Скачать презентацию Курец Валерий Исаакович 2008 Томский политехнический университет Скачать презентацию Курец Валерий Исаакович 2008 Томский политехнический университет

Лекция1-22.ppt

  • Количество слайдов: 68

Курец Валерий Исаакович © 2008 Томский политехнический университет, кафедра ТОЭ, автор Курец Валерий Исаакович Курец Валерий Исаакович © 2008 Томский политехнический университет, кафедра ТОЭ, автор Курец Валерий Исаакович 1

Литература 1. Демирчян К. С. , Нейман Л. Р. и др. Теоретические основы электротехники. Литература 1. Демирчян К. С. , Нейман Л. Р. и др. Теоретические основы электротехники. Том 1. М. : Энергия, 2003 г. 2. Зевеке Г. В. , Ионкин П. А. и др. Основы теории цепей. М. : Энергоатомиздат, 1989 г. 3. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М. : Высшая школа, 1996 г.

4. Купцов А. М. Электротехника с элементами энергосбережения. Томск, издательство НТЛ, 2003 г. 5. 4. Купцов А. М. Электротехника с элементами энергосбережения. Томск, издательство НТЛ, 2003 г. 5. Касаткин А. С. , Немцов А. В. Электротехника. Учебное пособие для вузов. М. Энергоатомиздат, 1983. г. 6. Данилов И. А. , Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники. М. Высшая школа, 2000 г. 7. Лукутин А. В. , Шандарова Е. Б. Электротехника и электроника. Томск. Изд. ТПУ, 2010 г.

Изучаемые разделы • Законы электротехники. • Методы расчета электрических цепей постоянного и переменного тока Изучаемые разделы • Законы электротехники. • Методы расчета электрических цепей постоянного и переменного тока в установившихся режимах, переходные процессы. • Электрические машины и аппараты. • Основы электроники.

Электротехника – это наука, изучающая вопросы технического использования электромагнитных явлений и процессов во всех Электротехника – это наука, изучающая вопросы технического использования электромагнитных явлений и процессов во всех областях современной жизни. • Средствами электротехнических устройств решаются задачи выработки, трансформирования, передачи и распределения электроэнергии между потребителями. • Электрическая энергия вырабатывается генераторами, преобразующими различные виды энергии (тепловую, механическую, химическую, ветровую, света и др. ) в электрическую.

Условная энергосистема Условная энергосистема

Типы электростанций • Тепловые электростанции (ТЭС), источник энергии – тепло от сжигания угля, нефтепродуктов, Типы электростанций • Тепловые электростанции (ТЭС), источник энергии – тепло от сжигания угля, нефтепродуктов, газа. (69%) • Гидроэлектростанции (ГЭС), источник энергии – энергия текущей воды. (18%) • Атомные электростанции (АЭС), источник энергии – распад радиоактивных элементов с выделением тепла. (13%)

Параметры электрических цепей Параметры электрических цепей

Электрическая цепь – это совокупность соединенных проводниками источников и приемников электромагнитной энергии Электрическая цепь – это совокупность соединенных проводниками источников и приемников электромагнитной энергии

Электрическая цепь служит для передачи, распределения и преобразования электромагнитной энергии Электрическая цепь служит для передачи, распределения и преобразования электромагнитной энергии

Источникиэнергии преобразуют различные виды энергии в электромагнитную энергию - аккумуляторы, электро машинные генераторы и Источникиэнергии преобразуют различные виды энергии в электромагнитную энергию - аккумуляторы, электро машинные генераторы и другие устройства

Накопители запасают и затем отдают в цепь электромагнитную энергию - это индуктивные и емкостные Накопители запасают и затем отдают в цепь электромагнитную энергию - это индуктивные и емкостные накопители

Потребители преобразуют электромагнитную энергию в другие виды энергии – это нагреватели, лампы, двигатели и Потребители преобразуют электромагнитную энергию в другие виды энергии – это нагреватели, лампы, двигатели и другие устройства

Свое назначение электрическая цепь выполняет при наличии в ней электрического тока и напряжения, т. Свое назначение электрическая цепь выполняет при наличии в ней электрического тока и напряжения, т. е. когда цеп замкнута.

