КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ОБЩЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

Электротехника Лекции
  • ПОНЯТИЕ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
  • ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
  • Электрические цепи трехфазного
    электрического тока
  • СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ И
    ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
  • Электрические измерения и приборы
  • ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
  • ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
  • Трансформаторы
  • ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНСФОРМАТОРЕ
  • ПРИВЕДЕННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
  • ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСФОРМАТОРОВ
  • ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
  • ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ
  • Асинхронные машины
  • ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННОГО
    ДВИГАТЕЛЯ
  • ПРИВЕДЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБМОТКИ
    РОТОРА К ОБМОТКЕ СТАТОРА
  • УРАВНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА
  • ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
  • Двухфазный конденсаторный двигатель
  • СПЕЦИАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ
    АСИНХРОННЫХ МАШИН
  • Синхронные машины
  • СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  • ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  • Машины постоянного тока
  • ОБМОТКИ ЯКОРЯ МАШИНЫ
    ПОСТОЯННОГО ТОКА
  • ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
  • ОДНОЯКОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
  • Электропривод и элементы систем автоматики
  • ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И ЭЛЕМЕНТЫ
  • Принцип автоматического управления
  • Электрооборудование станочного парка
    школьных мастерских и кабинетов
  • Электрические осветительные установки
  • ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ
    ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ
  • Правила по технике безопасности
    для общеобразовательных школ
  • История развития электротехники.
  • Основные понятия и определения
    в электротехнике
  • Закон Ома для участка цепи, несодержащего ЭДС.
  • Смешанное соединение сопротивлений
  • Методы расчёта электрических цепей.
  • Метод контурных токов
  • Элементы электрических цепей
  • Сопротивление
  • Закон Ома
  • Законы Кирхгофа
  • Потенциальная диаграмма
  • Преобразование схем электрических цепей
  • Преобразование треугольника
    в эквивалентную звезду
  • Методы расчета сложных электрических цепей
  • Метод контурных токов
  • Метод узловых напряжений
  • Теорема компенсации
  • Теорема об эквивалентном источнике
  • Порядок расчета задачи методом
    эквивалентного генератора
  • Мощность в электрических цепях периодического
    синусоидального тока
  • РЕАКТИВНЫЕ ДВУХПОЛЮСНИКИ
  • Канонические схемы двухполюсников
  • Режимы резонанса в электрических цепях
  • Резонанс токов
  • Индуктивно связанные электрические цепи
  • Последовательное соединение индуктивно
    связанных катушек при встречном включении
  • Параллельное соединение индуктивно
    связанных катушек
  • Расчет цепей со взаимной индуктивностью.
  • Воздушный трансформатор
  • Генераторы
  • ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
  • Генераторы гармонических колебаний
  • Характеристики генераторов звуковых частот
  • Генераторы сверхвысоких частот
  • Генераторы качающейся частоты
    и сигналов специальной формы
  • Генераторы шумовых сигналов
  • Генераторы шума на полупроводниковых прибора
  • Генераторы шумоподобных сигналов
  • ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ
    СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ
  • Лабораторные работы
  • ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
    ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
  • Исследование характеристик источника
    ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ постоянного тока
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
  • Исследование переходных процессов в
    цепях первого порядка
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ПАССИВНЫХ
    ДВУХПОЛЮСНИКОВ
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА
  • ИССЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ
    ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
    НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ТОКА
  • Исследование однофазного трансформатора
  • Исследование трехфазного асинхронного
    двигателя с короткозамкнутым ротором
  • Исследование синхронных микродвигателей
  • Исследование исполнительного двигателя
    постоянного тока
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
    МЕТОДОМ УЗЛОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
  • Метод эквивалентного генератора напряжения.
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЫХ ЦЕПЕЙ
    СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
  • Описание лабораторной установки
  • Контрольная работа
  • РАСЧЕТ СЛОЖНОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
  • Законы Кирхгофа
  • Примеры расчета линейных электрических цепей
    по законам Ома и Кирхгофа
  • Метод наложения.
  • Метод контурных токов
  • Метод узловых напряжений
  • Проверим выполнение второго закона Кирхгофа
    для внешнего контура
  • Метод эквивалентного генератора
  • Примеры расчета линейных электрических цепей
    методом эквивалентного генератора
  • Электрические цепи однофазного
    синусоидального тока
    .
  • Построить топографическую диаграмму напряжени
  • Проверить выполнение баланса мощностей.
  • Режимы резонанса в электрических цепях
  • Примеры расчета электрических цепей
     в режиме резонанса
  • Построить векторную диаграмму.
  • Цепи с индуктивно–связанными элементами
  • Воздушный трансформатор
  • Конспект лекций Степанова Константина Сергеевича

    Лекция 1.

