko V.M., Hablovskis I., Skulimovskis V., Viljamss A., Tetelbaums I.M., Šneiders V. S. , Daņilovs L. .V., Mathanovs P.N., Filippovs E.S., Derjabins V.I., Ribakovs A.M., Rothamels K., Djakovs V.I., Paļškovs V.V., Žutjajevs S., Zeldins I.V., Rusinovs V.V., Lomonosovs, V.I. K.M., Katsnelsons B., Larionovs A., Igumnovs D.V., Koroļevs G., Gromovs I., Iofe V.K., Lizunkovs M.V., Kollenders B.G., Kuzinets L.M., Sokolovs V.S., Kitaevs V.E., Bokunjajevs A.A., Kolkanovs M.F., Kalantarovs L.K.K. , Kovaļgins Ju.A., Syritso A., Poļakovs V., Koroļovs G.V., Kostikovs V.G., Ņikitins I.E., Krasnopoļskis A.E., Sokolovs V., Troickis A., Krize S., Kubarkins L.V., Kuzins V., Kuzina O., Kuprijanovičs L., Ļeontjevs V.F., Lukoškins A., Kirenskis I., Monakhovs Ju., Petrovs O., Dostāls I., Sudakovs J., Gromovs N., Vyhodets A.V., Gitlits M.V.V., Nikonovs A.V., Odnoļko V.V. I., Malceva L., Marcinkjavičus A., Mirskis G.Ya., Volgovs V.A., Vambersky M.V., Kazantsev V.I., Sheluhin S.A., Bunimovich S., Yaylenko L., Mukhitdinovs M., Musaev E., Myachin Yu.A. ., Odnoralovs N., Pavlenko Yu.F., Shpanyon P.A., Parol N.V., Bershtein A.S., Paskalev J., Poļikarpovs A., Sergienko E.F., Bobrov N.V., Benkovskis Z., Lipinsky E., Bastanov V.G., Poļjakovs. Abramovičs M. I., Pavlovs B., Ščerbakova Ju.V., Adamenko M., Tju nin N.A., Kuļikovs G.V.
(dokuments)
n1.doc
Īss lekciju kurss
elektrotehnikā (korespondences daļa)
Ievads
Pamatdefinīcijas
1.1. Pamata skaidrojumi un termini
1.2. Pasīvie ekvivalentie ķēdes elementi
1.3. Ekvivalentas ķēdes aktīvie elementi
1.4. Ar shēmām saistītās pamatdefinīcijas
1.5. Elektrisko ķēžu darbības režīmi
1.6. Elektrisko ķēžu pamatlikumi
Ķēžu ekvivalentās transformācijas. Elektriskās ķēdes elementu paralēlais savienojums
2.1. seriālais savienojums elektriskās ķēdes elementi
2.2. Paralēlais savienojums elektriskās ķēdes elementi
3.1. Līdzstrāvas elektrisko ķēžu aprēķins
viena avota locīšanas metode
4.1. Kirhhofa likumu tiešās piemērošanas metode
4.2. Cilpas strāvas metode
4.3. Mezglu potenciāla metode
Nelineāras līdzstrāvas elektriskās ķēdes
5.1. Pamatdefinīcijas
5.2. Grafiskā metode nelineāro līdzstrāvas ķēžu aprēķināšanai
Vienfāzes maiņstrāvas elektriskās ķēdes
6.1. Pamatdefinīcijas
6.2. Laika sinusoidālo funkciju attēlojums vektora formā
6.3. Laika sinusoidālo funkciju attēlojums kompleksā formā
6.4. Pretestība sinusoidālās strāvas ķēdē
6.5. Induktīvā spole sinusoidālās strāvas ķēdē
6.6. Kapacitāte sinusoidālās strāvas ķēdē
6.7. Sērijveidā pieslēgts reāls induktīvs
spole un kondensators sinusoidālās strāvas ķēdē
6.8. Paralēli pieslēgta induktivitāte, kapacitāte un
aktīvā pretestība sinusoidālās strāvas ķēdē
6.9. Rezonanses režīms ķēdē, kas sastāv no paralēlām
Iekļauts reāls induktīvā spole un kondensators
6.10. Jauda sinusoidālās strāvas ķēdē
Trīsfāzu ķēdes
7.1. Pamatdefinīcijas
7.2. Zvaigžņu savienojums. Shēma, definīcijas.
7.3. Trīsstūra savienojums. Shēma, definīcijas
7.5. Strāva iekšā trīsfāzu ķēdes
Magnētiskās ķēdes
9.1. Pamatdefinīcijas
9.2. Feromagnētisko materiālu īpašības
9.3. Magnētisko ķēžu aprēķins
transformatori
10.1. Transformatora dizains
10.2. Transformatora darbība dīkstāves režīmā
10.3. Transformatora darbība zem slodzes
Līdzstrāvas elektriskās mašīnas
11.1. Līdzstrāvas elektriskās mašīnas ierīce
11.2. Līdzstrāvas iekārtas darbības princips
11.3. Līdzstrāvas elektriskās mašīnas darbība
ģeneratora režīmā
11.4. Ģeneratori ar neatkarīgu ierosmi.