Электрический ток Электрический ток

Ток – это упорядоченное движение зарядов, равное скорости их перемещения через поперечное сечение участка Ток – это упорядоченное движение зарядов, равное скорости их перемещения через поперечное сечение участка цепи

(+) 1 u (-) 2 i (+) 1 u (-) 2 i

Для однозначного опреде ления тока заположитель ное направление достаточно выбрать одно из двух его Для однозначного опреде ления тока заположитель ное направление достаточно выбрать одно из двух его возможных направлений. В физике принято считать Направление тока от «+» к «-»

Напряжение Напряжение

Напряжение равно энергии, затрачиваемой на переме щениеединицы заряда из одной точки цепи в другую Напряжение равно энергии, затрачиваемой на переме щениеединицы заряда из одной точки цепи в другую точку и равно разности потенциалов этих точек

Положительное направление напряжения связано с принятым положительным направлением тока, причем ток течет от более Положительное направление напряжения связано с принятым положительным направлением тока, причем ток течет от более высоког потенциала (+) к более низкому потенциалу (-)

Мощность Мощность

Мощность характеризует преобразование энергии на участке цепи и равна скорости изменения этой энергии Мощность характеризует преобразование энергии на участке цепи и равна скорости изменения этой энергии

Если р – то энергия >0 потребляется на данном участке цепи, а если<0 – Если р – то энергия >0 потребляется на данном участке цепи, а если<0 – р то энергия генерируется на этом участке цепи

Постоянные ток и напряжение Постоянные ток и напряжение

Постоянные ток и напряжение неизменны во времени и генерируются источниками постоянного тока и напряжения, Постоянные ток и напряжение неизменны во времени и генерируются источниками постоянного тока и напряжения, например: аккумуляторами, генераторами и т. д.

i=I u =U P=UI i, u , p P U I 0 t i=I u =U P=UI i, u , p P U I 0 t

Синусоидальные (гармонические) ток и напряжение Синусоидальные (гармонические) ток и напряжение

Синусоидальные токи и напряжения генерируются электромашинными генераторами и наиболее распространены в электроэнергетике, причем в Синусоидальные токи и напряжения генерируются электромашинными генераторами и наиболее распространены в электроэнергетике, причем в России: Гц - частота Рад/С – угловая частота

i Im 0 -I m i t i Im 0 -I m i t

Um i u Im 0 -I m -Um ii t Um i u Im 0 -I m -Um ii t

Um i, u, p u Im i 0 -I m - Um p t Um i, u, p u Im i 0 -I m - Um p t

Где: Im и Um - максимальные значения тока и напряжения Ψu- начальная фаза напряжения Где: Im и Um - максимальные значения тока и напряжения Ψu- начальная фаза напряжения (Град или Рад) φ = ψu- ψi - угол сдвига фаз между напряжением и током (Град или Рад) t- время (С)

Линейные элементы схем замещения Линейные элементы схем замещения

Для облегчения расчета и анализареальных цепей их заменяют схемами замещения, составляемые из пассивных и Для облегчения расчета и анализареальных цепей их заменяют схемами замещения, составляемые из пассивных и активных элементов

Математическое описание этих элементов отражает реальные физические процессы, происходящие в электрических цепях Математическое описание этих элементов отражает реальные физические процессы, происходящие в электрических цепях

Линейные схемы замещения составляются из линейных пассивных и активных элементов, вольтамперные характе ристикикоторых линейны Линейные схемы замещения составляются из линейных пассивных и активных элементов, вольтамперные характе ристикикоторых линейны

Пассивные линейные элементы схем замещения Пассивные линейные элементы схем замещения

Резистивный u. R i R Резистивный u. R i R

Резистивные элементы необратимо преобразуют электромагнитную энергию в тепло, причем величина сопротивления R (Ом) постоянна Резистивные элементы необратимо преобразуют электромагнитную энергию в тепло, причем величина сопротивления R (Ом) постоянна