    История развития электротехники.

    Как показывает отечественный и зарубежный опыт, наиболее эффективной системой обновления знаний является гибкая, непрерывная на протяжении всей жизни, система самообразования и повышения квалификации. Полноценный современный специалист должен обладать способностью параллельно заниматься самообразованием как в области общетеоретических, так и специальных знаний, только тогда он сможет изыскивать эффективные пути взаимодействия с техникой будущего.

    При этом человек должен помнить, что ОН – «частица биосферы» и «частица ноосферы». Свое бытиё Он должен приспосабливать к законам ноосферы. По образному выражению академика В.И. Вернадского, которое он сформулировал ещё в начале прошлого века, необходимо не покорение природы, а совместное гармоническое развитие природы и общества, иначе человечеству просто не выжить.

    Решающая роль в современном научно-техническом прогрессе принадлежит электротехнике, которая, включает в себя три основных раздела: Теоретические основы электротехники (ТОЭ), Электрические машины (ЭМ) и Электронику.

    Современное определение электротехники.

    Электротехника - область науки и техники, использующая электрические и магнитные явления для осуществления процессов преобразования энергии и превращения вещества, а так же для передачи сигналов и информации.

    В последние десятилетия из электротехники выделилась промышленная электроника с тремя направлениями: информационное, технологическое и энергетическое, которые с каждым годом приобретают все большее значение для научно-технического прогресса.

    В развитии электротехники и электроники можно выделить следующие 8 этапов:

    I этап: до 1800г. - становление электростатики. К этому периоду относятся первые наблюдения электрических и магнитных явлений, создание первых электростатических машин и приборов, исследование атмосферного электричества, зарождение электромедицины (опыты Гальвани), открытие закона Кулона и закона сохранения энергии.

    В 1744 г. М.В. Ломоносов писал: «Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимается, что сколько чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому, так ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте… сей всеобщий закон простирается и в самые правила движения, ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оной у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает.»

    Соответствующие труды М.В. Ломоносова находились в забвении до 1904 г., а будучи опубликованы в России, не могли проникнуть в Западные лаборатории, поэтому позднее А.Л. Лавуазье повторно и независимо от М.В. Ломоносова открыл закон сохранения вещества.

    Выдающийся ученый – энциклопедист М.В. Ломоносов был первым в России основоположником изучения электрических явлений, автором первой теории электричества. В 1745 г. был разработан первый электроизмерительный прибор «электрический указатель» Георгом Вильгельмом Рихманом, который погиб 25 июня 1753 г., во время сильной грозы при проведении опыта с «грозовой машиной».

     


    II этап: 1800-1830г.г. - закладка фундамента электротехники и её научных основ. Начало этого периода ознаменовано получением «Вольтова столба» - первого электрохимического генератора постоянного тока. Затем была создана «Огромная наипаче батарея» Василия Владимировича Петрова, с помощью которой была получена электрическая дуга и сделано много новых открытий. В этот период были открыты важнейшие законы: Георга Симона Ома, Жана Батисто Био и Феликса Савара, Андре Мари Ампера и была установлена связь между электрическими и магнитными явлениями. Был создан прообраз электродвигателя.

       

     


    III этап: 1830-1870г.-зарождение электротехники. Самым значительным событием этого периода было открытие явления самоиндукции Майклом Фарадеем и создание первого электромагнитного генератора (на основании ЭМИ). В этот период формулируются законы Ленца, Кирхгофа, разрабатываются различные конструкции электрических машин и измерительных приборов, зарождается электроэнергетика. Однако широкое практическое применение электроэнергии в хозяйстве и быту сдерживалось отсутствием экономичного электрического генератора.

    IV этап: 1870-1890г.- становление электротехники как самостоятельной отрасли техники.

