Описание дисциплины «Теоретические основы электротехники. Студентам и школьникам книги по электротехнике и теории цепей

В повседневной жизни мы постоянно имеем дело с электричеством. Без движущихся заряженных частиц невозможно функционирование используемых нами приборов и устройств. И чтобы в полной мере наслаждаться этими достижениями цивилизации и обеспечивать их долговременную службу, надо знать и понимать принцип работы.

На вопросы, связанные с получением и использованием энергии тока в практических целях, отвечает электротехника. Однако, описать доступным языком невидимый нам мир, где царствуют ток и напряжение, совсем непросто. Поэтому неизменным спросом пользуются пособия «Электричество для чайников» или «Электротехника для начинающих».

Что же изучает эта загадочная наука, какие знания и умения можно получить в результате её освоения?

Описание дисциплины «Теоретические основы электротехники»

В зачётках студентов, получающих технические специальности, можно увидеть загадочную аббревиатуру «ТОЭ». Это как раз и есть нужная нам наука.

Датой рождения электротехники можно считать период начала XIX века, когда был изобретён первый источник постоянного тока . Матерью «новорождённой» отрасли знаний стала физика. Последующие открытия в области электричества и магнетизма обогатили эту науку новыми фактами и понятиями, имевшими важное практическое значение.

Свой современный вид, как самостоятельная отрасль, она приняла в конце XIX века, и с тех пор входит в учебную программу технических ВУЗов и активно взаимодействует с другими дисциплинами. Так, для успешного изучения электротехники необходимо иметь теоретический багаж знаний из школьного курса физики, химии и математики. В свою очередь, на ТОЭ базируются такие важные дисциплины, как:

• электроника и радиоэлектроника;
• электромеханика;
• энергетика, светотехника и др.

Центральным объектом внимания электротехники является, конечно, ток и его характеристики. Далее теория рассказывает об электромагнитных полях, их свойствах и практическом применении. В заключительной части дисциплины освещаются устройства, в которых трудятся энергичные электрончики. Осиливший эту науку многое поймёт в окружающем мире.

Каково значение электротехники в наше время? Без знания данной дисциплины нельзя обойтись электротехническим работникам:

• электрику;
• монтёру;
• энергетику.

Вездесущность электричества делает его изучение необходимым и простому обывателю, чтобы быть грамотным человеком и уметь применять свои знания в повседневной жизни.

Сложно понять то, чего не можешь увидеть и «пощупать». Большинство учебников по электрике пестрят малопонятными терминами и громоздкими схемами. Поэтому благие намерения начинающих изучить эту науку часто так и остаются лишь планами.

На самом деле электротехника - очень интересная наука, а основные положения электричества можно изложить доступным языком для чайников. Если подойти к образовательному процессу творчески и с должным усердием, многое станет понятным и увлекательным. Вот несколько полезных рекомендаций по изучению электрики для «чайников».

Путешествие в мир электронов нужно начать с изучения теоретических основ - понятий и законов. Приобретите обучающее пособие, например, «Электротехника для чайников», которое будет написано понятным для вас языком либо несколько таких учебников. Наличие наглядных примеров и исторических фактов разнообразят процесс обучения и помогут лучше усвоить знания. Проверить успеваемость можно с помощью различных тестов, заданий и экзаменационных вопросов. Вернитесь ещё раз к тем параграфам, в которых допустили ошибки при проверке.

Если уверены, что полностью изучили физический раздел дисциплины, можно переходить к более сложному материалу - описанию электрических схем и устройств.

Чувствуете себе достаточно «подкованным» в теории? Пришла пора вырабатывать практические навыки. Материалы для создания простейших схем и механизмов можно легко найти в магазинах электрических и хозяйственных товаров. Однако, не спешите сразу приступать к моделированию - выучите сначала раздел «электробезопасность», чтобы не причинить вреда своему здоровью.

Чтобы получить практическую пользу от новообретенных знаний, попробуйте отремонтировать вышедшую из строя бытовую технику. Обязательно изучите требования по эксплуатации, следуйте положениям инструкции или пригласите к себе в напарники опытного электрика. Время экспериментов ещё не пришло, а с электричеством шутки плохи.

Старайтесь, не спешите, будьте пытливы и усидчивы, изучайте все доступные материалы и тогда из «тёмной лошадки» электрический ток превратится в доброго и верного друга для вас. И, может быть, вы даже сможете сделать важное открытие в области электрики и в одночасье стать богатым и знаменитым.

Все книги и пособия вы можете скачать абсолютно бесплатно и без регистрации.

NEW. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. 2003 год. 224 стр. djvu. 6.3 Мб. В книге рассмотрены вопросы устройства никель-кадмиевых, никель-металлгидридных, свинцово-кислотных, литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Описаны принципы их заряда и разряда. Рассказано об особенностях схемотехнического построения зарядных устройств. Приведена информация о перезаряжаемых алкалиновых элементах и ионисторах. Книга будет полезной в качестве практического руководства для инженерно-технического персонала, для всех, кто связан с эксплуатацией аккумуляторных батарей на работе и в быту. Ее можно также использовать в качестве учебного пособия для студентов средних и высших учебных заведений.

