Общие сведения об электротехнике

 

Общие сведения об электротехнике

Содержание

1.Основные понятия электротехники

2.Основные электрические величины

.Электрическая цепь и ее элементы

1.Основные понятия электротехники

Электротехника - наука о практическом использовании электрического тока.

Электротехника базируется на трех основных положениях:

1.Протекание электрического тока связано с различными явлениями (нагрев, свечение, механическая работа и т.п.). Но в электротехнике рассматриваются только электромагнитные процессы.

2.Электромагнитные процессы в общем случае описываются уравнениями Максвелл в интегральной или дифференциальной форме. И решение этих уравнений достаточно сложное. Но так как в электротехнике рассматриваются синусоидальные колебания частотой до 50 кГц, то в пределах электрической цепи набега фазы (изменения фазы) практически не происходит. В этом случае электромагнитные процессы в электрической цепи можно описывать алгебраическими уравнениями, составленными по законам Ома и Кирхгофа.

.Вокруг нас бесконечно большое количество различных электротехнических устройств. Все эти устройства представляются эквивалентными схемами замещения, состоящими из определенной комбинации пяти идеализированных элементов.

В электротехнике рассматриваются две основные задачи: задача анализа и задача синтеза.

- воздействие (входной сигнал)

- отклик цепи (выходной сигнал)

Задача анализа

Дано: 1. Электрическая цепь (схема цепи и параметры ее элементов).

. Воздействие.

Определить отклик цепи

Задача синтеза

Дано: 1. Воздействие.

. Отклик цепи.

Определить электрическую цепь.

Замечания:

.Все электрические величины обозначаются буквами латинского (но не английского) и греческого алфавита.

2.Все постоянные величины обозначаются большими заглавными буквами. Например: E, U, I. А переменные величины обозначаются малыми прописными буквами. Например: (u), (t), e(t). Но для сокращения записи в электротехнике допускается функции времени обозначать одной прописной буквой. Например: вместо (t) или u вместо u(t).

.В качестве приставок к единицам измерения в электротехнике используются следующие:

НазваниеОбозначениеЗначениепико нано микро милли кило мега гигаn н мк м к М Г10-12 10-9 10-6 10-3 103 106 109

Для размерности электрических величин используются первые буквы имен ученых.

Например:

электрическое сопротивление - Ом [Ом]

ток - А [Ампер]

частота -Гц [Герц] и т.д.

2.Основные электрические величины

Напряженность электрического поля - величина, численно равная силе электрического поля, действующей на единичный разряд, вносимый в это поле.

Е =

Электрический потенциал - величина, численно равная работе сил электрического поля по переносу единичного положительного заряда из данной точки поля в бесконечно удаленную точку, потенциал которой принят равным нулю.

? =

Электрическое напряжение - разность потенциалов двух точек электрического поля.

= 1 - ?2

Электродвижущая сила (ЭДС) - величина, численно равная работе сторонних сил (не электрических) по переносу единичного положительного заряда внутри источника энергии от зажима с наименьшим потенциалом к зажиму с наибольшим потенциалом.

E =

Электрическая мощность - скорость изменения электромагнитной энергии.

P(t) =

Электрический ток - направленное движение носителей заряда (электронов, ионов или дырок) под действием электрического поля.

3.Электрическая цепь и ее элементы

электротехника цепь ток напряжение

Электрическая цепь - совокупность устройств, образующих путь для прохождения электрического тока, электромагнитные процессы в которой могут быть описаны с помощью понятий: ток, напряжение, электродвижущая сила.

Отдельные устройства, входящие в электрическую цепь и выполняющие определенные функции, называются элементами цепи. Элементы цепи бывают активными и пассивными. Активные элементы преобразуют неэлектрические виды энергии в электрическую. Пассивные элементы накапливают или рассеивают электромагнитную энергию.

Пассивные элементы бывают: активное сопротивление, индуктивность и емкость.

Активное сопротивление - пассивный идеализированный элемент, характеризующий безвозвратное потребление электромагнитной энергии, т.е. преобразование электромагнитной энергии в другие виды энергии, например в тепло.

Обозначается активное сопротивление:

Размерность: R

Замечание: для цепи постоянного тока активное сопротивление будем называть сопротивлением.

Иногда (для цепей с параллельным соединением элементов) удобнее пользоваться активной проводимостью.

Активная проводимость - величина обратная активному сопротивлению.

g =

Обозначается активная проводимость:

Размерность: g

Индуктивность - пассивный идеализированный элемент, накапливающий магнитную энергию.

Обозначается индуктивность:

Размерность:

Емкость - пассивный идеализированный элемент, накапливающий электрическую энергию.

Обозначается емкость:

Размерность: C [Ф]

Индуктивность и емкость также называются реактивными элементами, т.к. они могут отдавать накопленную энергию обратно источнику.

Реальными элементами наиболее близко соответствующими свойствам активного сопротивления, индуктивности и емкости являются резистор, катушка индуктивности и конденсатор.

Активные элементы бывают: источник напряжения и источник тока.

Источник напряжения - активный идеализированный элемент, в котором конструктивными особенностями поддерживается постоянство напряжения на выходе источника.

Источник тока - активный идеализированный элемент, в котором конструктивными особенностями поддерживается постоянство тока на выходе источника.

Режимы работы активных элементов:

а)режим холостого хода (??);

б)рабочий режим ( 0?);

в)режим короткого замыкания ( = 0);

где - сопротивление нагрузки.

Идеальный источник напряжения (источник ЭДС).

а) Режим холостого хода

хх = E

Iхх =

б) Режим короткого замыкания

кз = Eкз =

В режиме короткого замыкания мощность данного источника определяется

Pкз = Uкз ? кз =E ?

В природе источников напряжения бесконечно большой мощности не существует. Поэтому данный источник напряжения называется идеальным. В реальном источнике напряжения ток короткого замыкания ограничен внутренним сопротивлением источника Ri:

Конструктивные особенности источника напряжения:

1.Внутреннее сопротивление Ri включено последовательно.

2.Внутреннее сопротивление много меньше сопротивления нагрузки (Ri Rн).

Идеальный источник тока.

а) Режим холостого хода

хх = u Uxx = xx? Rн = u ?

б) Режим короткого замыкания

кз = u Uкз = кз? Rн = u ?

В режиме холостого хода мощность данного источника определяется:

Рxx = Uхх ? xx = u

В природе источников тока бесконечно большой мощности не существует. Поэтому данный источник тока называется идеальным. В реальном источнике тока напряжение холостого хода ограничено внутренним сопротивлением источника Ri:

Конструктивные особенности источника тока:

.Внутреннее сопротивление Ri включено параллельно.

2.Внутреннее сопротивление много больше сопротивления нагрузки (Ri Rн).

Для анализа электрических цепей используются следующие технологические понятия:

1.Ветвь - участок электрической цепи, по которому протекает один и тот же ток.

2.Узел - место соединения трех и более ветвей.

.Контур электрической цепи - любой замкнутый путь по ветвям электрической цепи.

.Независимый контур - контур электрической цепи, имеющий хотя бы одну ветвь, не охваченную другими контура.

Общие сведения об электротехнике Содержание 1.Основные понятия электротехники 2.Основны

Больше работ по теме: