Предисловие………………………………………………………………………………...
|
3
|
Введение...........................................................................…………………………………
|
4
|
1. Линейные электрические цепи постоянного тока............……………
|
7
|
1.1. Основные величины, характеризующие электрическую цепь……………………...
|
7
|
1.1.1. Напряженность электрического поля...............………………………………...
|
7
|
1.1.2. Электрический потенциал и напряжение.........………………………………...
|
8
|
1.1.3. Электрический ток. Плотность тока.................………………………………...
|
9
|
1.2. Элементы электрических цепей...............................…………………………………
|
10
|
1.3. Закон Ома..................................................................…………………………………
|
12
|
1.4. Источник ЭДС и источник тока.................................………………………………..
|
14
|
1.5. Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС.....………………………………...
|
16
|
1.6. Потенциальная диаграмма..........................................……………………………….
|
17
|
1.7. Электрическая энергия и электрическая мощность...……………………………….
|
19
|
1.7.1. Электрическая энергия.....................................…………………………………
|
19
|
1.7.2. Электрическая мощность..................................………………………………...
|
19
|
1.7.3. КПД источника энергии....................................………………………………...
|
20
|
1.7.4. Энергетический баланс в электрической цепи…………………………………
|
21
|
1.8. Законы Кирхгофа.......................................................………………………………...
|
21
|
1.9. Расчет электрических цепей по законам Кирхгофа..........................................…….
|
21
|
1.10. Преобразования электрических схем .....……………………………………………
|
22
|
1.10.1. Последовательное соединение резисторов....……………………………………
|
23
|
1.10.2. Параллельное соединение резисторов...........……………………………………
|
24
|
1.10.3. Смешанное соединение резисторов..............…………………………………..
|
25
|
1.10.4. Метод преобразований треугольника сопротивлений в эквивалентную
звезду и наоборот.........................................................………………………...
|
25
|
1.10.5. Последовательное соединение источников................................……………...
|
27
|
1.10.6. Параллельное соединение источников..........………………………………….
|
28
|
1.11. Метод пропорциональных величин.........................………………………………
|
28
|
1.12. Метод контурных токов..........................................………………………………..
|
29
|
1.13. Метод узловых потенциалов..................................……………………………….
|
31
|
1.14. Метод двух узлов……………………………………………………………………
|
34
|
1.15. Принцип наложения................................................………………………………..
|
35
|
1.16. Свойства взаимности..............................................………………………………..
|
37
|
1.17. Входные и взаимные проводимости ветвей. Входное сопротивление.................
|
38
|
1.18. Теорема компенсации..............................................……………………………….
|
39
|
1.19. Двухполюсники. Метод эквивалентного генератора.....................................……
|
40
|
1.19.1. Активный и пассивный двухполюсники......…………………………………..
|
40
|
1.19.2. Теорема об активном двухполюснике...........…………………………………
|
40
|
1.19.3. Метод эквивалентного генератора...............………………………………….
|
42
|
2. Линейные электрические цепи синусоидального тока...…………..
|
44
|
2.1. Общие сведения..........................................................…………………………………
|
44
|
2.1.1. Амплитуда, частота и фаза синусоидальных ЭДС, напряжения и тока………
|
44
|
2.1.2. Получение синусоидальной ЭДС......................………………………………...
|
45
|
2.1.3. Действующее и среднее значение синусоидального тока……………………..
|
47
|
2.1.4. Векторное представление синусоидальных величин. Векторная
диаграмма………………………………………………………………………….
|
48
|
2.2. Резистор, индуктивная катушка и конденсатор в цепи синусоидального тока…..
|
49
|
2.2.1. Резистор в цепи синусоидального тока............………………………………...
|
50
|
2.2.2. Индуктивная катушка в цепи синусоидального тока…………………………..
|
51
|
2.2.3. Конденсатор в цепи синусоидального тока.......………………………………..
|
53
|
2.2.4. Цепь, содержащая резистор и индуктивную катушку………………………….