NEW. Попков О.З. Основы преобразовательной техники. Уч. пособие. 2007 год. 102 стр. djvu. 3.7 Мб. Рассмотрены принципы преобразования электрической энергии - выпрямления, инвертирования, преобразования частоты. Проанализированы основные схемы преобразовательных устройств. При изложении материала особое внимание уделено физической стороне принципа работы того или иного устройства, анализу основных характеристик и показателей, подходам к расчету и выбору элементов схемы. В конце каждой главы даны контрольные вопросы и задачи, помогающие усвоить материал и обратить внимание на принципиальные вопросы при анализе работы устройств. Предлагаемое учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» направления «Электротехника, электромеханика и элскт-ротехнологии». а также обучающихся по специальности «Промышленная электроника» по направлению «Электроника и микроэлектроника». Книга также может быть полезна инженерно-техническим работникам, которые не являются специалистами в области силовой электроники, но связаны с эксплуатацией таких устройств.

Автор неизвестен. Электротехника и электроника. Наглядные пособия, таблицы, схемы. 2011 год. 109 стр. pdf. 13.2 Mб. Наглядные пособия, таблицы и схемы по электротехнике и электронике в высоком разрешении. Может быть полезно как для учащихся, студентов, так и преподавателей для изучения основ электротехники, электроники, а также раздела электродинамики по физике. Разделы: 1. Электрические цепи постоянного тока. 2. Однофазные цепи синусоидального тока. 3. Трехфазные цепи синусоидального тока. 4. Переходные процессы. 5. Магнитная цепь. 6. Машины постоянного тока. 7. Асинхронные машины. 8. Основы электропривода. 9. Электроснабжение. 10. Электрические измерения. 11. Основы промышленной электроники. Не мрекомендую. Никакой пользы для мозгов.

Автор неивестен. Электротехника. и электроника. 46 стр. doc в архиве 1.1 Mб. Рассмотрены темы: Тема 1 – Основы физики полупроводниковых диодов…………2 Тема 2 – Полупроводниковые приборы…………………………………8 Тема 3 – Основы микроэлектроники……………………………………24 Тема 4 – Усилительные устройства………………………………… …30 Пособие очень хорошо иилстрировано.

Автор неизвестен. Ремонт эконом-ламп.doc в архиве, место занимают фото. 25.5 Mб. Подробно при помощм рисункков объясняется как дать вторую жизнь газоразрядным лампам. Для этого надо уметь пользоваться паяльником и иметь не абсолютно кривые руки.

Андреев В.С. Теория нелинейных электрических сетей. 1982 год. 380 стр. djvu. 3.1 Мб. Рассматриваются физические процессы в нелинейных и параметрических цепях, их общие особенности, основные математические методы, применяемые при расчете таких целей. Большое внимание уделено теории автогенераторов, машинным методам анализа нелинейных цепей, особенностям и характеристикам функциональных преобразователей ситна (модуляторов, детекторов, умножителей частоты, усилителей, устройств синхронизации и ФАПЧ и др.), передаваемых по системам связи, характеристикам этих сигналов. Для студентов вузов связи, обучающихся по специальностям: Радиосвязь и радиовещание», «Многоканальная электросвязь» и «Автоматическая электросвязь».

Атабеков. Основы теории цепей. 430 стр. djvu. 8.0 Мб. Мне подсказали, что этот учебник является основным по электротехнике для стдентов "А" факультета.

Апаров и др. Лаб. практикум по электрические машины и трансформаторы. 2004 год. 87 стр. djvu. 560 Кб. В практикуме 6 лабораторных работ. Выложил из-за очень подробно написнных теоретичесих введений и других объяснений.

Байда Л. И. и др. Электрические измерения. 5-е изд. перераб. дополн. 1980 год. 392 стр. 4.6 Мб. В книге излагаются основы электрических измерений. Рассматриваются средства и методы измерений электрических, магнитных и неэлектрических величин. Предыдущее издание вышло в 1973 г. Пятое издание книги переработано с учетом новой учебной программы 1976 г. (дополнены сведения по электронным и автоматическим приборам, дополнен раздел цифровых приборов регистрацией информации на перфоленту для обработки информации ЭВМ и материал по измерительным информационным системам). Книга предназначена для студентов электротехнических и энергетических вузов и факультетов и может служить пособием в практической работе инженеров-электриков различных специальностей.

Бакалов В.П., Журавлева О.Б., Крук Б.И. Основы анализа цепей. Уч. пособие. 2007 год. 591 стр. djvu. 26.6 Mб. Учебное пособие предназначено для самостоятельного изучения основных разделов теории цепей. В первой части пособия с единых позиций рассматриваются вопросы анализа линейных, нелинейных и дискретных цепей, находящихся под воздействием гармонических, периодических негармонических, непериодических и дискретных колебаний. Вторая часть пособия содержит материал об аналоговых и дискретных устройствах, входящих в состав радио- и проводной аппаратуры связи: электрических аналоговых и дискретных фильтрах, корректорах, генераторах, нелинейных преобразователях. Пособие может быть использовано как при традиционных, так и дистанционных технологиях обучения студентов. Оно представляет интерес для студентов вузов и колледжей, обучающихся по специальностям связи и информатики. Краткое оглавление: Часть 1. Анализ реакции цепей на различные воздействия. Часть 2. Анализ и расчет узлов аппаратуры связи

С.А. Башарин, В.В. Федоров. Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля. 2004 год. 304 стр. djvu. 6.6 Мб. Изложены основы теории электрических цепей и электромагнитного поля. Наряду с традиционными материалами в учебник вошли новые положения теории матричного анализа электрических цепей, распространения электромагнтных волн вдоль направляющих систем и в многослойных средах. Приведены примеры решения практических задач в области электротехники. Для студентов высших технических учебных заведений.