Ģeneratora specifikācijas
11.5. Pašuzbudināmie ģeneratori.
Ģeneratora ar paralēlu ierosmi pašiesirdes princips
11.6. Līdzstrāvas elektriskās mašīnas darbība
dzinēja režīmā. Pamatvienādojumi
11.7. Mehāniskās īpašības elektromotori
līdzstrāva
Maiņstrāvas elektriskās mašīnas
12.1. Rotējošais magnētiskais lauks
12.2. asinhronie motori. Dizains, darbības princips
12.3. Asinhronā motora griezes moments
12.4. Ātruma kontrole indukcijas motori.
Asinhronā motora apgriešana
12.5. Vienfāzes asinhronie motori
12.6. Sinhronie motori.
Dizains, darbības princips
Ievads
Elektrotehnika ir zinātnes un tehnikas nozare, kas saistīta ar elektrisko un magnētisko parādību izmantošanu enerģijas pārveidošanai, materiālu apstrādei, informācijas pārraidei utt.Elektrotehnika aptver elektroenerģijas ieguves, pārveidošanas un izmantošanas jautājumus praktiskās aktivitātes persona. Elektroenerģiju var iegūt ievērojamos daudzumos, pārvadīt no attāluma un viegli pārveidot par cita veida enerģiju.
Īsā lekciju kursā tiek sniegtas elektrisko ķēžu galvenās definīcijas un topoloģiskie parametri, tiek piedāvātas līdzstrāvas un maiņstrāvas lineāro un nelineāro ķēžu aprēķināšanas metodes, magnētisko ķēžu analīze un aprēķināšana.
Aplūkota līdzstrāvas un maiņstrāvas transformatoru un elektrisko mašīnu, kā arī informatīvo elektrisko mašīnu konstrukcija, darbības princips un raksturlielumi.
1. Pamatdefinīcijas
1.1. Pamata skaidrojumi un termini
Elektrotehnika ir zinātnes un tehnikas nozare, kas pēta elektriskās un magnētiskās parādības un to izmantošanu praktiskiem mērķiem.Elektriskā ķēde ir ierīču kopums, kas paredzēts elektriskās strāvas ražošanai, pārvadīšanai, pārveidošanai un izmantošanai.
Visas elektriskās ierīces pēc to mērķa, darbības principa un konstrukcijas var iedalīt trīs grupās:
Enerģijas avoti, t.i. ierīces, kas rada elektrisko strāvu (ģeneratori, termoelementi, fotoelementi, ķīmiskie elementi).
Uztvērēji, jeb slodze, t.i. ierīces, kas patērē elektrisko strāvu (elektromotori, elektriskās lampas, elektromehānismi utt.).
Vadi, kā arī dažādas komutācijas iekārtas (slēdži, releji, kontaktori utt.).
Tiek saukta elektriskā strāva, kuras stiprums un virziens nepaliek nemainīgs mainīgie strāva. Maiņstrāvas vērtību aplūkotajā laika momentā sauc par momentānu un apzīmē ar mazo burtu i.
Elektriskās ķēdes darbībai ir nepieciešami enerģijas avoti.
Ir aktīvās un pasīvās ķēdes, ķēžu sekcijas un elementi. Aktīvās ķēdes sauc par elektriskām ķēdēm, kas satur enerģijas avotus, pasīvās - elektriskās ķēdes, kas nesatur enerģijas avotus.
Elektrisko ķēdi sauc par lineāru, ja neviens no ķēdes parametriem nav atkarīgs no strāvas vai sprieguma lieluma vai virziena.
Elektriskā ķēde ir nelineāra, ja tajā ir vismaz viens nelineārs elements. Nelineāro elementu parametri ir atkarīgi no strāvas vai sprieguma lieluma vai virziena.
Elektriskā ķēde ir elektriskās ķēdes grafisks attēlojums, ieskaitot konvencijas ierīces un parāda šo ierīču savienojumu. Uz att. 1.1 parādīts ķēdes shēmaķēde, kas sastāv no enerģijas avota, elektriskās lampas 1 un 2, elektromotora 3.
Rīsi. 1.1
Lai atvieglotu analīzi, elektriskā ķēde tiek aizstāta ar līdzvērtīgu ķēdi.
līdzvērtīga ķēde
- tas ir elektriskās ķēdes grafisks attēlojums, izmantojot ideālus elementus, kuru parametri ir aizstāto elementu parametri.
1.2. attēlā parādīta līdzvērtīgā ķēde.
Rīsi. 1.2