|
54
|
2.2.5. Цепь, содержащая резистор и конденсатор.....…………………………………
|
55
|
2.2.6. Последовательное соединение резистора, катушки и конденсатора..........…..
|
56
|
2.2.7. Параллельное включение резистора, катушки и конденсатора................…….
|
58
|
2.2.8. Пассивный двухполюсник………………………………………………………..
|
62
|
2.2.9. Пример расчета разветвленной цепи синусоидального тока………………….
|
63
|
2.3. Мощность цепи синусоидального тока............………………………………………
|
65
|
2.4. Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока..................................…
|
67
|
2.4.1. Векторное изображение синусоидальных функций на комплексной
плоскости………………………………………………………………………….
|
67
|
2.4.2. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме………………………………..
|
69
|
2.4.3. Мощности в комплексной форме.....................…………………………….…..
|
72
|
2.4.4. Баланс мощностей. Измерение мощности.............................................…..…..
|
72
|
2.4.5. Расчет цепей синусоидального тока комплексным методом.
Топографическая диаграмма напряжений……………………………………..
|
74
|
2.5. Резонанс в электрических цепях................................………………………………..
|
78
|
2.5.1. Резонанс напряжений......................................………………………………….
|
79
|
2.5.2. Частотные характеристики последовательного контура...........................……
|
80
|
2.5.3. Резонанс токов.................................................………………………………….
|
82
|
2.5.4. Повышение коэффициента мощности в цепях синусоидального тока………
|
83
|
2.6. Электрические цепи с взаимной индуктивностью.....……………………………….
|
84
|
2.6.1. Общие сведения..............................................…………………………………..
|
84
|
2.6.2. ЭДС взаимной индукции..................................…………………………………
|
86
|
2.6.3. Последовательное соединение двух индуктивно связанных катушек………. .
|
88
|
2.6.4. Определение взаимной индуктивности опытным путем....……………….…..
|
90
|
2.6.5. Параллельное соединение индуктивно связанных катушек.………………….
|
90
|
2.6.6. Расчет разветвленных индуктивно связанных цепей………………………….
|
92
|
2.6.7. Эквивалентная замена (развязка) индуктивных связей.....…………………….
|
93
|
2.6.8. Воздушный трансформатор..............................…………………………………
|
94
|
2.7. Четырехполюсники.....................................................………………………………..
|
97
|
2.7.1. Общие сведения…………………………………………………………………..
|
97
|
2.7.2. Т-образная схема замещения четырехполюсника…………………………………
|
98
|
2.7.3. П-образная схема замещения четырехполюсника…………………………….…..
|
99
|
2.7.4. Опытное определение коэффициентов четырехполюсника……………….…..
|
100
|
2.7.5. Холостой ход и короткое замыкание четырехполюсника.…………………….
|
102
|
2.7.6. Входное сопротивление четырехполюсника при произвольной нагрузке…….….
|
102
|
3. Трехфазные цепи.............................................................…………………………..
|
104
|
3.1. Общие сведения.........................................................………………………………...
|
104
|
3.1.1. Трехфазные системы. Трехфазный синхронный генератор.........…………….
|
104
|
3.1.2. Схемы соединения трехфазных цепей..............………………………………...
|
106
|
3.2. Симметричный режим трехфазной цепи.................………………………………....
|
108
|
3.2.1. Симметричный режим при соединении нагрузки звездой……………………..
|
108
|
3.2.2. Симметричный режим при соединении нагрузки треугольником…………….
|
110
|
3.2.3. Мощности симметричной трехфазной системы………………………………...
|
111
|
3.2.4. Пример расчета симметричной трехфазной цепи.................................……….
|
112
|
3.3. Несимметричные режимы трехфазной цепи…………………………………………
|
114
|
3.3.1. Соединение звездой с нейтральным проводом…………………………………
|
114
|
3.3.2. Соединение звездой без нейтрального провода..........…………………………
|
116
|
3.3.3. Соединение нагрузки треугольником.............…………………………………..