    В этот период создаётся первый промышленный генератор с самовозбуждением (динамо-машина), что привело к созданию новой отрасли электротехники «Электрические машины». Организуются производства с использованием электроэнергии. С развитием промышленности, ростом городов возникает потребность в электрическом освещении. Начинается строительство «домовых» электростанций, вырабатывающих постоянный ток. Электрическая энергия становится товаром и всё более остро ощущается потребность в централизованном производстве и экономичной передаче электроэнергии. На постоянном токе эту проблему решить нельзя из-за невозможности трансформации постоянного тока. В это время Павел Николаевич Яблочков изобрёл электрическую свечу и была разработал схему дробления постоянного электрического тока при помощи индукционных катушек, представляющих собой трансформатор с разомкнутой магнитной системой. В середине 80-х годов началось серийное производство однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой (Макс дёрн, Отто Блати, К Циперновский) и строительство центральных электростанций переменного тока.

    Однако развитие производства требовало комплексного решения проблемы экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния и создания экономичного и надёжного электродвигателя. Эта проблема была решена на основе многофазных, в частности 3-х фазных систем.

    V этап: 1891 –1920 гг. – становление и развитие электрификации.

    Предпосылкой развития 3-х фазной системы явилось открытие в 1988 г. явления вращающегося магнитного поля. 3-х фазная система оказалась наиболее рациональной. В развитие этой системы внесли вклад многие учёные разных стран, но наибольшая заслуга принадлежит русскому учёному Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольскому, создавшему 3-х фазные синхронные генераторы, асинхронные двигатели и трёхфазные трансформаторы. Убедительным преимуществом 3-х фазных цепей было строительство трёхфазной линии электропередачи между немецкими городами Лауфеном и Франктфуртом при активном участии М.О.Доливо-Добровольского.

    Расширяются исследования явлений, протекающих в цепях синусоидального тока с помощью векторных и круговых диаграмм. Огромную роль в анализе процессов в таких цепях сыграл комплексный метод расчёта, предложенный Чарльсом Протеусом Штейнмецом. Теоретические основы электротехники становятся базовой дисциплиной в вузах и фундаментом научных исследований в области электротехники.

    VI этап: 1920 – 1940гг. – зарождение электроники: электровакуумные приборы, триод, диод. 1923г. – Лосев создал первый полупроводниковый диод – кристадин, который мог работать в режиме генератора высокочастотных колебаний. Выделилась радиотехника как самостоятельная наука.

    VII этап: 1940 – 1970гг. – зарождение информатики: построение электронно - вычислительных машин.

    VIII этап: 1970г. - по настоящее время – информатика как самостоятельная наука.

    (Лекция подготовлена на основе книги «Очерки по истории электротехники» О.Н.Веселовский, Я.А.Шнейберг., М. МЭИ, 1993г.

    Также рекомендую ознакомиться с книгой «Становление и развитие электротехники и электроэнергетики» , Б.В.Папков, Нижний Новгород, «Кварц» 2011г.)

    Тестовые вопросы по теме

    Определение науки «Электротехника».

    Сколько этапов можно выделить в истории развития Электротехники?

    Время окончания первого этапа.

    Закон сохранения материи и количества движения по Ломоносову М.В. – определение.

    Какие учёные работали на первом этапе развития электротехники?

    Начало и окончание второго этапа развития электротехники.

    Какие учёные работали во время второго этапа?

    Основные законы электротехники, открытые во втором этапе развития.

    Начало и окончание третьего этапа развития электротехники.

    Какие учёные работали во время третьего этапа?

    Основные законы электротехники, открытые в третьем этапе развития.

    Начало и окончание четвёртого этапа развития электротехники.

    Какие учёные работали во время четвёртого этапа?

    Основные законы электротехники, открытые в четвёртом этапе развития.

    Начало и окончание пятого этапа развития электротехники.

    Какие учёные работали во время пятого этапа?

    Основные события в области электротехники, произошедшие на пятом этапе развития.

    Начало и окончание шестого этапа развития электротехники.

    Какие учёные работали во время шестого этапа?

    Основные события электротехники, произошедшие в шестом этапе.

    Начало и окончание седьмого этапа развития электротехники.

    Какая наука зародилась во время седьмого этапа?

    Начало восьмого этапа развития электротехники.

    Электротехника ТОЭ типовые задания примеры Лабораторные