Бессонов. Теоретические основы электротехники. Элктрические цепи. 9-изд. Учебнник разбит на 2-е книги в одном архиве. Всего 625 стр. djvu. Размер архива 7.6 Мб.

Борисов и др. Электротехника. Учебнник для студентов технических специальностей. Учебник. 2 - изд. 552 стр. djvu. Размер архива 7.1 Мб. Рассматриваются свойства, методы анализа и расчета электрических цепей постоянного и переменного тока, магнитных цепей, электрические приборы и измерения, трансформаторы и электрические машины а также принципы выбора электродвигателя и аппаратуры управления и защиты электротехнических устройств. Первое издание выпущено в 1974г. Данное, второе, переработано и дополнено в соответствии с ныне действующей программой и замечаниями читателей.

Бутырин и др. Электротехника - Электрические машины, Промышленная электроника, Теория автоматичекого управления. Книга II. 2003 год. 700 стр. djvu. 7.1 Мб. В этой книге изложены теория электрических машин, полупроводниковых приборов и информационной электроники, а также основы энергетической электроники.

В.Г. Герасимов редактор, Гаев и др. Электротехника и электроника. Книга 3. Электрические измерения и основы электроники. Учебник. 1998 год. 395 стр. PDF. 15.9 Mб. Книга является третьей частью учебника «Электротехника и электроника», предназначенного для электротехнической подготовки бакалавров и инженеров не электротехнических направлений и специальностей. Рассмотрены электрические измерения, полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы, электронные аналоговые и цифровые устройства, а также микропроцессоры.

Гольдберг, Хелемская. Электромеханика. Учебник. 2007 год. 506 стр. djvu. 9.2 Mб. Рассмотрены основные электромеханические преобразователи энергии. Особое внимание уделено изучению трансформаторов и синхронных машин, а также вопросам эксплуатации асинхронных двигателей и машин постоянного тока. Представлены конструкции и изложены теория электрических машин, их стационарные и переходные режимы работы. Для студентов высших учебных заведений. Может быть полезен инженерам-электроэнергетикам и электромеханикам, занимающимся эксплуатацией и Ремонтом электрических машин на электрических станциях и предприятиях.

Гомоюнов К.К. Транзисторные цепи. Уч. пособие. 2002 год. 240 стр. djvu. 3.4 Mб. В книге последовательно и доступно изложена система понятий, без которой невозможно осмысленное изучение транзисторных цепей, а также приведены рекомендации по выполнению упражнений и решению различных задач в процессе изучения транзисторных цепей. Учебное пособие адресовано всем, начинающим изучать основы построения транзисторных цепей и знакомым с физикой и математикой в объеме первого курса втуза.

Данилов, Матханов, Филиппов. Теория нелинейных электрических цепей. 1990 год. 253 стр. djvu. 1.3 Mб. Излагаются основы теории нелинейных элктрических цепей. Большое внимание уделено разделам теории, связанным с проблемами проектирования электротехничеких устройств и применением технологической базы. Изложены качественные вопросы теории, методы синтеза и анализа.

К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. Теоретические основы электротехники. Учебник. В 3-х томах. PDF Том 1. 443 стр. 4.1 Мб. Том 2. 570 стр. 5.1 Мб. Том 3. 364 стр. 3.3 Мб. В первом томе обобщены основные сведения об электромагнитных явлениях и сформулированы основные понятия и законы теории электрических и магнитных цепей. Описываются свойства линейных электрических цепей; приводятся методы расчета установившихся процессов в электрических цепях; рассматриваются резонансные явления в цепях и вопросы анализа трехфазных цепей. В учебник включены разделы, способствующие самостоятельному изучению сложного теоретического материала. Все разделы сопровождаются вопросами, упражнениями и задачами. К большинству из них приведены ответы и решения. Учебник предназначен для студентов высших технических учебных заведений, в первую очередь электротехнического и электроэнергетического направлений. Во втором томе изложены методы анализа переходных процессов в электрических цепях, особое внимание уделено их численному анализу. Рассмотрены методы синтеза и диагностики электрических цепей, анализа четырехполюсников, а также установившихся и переходных процессов в электрических цепях с распределенными параметрами. Анализируются элементы нелинейных электрических цепей, приводится расчет нелинейных электрических и магнитных цепей. Даны основы теории колебаний и методов расчета переходных процессов в нелинейных электрических цепях. В учебник включены разделы, способствующие самостоятельному изучению сложного теоретического материала. Все разделы сопровождаются вопросами, упражнениями и задачами. К большинству из них приведены ответы и решения. Учебник предназначен для студентов высших технических учебных заведений, в первую очередь электротехнического и электроэнергетического направлений. В третьем томе приведены уравнения электромагнитного поля и граничные условия на поверхностях раздела сред с различными свойствами, а также уравнения электростатического поля, электрического и магнитного полей постоянного тока и переменного электромагнитного поля. Приведены методы расчета электрической емкости и индуктивности, современные методы численного анализа электромагнитного поля. В учебник включены разделы, способствующие самостоятельному изучению сложного теоретического материала. Все разделы сопровождаются вопросами, упражнениями и задачами. К большинству из них приведены ответы и решения. Учебник предназначен для студентов высших технических учебных заведений, в первую очередь электротехнического и электроэнергетического направлений.