|
118
|
3.3.4. Мощности несимметричной трехфазной цепи............…………………………
|
118
|
3.4. Разветвленные трехфазные цепи……………………………………………………...
|
120
|
3.4.1. Трехфазная цепь с несколькими приемниками, соединенными звездой…….
|
120
|
3.4.2. Трехфазная цепь с приемниками, соединенными несимметричной
звездой и треугольником…………………………………………………….…..
|
121
|
3.4.3. Трехфазная цепь с однофазными и трехфазным приемниками………………
|
122
|
3.5. Измерение активной мощности в трехфазных цепях....……………………………
|
123
|
3.5.1. Измерение активной мощности при симметричной нагрузке…………….…..
|
124
|
3.5.2. Измерение активной мощности при несимметричной нагрузке……………..
|
124
|
3.6. Измерение реактивной мощности.....……………………………………………
|
126
|
3.7. Вращающееся магнитное поле...................................………………………………..
|
127
|
3.7.1. Пульсирующее магнитное поле.......................……………………………..…..
|
127
|
3.7.2. Получение вращающегося магнитного поля....………………………………..
|
128
|
3.7.3. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя..................………..
|
131
|
3.7.4. Принцип действия однофазного асинхронного двигателя..........…………….
|
131
|
3.8. Метод симметричных составляющих.........................……………………………….
|
132
|
3.8.1. Симметричные составляющие трехфазной системы векторов..………….…..
|
132
|
3.8.2. Экспериментальные методы измерения симметричных составляющих……..
|
135
|
3.8.3. Определение мощности через симметричные составляющие....……………..
|
138
|
3.9. Расчет трехфазных цепей методом симметричных составляющих.………………..
|
139
|
3.9.1. Сопротивления симметричной трехфазной
цепи для токов различных последовательностей……………………………….
|
139
|
3.9.2. Определение токов в симметричной трехфазной цепи………………………..
|
141
|
3.9.3. Расчет несимметричной цепи при симметричной системе
напряжений источника……………………………………………………………
|
142
|
4. Переходные процессы в электрических цепях................……………....
|
151
|
4.1. Общие сведения.........................................................………………………………...
|
151
|
4.1.1. Законы коммутации...........................................………………………………...
|
152
|
4.1.2. Переходный и свободный процессы..................………………………………..
|
153
|
4.1.3. Особенности методов расчета переходных процессов......……………………
|
154
|
4.2. Классический метод расчета переходных процессов.………………………………
|
155
|
4.2.1. Принцип расчета..............................................…………………………………
|
155
|
4.2.2. Переходные процессы в цепи с резистором и катушкой...................…………
|
156
|
4.2.3. Переходные процессы в цепи с резистором и конденсатором……………….
|
160
|
4.3. Переходные процессы в неразветвленной цепи с резистором, катушкой и
конденсатором…………………………………………………………………………..
|
164
|
4.3.1. Уравнения для свободных составляющих.....………………………………….
|
164
|
4.3.2. Апериодический разряд конденсатора в цепи R, L, C...……………………….
|
165
|
4.3.3. Предельный апериодический разряд конденсатора в цепи R, L, C...…………
|
166
|
4.3.4. Периодический (колебательный) разряд конденсатора в цепи R, L, C……….
|
166
|
4.3.5. Включение цепи R, L, C на постоянное напряжение..........…………………...
|
168
|
4.4. Расчет переходных процессов в разветвленных цепях.…………………………………
|
170
|
4.4.1. Особенности расчета..............................................……………………………..
|
170
|
4.4.2. Общее решение дифференциального уравнения третьей степени...………….
|
170
|
4.4.3. Особенности определения постоянных интегрирования........………………..
