Материал: 33_Rezhimy_post_i_sin_toka_v_LETs_2014
А. Ю. ТЭТТЭР, Т. В. КОВАЛЕВА, А. В. ПОНОМАРЕВ
РЕЖИМЫ ПОСТОЯННОГО И СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
ОМСК 2014
0
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения
А. Ю. Тэттэр, Т. В. Ковалева, А. В. Пономарев
РЕЖИМЫ ПОСТОЯННОГО И СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
Допущено УМО вузов России по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 140400 (13.03.02) – «Электроэнергетика и электротехника»
Омск 2014
1
УДК 621.3(075.8)
ББК 31.211я73
T96
Тэттэр А. Ю. Режимы постоянного и синусоидального тока в ли-
нейных электрических цепях: Учебное пособие / А. Ю. Тэттэр, Т. В. Ковалева, А. В. Пономарев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. 180 с.
Пособие содержит элементы теории, демонстрационные примеры, задания на выполнение расчетно-экспериментальных (лабораторных) работ и задачи для самостоятельного решения по разделу «Основы теории цепей постоянного и переменного тока» дисциплины «Теоретические основы электротехники».
Этот раздел обеспечивает первый этап изучения электромагнитных процессов в электрических цепях и затрагивает два класса электрических цепей: линейные электрические цепи с источниками постоянного напряжения (ЭДС) и тока и линейные электрические цепи с источниками синусоидального напряжения (ЭДС) и тока.
Подобные электрические цепи в широком разнообразии выступают в качестве самостоятельных объектов для исследования и как удобные для исследований схемы замещения различных электротехнических устройств.
При подготовке настоящего пособия использовались учебно-мето- дические разработки доктора технических наук, профессора В. Н. Зажирко.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 140400 (13.03.02) – «Электроэнергетика и электротехника» – и специальности 190901 (23.05.05) – «Системы обеспечения движения поездов».
Библиогр.: 6 назв. Табл. 14. Рис. 120. Прил. 3.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Н. Горюнов; доктор техн. наук, профессор В. Д. Авилов; канд. техн. наук, профессор А. А. Руппель.
ISBN 978-5-949-41081-3 |
С Омский гос. университет |
|
путей сообщения, 2014 |
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение ..................................................................................................................... |
6 |
1. Электрические цепи и их параметры .................................................................. |
7 |
1.1. Схемы замещения и виды электрических цепей ........................................ |
7 |
1.2. Элементы электрических цепей ................................................................... |
9 |
1.2.1. Пассивные элементы электрических цепей ............................................. |
9 |
1.2.2. Активные элементы электрических цепей ............................................ |
13 |
1.3. Режимы электрических цепей .................................................................... |
15 |
2. Электрические цепи постоянного тока ............................................................. |
17 |
2.1. Законы Кирхгофа ......................................................................................... |
19 |
2.1.1. Последовательность определения токов ветвей по законам |
|
Кирхгофа .................................................................................................................. |
21 |
2.2. Метод контурных токов .............................................................................. |
21 |
2.2.1. Последовательность определения токов ветвей методом кон- |
|
турных токов ............................................................................................................ |
23 |
2.3. Метод узловых потенциалов ...................................................................... |
23 |
2.3.1. Последовательность определения токов ветвей методом узло- |
|
вых потенциалов ...................................................................................................... |
25 |
2.4. Принцип компенсации .................................................................................. |
27 |
2.5. Метод активного двухполюсника (эквивалентного источника |
|
или генератора) ........................................................................................................ |
27 |
2.6. Принцип наложения ...................................................................................... |
30 |
2.7. Принцип взаимности..................................................................................... |
31 |
2.8. Баланс мощностей ....................................................................................... |
31 |
2.9. Преобразования электрических цепей ...................................................... |
32 |
2.9.1. Эквивалентные преобразования соединений звездой и треу- |
|
гольником ................................................................................................................. |
32 |
2.9.2. Преобразования параллельного соединения ветвей с источ- |
|
никами ЭДС ............................................................................................................. |
34 |
2.10. Примеры расчета электрических цепей постоянного тока ................... |
35 |
2.10.1. Применение законов Кирхгофа ............................................................ |
35 |
2.10.2. Метод контурных токов ......................................................................... |
36 |
2.10.3. Метод узловых потенциалов ................................................................. |
38 |
2.10.4. Метод активного двухполюсника (эквивалентного источника) ......... |
40 |
2.10.5. Преобразование электрических цепей ................................................. |
41 |
2.10.6. Построение потенциальной диаграммы ............................................... |
44 |
3 |
|
2.11. Задачи для самостоятельного решения ................................................... |
46 |
2.11.1. Определение входного сопротивления ................................................ |
46 |
2.11.2. Определение напряжения на участке цепи .......................................... |
51 |
2.11.3. Методы расчета ...................................................................................... |
55 |
2.12. Расчетно-экспериментальная работа 1 «Исследование и расчет |
|
цепей постоянного тока» ........................................................................................ |
60 |
2.12.1. Цель работы ............................................................................................ |
60 |
2.12.2. Особенности выполнения работы ......................................................... |
60 |
2.12.3. Описание лабораторной установки ...................................................... |
60 |
2.12.4. Опытная часть ......................................................................................... |
63 |
2.12.5. Расчетная часть ....................................................................................... |
64 |
2.12.6. Заключение по работе ............................................................................ |
66 |
2.12.7. Вопросы к защите работы ..................................................................... |
67 |
2.12.8. Задачи для самостоятельного решения ................................................ |
67 |
3. Линейные электрические цепи с источниками синусоидальных |
|
напряжения и тока («цепи синусоидального тока») ............................................ |
72 |
3.1. Синусоидальные напряжение, ток и ЭДС ................................................ |
72 |
3.2. Синусоидальные режимы простейших электрических цепей ................ |
74 |
3.3. Основы комплексного (символического) метода расчета элек- |
|
трических цепей синусоидального тока ............................................................... |
82 |
3.4. Действующие значения синусоидальных напряжения и тока ................ |
87 |
3.5. Комплексные соотношения для трехэлементных электричес- |
|
ких цепей .................................................................................................................. |
89 |
3.6. Особенности применения комплексного метода для исследова- |
|
ния разветвленных электрических цепей ............................................................. |
95 |
3.7. Виды мощности в электротехнике ............................................................ |
98 |
3.7.1. Мгновенная мощность ............................................................................. |
98 |
3.7.2. Активная мощность ................................................................................ |
100 |
3.7.3. Реактивная мощность ............................................................................. |
102 |
3.7.4. Мощность в комплексной форме, или комплексная мощность ......... |
103 |
3.7.5. Баланс мощностей .................................................................................. |
104 |
3.8. Пример расчета разветвленной цепи синусоидального тока ................ |
105 |
3.9. Задачи для самостоятельного решения ................................................... |
112 |
3.10. Электрические цепи синусоидального тока с магнитно (индук- |
|
тивно)-связанными элементами ........................................................................... |
114 |
4