NEW. Автор мне неизвестен. Лекция по электротехнике. 13 стр. doc в RAR архиве 66 Кб. Основные представления об электричестве. Ток и напряжение – параметры математических моделей электроприборов. Энергия и мощность – почувствуйте разницу между физиками и электротехниками. 3 великих элемента – резистор, индуктивность и конденсатор, их линейность и нелинейность. Закон Ома. Источники электрической энергии и их возможности. Идеальные модели источников. Составляем принципиальные схемы электроприборов и их математические модели. Законы или правила Кирхгофа. Делители напряжений и токов. Возможные методы упрощения систем уравнений (метод узловых потенциалов и эквивалентного источника). Машинный метод решения уравнений. Знакомство с программой Micro CAP.

Автор мне неизвестен. Лекции по электротехнике (34 лекции). Два файла PDF в RAR архиве. Размер 2.5 Мб.

Автор мне неизвестен. Учебное пособие по курсу электротехники. Теоретические основы электротехники (ТОЭ) являются базовым общетехническим курсом для электротехнических и электроэнергетических специальностей вузов. Данный лекционный курс посвящен теории линейных и нелинейных электрических и магнитных цепей. Содержание курса и последовательность изложения материала в нем в целом соответствуют программе дисциплины ТОЭ для электротехнических и электроэнергетических специальностей вузов. Цель данного курса состоит в том, чтобы дать студентам достаточно полное представление об электрических и магнитных цепях и их составных элементах, их математических описаниях, основных методах анализа и расчета этих цепей в статических и динамических режимах работы, т.е. в создании научной базы для последующего изучения различных специальных электротехнических дисциплин. Задачи курса заключаются в освоении теории физических явлений, положенных в основу создания и функционирования различных электротехнических устройств, а также в привитии практических навыков использования методов анализа и расчета электрических и магнитных цепей для решения широкого круга задач. Курс содежит 40 лекций, которые разбиты на два файла: первый № 1-10 (516Кб.), второй №21-40 (1.2Мб.). Сделано для вашего удобства, чтобы по первым лекциям понять, что он из себя представляет. Я более полные курсы не видел. Может быть полезен для преподов, там много приведено как решенных задач, так и просто с ответами, которые можно адресовать студентам на задание. doc в RAR архивах.

Автор мне неивестен. Лекции по теории электрических цепей. Странички HTML в ZIP архиве. Распакуете, найдете index. 543 Кб. Содержание курса "Теория электрических цепей". 1. Предисловие. 2. Основные понятия и законы теории электрических цепей. 3. Расчет цепей постоянного тока. 4. Методы расчета цепей с нелинейными резисторами. 5. Режим гармонических колебаний в линейных электрических цепях. 6. Колебательные контуры. 7. электрические цепи. Заключение.

5. А.Н. Голубев. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ. Пять файла doc в RAR архиве 2.0 Мб. Хорошо написаны, понравилось оформление (рисунки, схемы, формулы). Рекомендую.

Справочное пособие по электротехнике и основам электроники: Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов

Под редакцией проф. А. В. Нетушила

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов неэлектротехнических специальностей вузов

Рецензенты: кафедра «Теоретическая электротехника» Московского авиационного института им. Серго Орджоникидзе (зав. кафедрой - проф. С. П. Колосов); д-р техн. наук, проф. А. Е. Красно-польский (Московский институт стали и сплавов).

Пособие состоит из двух частей: электрические и магнитные цепи; электромагнитные, электронные и электромеханические устройства. В первой части рассматриваются основные принципы и методы в электротехнике и электронике; во второй части - электротехнические и электронные устройства, преобразующие токи и напряжеиия, электрическую энергию в механическую или тепловую.

Справочное пособие по электротехнике и основам электроники : Учебное пособие для неэлектротехнич. спец. вузов / П. В. Ермуратский, А. А. Косякин, В. С. Листвин и др.; Под ред. А. В. Нетушила. М.: Высш. шк., 1986.-248 с: ил. 55 к.

Часть 1. Электрические и магнитные цепи

Раздел первый. Линейные цепи

Глава 1. Линейные цепи постоянного тока § 1.1. Характеристики и схемы замещения источников и приемников (потребителей) электрической энергии § 1.2. Законы Кирхгофа для линейной цепи § 1.3. Методы контурных токов, узловых потенциалов, пропорциональных величин § 1.4. Принципы суперпозиции, компенсации, взаимности § 1.5. Двухполюсники. Принцип эквивалентного генератора. Уравнения и схемы замещения § 1.6. Четырехполюсники. Уравнения и схемы замещения

Глава 2. Однофазные цепи синусоидального тока § 2.1. Получение ЭДС, синусоидально изменяющейся во времени § 2.2. Математическое описание функции, синусоидально изменяющейся во времени (простейшей гармонической функции) § 2.3. Синусоидальный ток в резистивном, индуктивном и емкостном элементах § 2.4. Законы Ома и Кирхгофа для линейных цепей синусоидального тока § 2.5. Соединение активных (резистивных) и реактивных (индуктивных или емкостных) элементов цепи синусоидального тока § 2.6. Эквивалентность последовательных и параллельных схем замещения ветвей цепи переменного тока при фиксированной частоте § 2.7. Применение принципов и методов расчета линейных цепей постоянного тока к линейным цепям синусоидального тока § 2.8. Частотные годографы и характеристики последовательных и параллельных схем соединения активных (резистивных) элементов с реактивными (индуктивными или емкостными) § 2.9. Мощность в цепи синусоидального тока § 2.10. Резонанс напряжений и токов § 2.11. Схемы замещения реальных индуктивных катушек и конденсаторов § 2.12. Комплексная емкость и комплексная диэлектрическая проницаемость § 2.13. Расчет разветвленной цепи синусоидального тока § 2.14. Падение и потеря напряжения при передаче синусоидального тока § 2.15. Цепи с взаимной индуктивностью