|
170
|
4.5. Операторный метод расчета переходных процессов..………………………………
|
175
|
4.5.1. Понятие об операторном методе. Прямое и обратное
преобразование Лапласа...................................…………………………………
|
175
|
4.5.2. Изображения простейших функций.................…………………………………
|
176
|
4.5.3. Закон Ома в операторной форме.....................…………………………………
|
177
|
4.5.4. Законы Кирхгофа в операторной форме..........…………………………………
|
178
|
4.5.5. Последовательность расчета операторным методом....……………………….
|
179
|
4.6. Частотный метод расчета переходных процессов......………………………………
|
184
|
4.6.1. Общие сведения. Прямое и обратное преобразование Фурье………………..
|
184
|
4.6.2. Частотные спектры некоторых функций..........……………………………….
|
185
|
4.6.3. Законы Ома и Кирхгофа для частотных спектров..…………………………...
|
187
|
4.6.4. Порядок расчета частотным методом (методом интеграла Фурье)...……….
|
188
|
4.6.5. Примеры расчета частотным методом..............……………………………….
|
188
|
4.7. Расчет переходных процессов с помощью интеграла Дюамеля……………………
|
190
|
4.7.1. Общие сведения...............................................…………………………………
|
190
|
4.7.2. Формы записи интеграла Дюамеля..................………………………………..
|
191
|
4.7.3. Расчет переходных процессов с помощью интеграла Дюамеля……………..
|
192
|
4.7.4. Примеры расчета с помощью интеграла Дюамеля.....………………………...
|
192
|
4.7.5. Теорема свертки...............................................…………………………………
|
194
|
5. Цепи несинусоидального тока..........................................…………………...
|
197
|
5.1. Общие сведения...............................................……………………………………….
|
197
|
5.2. Разложение несинусоидальных функций в тригонометрический ряд Фурье……..
|
198
|
5.3. Симметричные несинусоидальные функции...... ……………………………………
|
199
|
5.4. Графоаналитический метод определения составляющих ряда Фурье.........……….
|
201
|
5.5. Действующее и среднее по модулю значения несинусоидального тока
и напряжения.....................………………………………..…………………………….
|
202
|
5.6. Коэффициенты, характеризующие форму
несинусоидальных периодических функций...............………………………………..
|
203
|
5.7. Мощности цепи несинусоидального тока..................……………………………….
|
204
|
5.8. Расчет электрических цепей несинусоидального тока………………………………
|
206
|
5.9. Высшие гармоники в трехфазных цепях....................……………………………….
|
209
|
6. Нелинейные электрические цепи......................................…………………..
|
213
|
6.1. Общие сведения.........................................................………………………………...
|
213
|
6.2. Расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока..……………………...
|
215
|
6.2.1. Графический расчет нелинейных цепей...........………………………………..
|
215
|
6.2.2. Аналитический расчет нелинейных цепей.......……………………………….
|
221
|
6.2.3. Расчет нелинейных цепей методом линеаризации...........……………………
|
222
|
6.2.4. Расчет нелинейных цепей методом итераций.................................………….
|
224
|
6.2.5. Характеристики нелинейных элементов..........………………………………..
|
224
|
6.3. Нелинейные цепи синусоидального тока…………………………………………….
|
227
|
6.3.1. Нелинейные индуктивные элементы................……………………………….
|
227
|
6.3.2. Основные свойства ферромагнитных материалов
при переменных магнитных потоках……………………………………………
|
228
|
6.3.3. Влияние гистерезиса на форму кривой тока....……………………………….
|
229
|
6.3.4. Схема замещения и векторная диаграмма катушки
с ферромагнитным магнитопроводом........……………………………………...
|
230
|
6.3.5. Феррорезонанс напряжений.............................………………………………...
|
233
|
6.3.6. Феррорезонанс токов.......................................…………………………………
|
235
|
6.3.7. Простейший феррорезонансный стабилизатор напряжения.........……….......
|
236
|
6.3.8. Трансформатор с ферромагнитным магнитопроводом...........……………….
|
237
|
7. Электрические цепи с распределенными параметрами...…………..
|
243
|
7.1. Общие сведения.........................................................………………………………..