Вольтамперная характеристика u. R(i) u. R u =R i 0 Вольтамперная характеристика u. R(i) u. R u =R i 0

Индуктивный u. L i L Индуктивный u. L i L

Индуктивные элементы запасают электромагнитную энергию WL в магнитном поле, причем величина индук тивности L Индуктивные элементы запасают электромагнитную энергию WL в магнитном поле, причем величина индук тивности L (Гн) постоянна

Схема замещения катушки R L Схема замещения катушки R L

Емкостный i u. С С Емкостный i u. С С

Емкостные элементы запасают электромагнитную энергию WC в электрическом поле, причем величина емкости С (Ф) Емкостные элементы запасают электромагнитную энергию WC в электрическом поле, причем величина емкости С (Ф) постоянна

Схема замещения конденсатора R C Схема замещения конденсатора R C

Примечания 1. При постоянном токе индуктивный элемент “закоротка ”: Так как UL a I Примечания 1. При постоянном токе индуктивный элемент “закоротка ”: Так как UL a I , то b a b I

2. При постоянном напряжении емкостный элемент- “разрыв ”: Так как UС a I , 2. При постоянном напряжении емкостный элемент- “разрыв ”: Так как UС a I , то b a UС b

Активные линейные элементы схем замещения Активные линейные элементы схем замещения

Источник ЭДС е е i + u Источник ЭДС е е i + u

Идеальный источник ЭДС e характеризуется напряжением u, которое не зависит от протекающего тока i, Идеальный источник ЭДС e характеризуется напряжением u, которое не зависит от протекающего тока i, причем сопротивление этого источника равно нулю

Вольтамперная характеристика u(i) u u=e i 0 Вольтамперная характеристика u(i) u u=e i 0

Источник тока J J i + u Источник тока J J i + u

Идеальный источник тока J характеризуется током коi, торый не зависит от его напряженияu, причем Идеальный источник тока J характеризуется током коi, торый не зависит от его напряженияu, причем сопротивление его равно бесконечности

Вольтамперная характеристика u(i) u i=J i 0 Вольтамперная характеристика u(i) u i=J i 0

Активные и пассивные элементы применяются для составления схем замещения реальных источников и приемников электромагнитной Активные и пассивные элементы применяются для составления схем замещения реальных источников и приемников электромагнитной энергии

Например, схема замещения аккумулятора: E I U E=UXX (I=0) I RВН J J=IКЗ=E/RВН (U=0) Например, схема замещения аккумулятора: E I U E=UXX (I=0) I RВН J J=IКЗ=E/RВН (U=0) I U RВН U

Топологические понятия Топологические понятия

Топологические понятия применяются при анализе и расчете схем замещения электрических цепей Топологические понятия применяются при анализе и расчете схем замещения электрических цепей

Ветвь – это часть схемы, содержащая элементы цепи, по которой течет один ток Ветвь – это часть схемы, содержащая элементы цепи, по которой течет один ток

Узел – это точка схемы, к которой подходит не менее трех ветвей Узел – это точка схемы, к которой подходит не менее трех ветвей

Контур – это замкнутая часть схемы, образованная ее ветвями, причем в элементарный контур не Контур – это замкнутая часть схемы, образованная ее ветвями, причем в элементарный контур не входят другие контуры

ПРИМЕР № 1 ПРИМЕР № 1

Цепь постоянного тока I 1 U 1 I 3 R 1 E R 3 Цепь постоянного тока I 1 U 1 I 3 R 1 E R 3 U 2 I 2 U 3 R 2 R 4 U 4

Топологический состав схемы Количество ветвей - 3 Количество узлов - 2 Количество контуров - Топологический состав схемы Количество ветвей - 3 Количество узлов - 2 Количество контуров - 3 Последовательно соединены – R 3 и R 4 Параллельно соединены – R 2 и R 3, R 4