Глава 3. Трехфазные цепи § 3.1. Трехфазная система ЭДС и ее математическое описание § 3.2. Виды соединений источников и приемников трехфазной системы § 3.3. Четырехпроводная система соединения источников и приемников § 3.4. Трехпроводная система соединения источников и приемников § 3.5. Мощность трехфазных цепей § 3.6. Защитное заземление и зануление трехфазной системы

Глава 4. Переходные процессы в линейных электрических цепях § 4.1. Возникновение переходных процессов в электрических цепях § 4.2. Решение уравнений, составленных по законам Ома и Кирхгофа для переходных процессов § 4.3. Переключения в цепях с резистивным и индуктивным элементами § 4.4. Переключения в цепях с резистивным и емкостным элементами § 4.5. Переключения в цепях с последовательным соединением резистивного, индуктивного и емкостного элементов

Раздел второй. Нелинейные цепи

Глава 5. Электрические цепи с нелинейными резистизными двухполюсниками § 5.1. Характеристики и схемы замещения нелинейных резиетивных двухполюсников § 5.2. Основы расчета цепей, содержащих линейные и нелинейные двухполюсники

Глава 6. Электрические цепи с нелинейными четырехполюсниками §6.1. Характеристики нелинейных резиетивных четырехполюсников § 6.2. Постоянный электрический ток в цепи с нелинейным резистивным четырехполюсником § 6.3. Переменный электрический ток в цепи с нелинейным резистивным четырехполюсником § 6.4. Схема замещения нелинейного четырехполюсника для переменной составляющей тока в цепи

Глава 7. Магнитные цепи § 7.1. Ферромагнитные материалы и их характеристики § 7.2. Магнитная цепь при постоянной м. д. с § 7.3. Магнитная цепь при переменной м. д. с. Эквивалентный синусоидальный ток § 7.4. Магнитная цепь при постоянной и переменной м. д. с § 7.5. Комплексная магнитная проницаемость и комплексная индуктивность

Часть 2. Электромагнитные, электронные и электромеханические устройства

Раздел третий. Электромагнитные преобразователи

Глава 8. Трансформаторы § 8.1. Конструкция и основные параметры § 8.2. Основные уравнения однофазного трансформатора § 8.3. Схема замещения трансформатора § 8.4. Определение параметров схемы замещения трансформатора. Построение векторной диаграммы § 8.5. Внешняя характеристика и к. п. д. трансформатора § 8.6. Трехфазные трансформаторы § 8.7. Измерительные трансформаторы § 8.8. Автотрансформаторы § 8.9. Трансформаторы для электротермических установок

Глава 9. Магнитные преобразователи § 9.1. Магнитные усилители. Обратная связь в усилителях § 9.2. Ферромагнитные н феррорезонаксные стабилизаторы § 9.3. Ферромагнитные умножители частоты

Раздел четвертый. Электронные преобразователи

Глава 10. Преобразователи с нелинейными двухполюсниками § 10.1. Параметрические стабилизаторы постоянного напряжения и тока § 10.2. Выпрямители. Основные понятия § 10.3. Схемы выпрямления § 10.4. Работа выпрямителя на встречный источник ЭДС § 10.5. Работа выпрямителя на емкостную нагрузку § 10.6. Сглаживание выпрямленного напряжения § 10.7. Схемы выпрямления с умножением напряжения § 10.8. Управляемые выпрямители

Глава 11. Преобразователи с нелинейными четырехполюсниками § 11.1. Усилители. Основные положения § 11.2. Простейшие схемы усилителей напряжения § 11.3. Каскадное соединение усилителей § 11.4. Обратная связь в усилителях § 11.5. Усилители мощности § 11.6. Транзисторные ключи. Триггеры

Глава 12. Электронные генераторы § 12.1. Основные понятия § 12.2. Генераторы синусоидальных колебаний § 12.3. Мультивибраторы

Глава 13. Основы микроэлектроники § 13.1. Интегральные микросхемы § 13.2. Операционные усилители § 13.3. Логические элементы § 13.4. Комбинационные схемы § 13.5. Последовательностные схемы

Раздел пятый. Электрические измерения и приборы

Глава 14. Общие вопросы электрических измерений § 14.1. Основные понятия и определения § 14.2. Характеристики и параметры средств измерения § 14.3. Условные графические изображения приборов § 14.4. Условные обозначения, наносимые на шкалу измерительных приборов

Глава 5. Электроизмерительные устройства § 15.1. Меры § 15.2. Электромеханические измерительные преобразователи § 15.3. Электрические измерительные преобразователи § 15.4. Отсчетные и регистрирующие устройства

Глава 16. Методы измерения § 16.1. Измерение силы тока § 16.2. Измерение напряжения § 16.3. Измерение мощности и энергии § 16,4. Измерение коэффициента мощности и сдвига фаз § 16.5. Измерение частоты переменного напряжения § 16.6. Прямые методы измерения омического сопротивления § 16.7. Компорирующие методы измерений § 16.8. Резонансный метод измерения параметров индуктивных катушек и конденсаторов § 16.9. Приборы для измерения и регистрации изменяющихся во времени величия § 16.10. Цифровые измерительные приборы