|
243
|
7.2. Дифференциальные уравнения однородной линии....……………………………..
|
243
|
7.3. Уравнения однородной линии в комплексной форме………………………………
|
245
|
7.4. Уравнения однородной линии в гиперболической форме.................……………...
|
246
|
7.5. Уравнения мгновенных значений напряжения и тока линии………………………
|
247
|
7.6. Параметры и свойства однородной линии............................……………………….
|
247
|
7.7. Однородная линия как четырехполюсник..................……………………………….
|
249
|
7.8. Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами............…………
|
249
|
7.8.1. Общее решение дифференциальных уравнений однородной линии.……….
|
249
|
7.8.2. Схема замещения линии с распределенными параметрами………………….
|
250
|
7.8.3. Многократное отражение волн с прямоугольным
фронтом от активного элемента…………………………………………………..
|
254
|
7.9. Электрические фильтры.............................................………………………………..
|
255
|
7.9.1. Общие сведения………………………………………………………….............
|
255
|
7.9.2. Элементы теории фильтров……………………………………………………
|
255
|
8. Электромагнитное поле....................................................……………………...
|
257
|
8.1. Определение электромагнитного поля.......................………………………………
|
257
|
8.2. Магнитное поле и магнитные цепи............................……………………………….
|
257
|
8.2.1. Основные величины, характеризующие магнитное поле..................……….
|
257
|
8.2.2. Свойства ферромагнитных материалов.................……………………………
|
259
|
8.2.3. Закон полного тока ……………………………………………………………..
|
260
|
8.2.4. Закон Био-Савара ……………………………………………………………….
|
262
|
8.2.5. Магнитное поле на границе двух сред.............……………………………….
|
264
|
8.2.6. Энергия магнитного поля.................................……………………………….
|
264
|
8.2.7. Механические силы в магнитном поле.............………………………………
|
265
|
8.2.8. Магнитные цепи. Основные законы и методы расчета..…………………….
|
268
|
8.3. Электрическое поле и электростатические цепи.......……………………………….
|
271
|
8.3.1. Основные величины, характеризующие электрическое поле……………….
|
271
|
8.3.2. Характеристики вещества в электрическом поле...…………………………..
|
273
|
8.3.3. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса....…..
|
274
|
8.3.4. Применение теоремы Гаусса для расчета емкости и электрического поля...
|
275
|
8.3.5. Энергия электростатического поля..................………………………………..
|
278
|
8.3.6. Механические силы в электростатическом поле…………………………………
|
278
|
8.3.7. Электрическое поле на границе двух диэлектриков....……………………….
|
280
|
8.3.8. Электростатические цепи. Общие сведения…………………………………..
|
280
|
8.3.9. Преобразования электростатических цепей.....……………………………….
|
281
|
8.3.10. Методы расчета электростатических цепей....………………………………
|
282
|
8.3.11. Электрическое поле постоянного тока в проводящей среде.
Законы Ома, Кирхгофа и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме……..
|
284
|
8.3.12. Переход тока из среды с одной проводимостью в среду с другой
проводимостью………………………………………………………………………..
|
285
|
8.3.13. Аналогия между электрическим полем в проводящей среде и
электростатическим полем…………………………………………………………….
|
286
|
8.3.14. Примеры расчетов электрического поля в проводящей среде и в
несовершенном диэлектрике……………………………………………………..
|
287
|
8.4. Переменное электромагнитное поле..........................……………………………….
|
288
|
8.4.1. Полный электрический ток и его плотность....………………………………
|
288
|
8.4.2. Уравнения Максвелла.........................................................…………………..
|
289
|
8.4.3. Переменное электромагнитное поле в диэлектрике......……………………..
|
293
|
8.4.4. Переменное электромагнитное поле в диэлектрике с потерями……………
|
296
|
8.4.5. Переменное электромагнитное поле в проводящей среде…………………..
|
298
|
Литература.......................................................................…………………………………
|
300
|
Скачать 178.5 Kb.