Раздел шестой. Электрические машины

Глава 17. Электрические машины постоянного тока § 17.1. Устройство электрических машин постоянного тока § 17.2. Основные уравнения и схема замещения § 17.3. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением § 17.4. Генератор постоянного тока с параллельным и смешанным возбуждением § 17.5. Двигатели постоянного тока с параллельным и смешанным возбуждением § 17.6. Машина постоянного тока как электромеханический преобразователь

Глава 18. Электрические машины переменного тока § 18.1. Классификация § 18.2. Вращаюшееся магнитное поле § 18.3. Устройство и принцип действия асинхронных и синхронных машин § 18.4. Уравнения и схемы замещения одной фазы асинхронной машины. Баланс мощности § 18.5. Механическая характеристика асинхронной машины § 18.6. Уравнения и схема замещения одной фазы синхронной машины § 18.7. Характеристики синхронной машины § 18.8. Схемы пуска синхронных машин § 18.9. Однофазные электрические машины переменного тока малой мощности § 18.10. Сравнение электрических машин постоянного и переменного тока

Приложения Приложение 1. Буквенные обозначения и единицы основных величин в электротехнике Приложение 2. Физические законы и основные понятия Приложение 3. Математические понятия, применяемые в электротехнике

Список литературы Предметный указатель

ПРЕДИСЛОВИЕ

Электротехника и основы электроники - одна из первых инженерных дисциплин, которую изучают студенты большинства специальностей втузов.

Методы расчета и исследования в электротехнике с развитием науки и техники изменяются. Одни из методов становятся менее актуальными, а другие, наоборот, приобретают все большее значение. Эти изменения авторы стремились отразить в учебном пособии.

Справочное пособие представляет собой краткое изложение основных положений и закономерностей электротехники и электроники. Материал пособия соответствует общей части (разделы первый и второй) программы по электротехническим дисциплинам для неэлектротехнических специальностей высших учебных заведений, утвержденной Учебно-методическим управлением по высшему образованию Минвуза СССР 13 июля 1984 г.

Пособие состоит из двух частей: «Электрические и магнитные цепи» и «Электромагнитные, электронные и электромеханические устройства». В первой части излагаются основные принципы и методы электротехники, необходимые для построения математических моделей устройств электротехники и электроники; проводится разделение на линейные и нелинейные цепи. Во второй части рассматриваются различные устройства, преобразующие токи и напряжения, электрическую энергию в механическую или тепловую для ее передачи или потребления, а также электрические сигналы для передачи и преобразования информации. В приложении изложены вопросы, которые должны быть известны студентам из курсов физики и высшей математики.

Справочное пособие построено на основе учебных пособий . Однако ряд вопросов в нем излагается иначе с целью лучшего согласования различных разделов и отражения некоторых новых методических решений. В отличие от традиционного изложения в книге принят единый принцип выбора условно-положительных направлений э, д. с. и токов, при котором в источниках положительные направления тока и э. д. с. совпадают, а в приемниках они противоположны. На частотных характеристиках частота дается в логарифмическом масштабе, приводятся частотные годографы, широко применяемые в автоматике. Уделено внимание рассмотрению схем замещения и частотным характеристикам реальных индуктивных катушек и конденсаторов. Так как теорема об эквивалентном генераторе имеет большое значение в электронике, понятие об эквивалентном генераторе названо принципом. Обращено внимание на различие зависимых и независимых источников в схемах замещения.

Изложение четырехполюсников дается в форме, принятой при рассмотрении электронных устройств. В связи с широким применением микропроцессоров в различных областях науки и техники вопросы микроэлектроники выделены в отдельную главу.

Некоторые термины, имеющие различный смысл в электротехнике и электронике, например, понятие «каскад», применены в едином толковании.

Векторные физические величины и изображения скалярных функций времени и комплексных операторов на комплексной плоскости даны в полном соответствии с учебными пособиями по высшей математике и физике , а также с действующими общесоюзными стандартами, а векторные диаграммы приводятся как наглядные иллюстрапии к комплексным уравнениям.

Данная книга построена на основе методического пособия по курсу «Электротехника и основы электроники», изданного в Московском институте тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова в 1982 и 1983 гг.

Работа над рукописью велась следующим образом: гл. 1, введение и приложения написаны Г. П. Лычкиной, предисловие, гл. 2 - 6 - А. В. Нетушилом, гл. 7 - 9, 17, 18 - П. В. Ермуратским, гл. 10-13 - А. А. Косякиным и гл. 14-16 -В. С. Листвиным.

При подготовке рукописи большую помощь авторам оказали замечания проф. Московского химико-технологического института им. Д. И. Менделеева, д-ра техн. наук Г. Г. Рекуса на внутривузовское издание пособия, а также рецензии коллектива кафедры «Теоретическая электротехника» Московского авиационного института им. Серго Орджоникидзе (зав. кафедрой - проф. С. П. Колосов) и проф. Московского института стали и сплавов д-ра техн. наук А. Е. Краснопольского, которым авторы выражают благодарность.

Замечания по книге можно направлять по адресу: 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14, издательство «Высшая школа».

Скачать справочное пособие по электротехнике и основам электроники : Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов. Москва, Издательство «Высшая школа», 1986

Начнем пожалуй с понятия электричества. Электрический ток это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В качестве частиц могут выступать свободные электроны металла, если ток течет по металлическому проводу, или ионы, если ток течет в газе или жидкости. Есть ещё ток в полупроводниках, но это отдельная тема для разговора. Как пример можно привести высоковольтный трансформатор из микроволновки — сначала электроны бегут по проводам, затем ионы движутся между проводами, соответственно сначала ток идет через металл, а потом через воздух. Вещество называются проводником или полупроводником, если в нём есть частицы, способные переносить электрический заряд. Если таких частиц нет, то такое вещество называется диэлектриком, оно не проводит электричество. Заряженные частицы несут на себе электрический заряд, который измеряется обозначается q в кулонах.

Единица измерения силы тока называется Ампер и обозначается буковой I, ток величиной в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда величиной 1 Кулон за 1 секунду, то есть грубо говоря сила тока измеряется в кулонах секунду. И по сути сила тока это количество электричества, протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника. Чем больше заряженных частиц бежит по проводу, тем соответственно больше ток.

Чтобы заставить заряженные частицы перемещаться от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – Напряжение. Напряжение измеряется в вольтах и обозначается буквой V или U. Чтобы получить напряжение величиной 1 Вольт нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж. Согласен, немного непонятно.

Для наглядности представим резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под действием силы тяжести вытекает через трубу. Пусть вода – это электрический заряд, высота водяного столба – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток. Точнее не скорость потока, а количество вытекающей за секунду воды. Вы понимаете, что чем выше уровень воды, тем больше будет давление внизу А чем выше давление внизу, тем больше воды вытечет через трубу, потому что скорость будет выше.. Аналогично чем выше напряжение, тем больший ток будет течь в цепи.

Зависимость между всеми тремя рассмотренными величинами в цепи постоянного тока определяет закон ома, который выражается вот такой формулой, и звучит как сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению. Чем больше сопротивление, тем меньше ток, и наоборот.

Добавлю ещё пару слов про сопротивление. Его можно измерить, а можно посчитать. Допустим у нас есть проводник, имеющий известную длину и площадь поперечного сечения. Квадратный, круглый, неважно. Разные вещества имеют разное удельное сопротивление, и для нашего воображаемого проводника существует вот такая формула, определяющая зависимость между длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением. Удельное сопротивление веществ можно найти в интернете в виде таблиц.

Можно опять же провести аналогию с водой: вода течёт по трубе, пусть труба имеет удельную шершавость. Логично предположить, что чем длиннее и уже труба, тем меньше воды будет по ней протекать за единицу времени. Видите, как всё просто? Формулу даже запоминать не нужно, достаточно представить себе трубу с водой.

Что касается измерения сопротивления, то нужен прибор, омметр. В наше время более популярны универсальные приборы – мультиметры, они измеряют и сопротивление, и ток, и напряжение, и ещё кучу всего. Давайте проведём эксперимент. Я возьму отрезок нихромовой проволоки известной длины и площади сечения, найду удельное сопротивление на сайте где я её купил и посчитаю сопротивление. Теперь этот же кусочек измерю при помощи прибора. Для такого маленького сопротивления мне придется вычесть сопротивление щупов моего прибора, которое равно 0.8 Ом. Вот так вот!

Шкала мультиметра разбита по размерам измеряемых величин, это сделано для более высокой точности измерения. Если я хочу измерить резистор с номиналом 100 кОм, я ставлю рукоятку на большее ближайшее сопротивление. В моём случае это 200 килоом. Если хочу измерить 1 килоом, то ставлю на 2 ком. Это справедливо для измерения остальных величин. То есть на шкале отложены пределы измерения, в который нужно попасть.

Давайте продолжим развлекаться с мультиметром и попробуем измерить остальные изученные величины. Возьму несколько разных источников постоянного тока. Пусть это будет блок питания на 12 вольт, юсб порт и трансформатор, который в своей молодости сделал мой дед.

Напряжение на этих источниках мы можем измерить прямо сейчас, подключив вольтметр параллельно, то есть непосредственно к плюсу и к минусу источников. С напряжением всё понятно, его можно взять и измерить. А вот чтобы измерить силу тока, нужно создать электрическую цепь, по которой будет протекать ток. В электрической цепи обязательно должен быть потребитель, или нагрузка. Давайте подключим потребитель к каждому источнику. Кусочек светодиодной ленты, моторчик и резистор на (160 ом).

Давайте измерим ток, протекающий в цепях. Для этого переключаю мультиметр в режим измерения силы тока и переключаю щуп во вход для тока. Амперметр подключается в цепь последовательно измеряемому объекту. Вот схема, её тоже следует помнить и не путать с подключением вольтметра. Кстати существует такая штуковина как токовые клещи. Они позволяют измерять силу тока в цепи без подключения непосредственно к цепи. То есть не нужно отсоединять провода, просто накидываешь их на провод и они измеряют. Ну ладно, вернёмся к нашему обычному амперметру.

Итак, я измерил все токи. Теперь мы знаем, какой ток потребляется в каждой цепи. Здесь у нас светятся светодиоды, здесь крутится моторчик а здесь…. Так стоять, а че делает резистор? Он не поёт нам песни, не освещает комнату и не вращает никакой механизм. Так на что он тратит целых 90 миллиампер? Так не пойдёт, давайте разбираться. Слышь ты! Ау, он горячий! Так вот куда расходуется энергия! А можно ли как-то посчитать, что здесь за энергия? Оказывается – можно. Закон, описывающий тепловое действие электрического тока был открыт в 19 веке двумя учеными, джеймсом джоулем и эмилием ленцем.

Закон назвали закон джоуля ленца. Он выражается вот такой формулой, и численно показывает, сколько джоулей энергии выделяется в проводнике, в котором течёт ток, за единицу времени. Из этого закона можно найти мощность, которая выделяется на этом проводнике, мощность обозначается английской буквой Р и измеряется в ваттах. Я нашёл вот такую очень крутую табличку, которая связывает все изученные нами на этот момент величины.

Этот момент стоит учитывать при подведении проводов к нагрузке, то есть прокладка проводки к розеткам по квартире тоже входит в это понятие. Если вы возьмете для подведения к розетке слишком тонкий провод и подключите в эту розетку компьютер, чайник и микроволновку, то провод может нагреться вплоть до возникновения пожара. Поэтому есть вот такая табличка, которая связывает площадь поперечного сечения проводов с максимальной мощностью, которая по этим проводам будет идти. Если вздумаете тянуть провода – не забудьте об этом.

Также в рамках этого выпуска хотелось бы напомнить особенности параллельного и последовательного соединения потребителей тока. При последовательном соединении сила тока одинакова на всех потребителях, напряжение разделилось на части, а общее сопротивление потребителей представляет собой сумму всех сопротивлений. При параллельном соединении напряжение на всех потребителях одинаково, сила тока разделилась, а общее сопротивление вычисляется вот по такой формуле.

Из этого вытекает один очень интересный момент, который можно использовать для измерения силы тока. Допустим нужно измерить силу тока в цепи около 2 ампер. Амперметр с этой задачей не справляется, поэтому можно использовать закон ома в чистом виде. Знаем, что сила тока одинакова при последовательном соединении. Возьмём резистор с очень маленьким сопротивлением и вставим его последовательно нагрузке. Измерим на нём напряжение. Теперь, пользуясь законом ома, найдём силу тока. Как видите, она совпадает с расчётом ленты. Здесь главное помнить, что этот добавочный резистор должен быть как можно меньшего сопротивления, чтобы оказывать минимальное влияние на измерения.

Есть ещё один очень важный момент, о котором нужно знать. Все источники имеют максимальный отдаваемый ток, если этот ток превысить – источник может нагреться, выйти из строя, а в худшем случае ещё и загореться. Самый благоприятный исход это когда источник имеет защиту от перегрузки по току, в таком случае он просто отключит ток. Как мы помним из закона ома, чем меньше сопротивление, тем выше ток. То есть если взять в качестве нагрузки кусок провода, то есть замкнуть источник самого на себя, то сила тока в цепи подскочит до огромных значений, это называется короткое замыкание. Если вы помните начало выпуска, то можете провести аналогию с водой. Если подставить нулевое сопротивление в закон ома то мы получим бесконечно большой ток. На практике такое конечно не происходит, потому что источник имеет внутреннее сопротивление, которое подключено последовательно. Этот закон называется закон ома для полной цепи. Таким образом ток короткого замыкания зависит от величины внутреннего сопротивления источника.

Сейчас давайте вернёмся к максимальному току, который может выдать источник. Как я уже говорил, силу тока в цепи определяет нагрузка. Многие писали мне вк и задавали примерно вот такой вопрос, я его слегка утрирую: саня, у меня есть блок питания на 12 вольт и 50 ампер. Если я подключу к нему маленький кусочек светодиодной ленты, она не сгорит? Нет, конечно же она не сгорит. 50 ампер – это максимальный ток, который способен выдать источник. Если ты подключишь к нему кусочек ленты, она возьмёт свои ну допустим 100 миллиампер, и все. Ток в цепи будет равен 100 миллиампер, и никто никуда не будет гореть. Другое дело, если возьмёшь километр светодиодной ленты и подключишь его к этому блоку питания, то ток там будет выше допустимого, и блок питания скорее всего перегреется и выйдет из строя. Запомните, именно потребитель определяет величину тока в цепи. Этот блок может выдать максимум 2 ампера, и когда я закорачиваю его на болтик, с болтиком ничего не происходит. А вот блоку питания это не нравится, он работает в экстремальных условиях. А вот если взять источник, способный выдать десятки ампер, такая ситуация не понравится уже болтику.

Давайте для примера произведём расчёт блока питания, который потребуется для питания известного отрезка светодиодной ленты. Итак, закупили мы у китайцев катушку светодиодной ленты и хотим запитать три метра этой самой ленты. Для начала идём на страницу товара и пытаемся найти, сколько ватт потребляет один метр ленты. Эту информацию я найти не смог, поэтому есть вот такая табличка. Смотрим, что у нас за лента. Диоды 5050, 60 штук на метр. И видим, что мощность составляет 14 ватт на метр. Я хочу 3 метра, значит мощность будет 42 ватта. Блок питания желательно брать с запасом на 30% по мощности, чтобы он не работал в критическом режиме. В итоге получаем 55 ватт. Ближайший подходящий блок питания будет на 60 ватт. Из формулы мощности выражаем силу тока и находим её, зная, что светодиоды работают при напряжении 12 вольт. Выходит, нам нужен блок с током 5 ампер. Заходим, например, на али, находим, покупаем.