Закрыть

Элементарные познания в электротехнике: Элементарные познания в общей электротехнике — КиберПедия

Содержание

Элементарные познания в общей электротехнике — КиберПедия

Элементарные познания в общей электротехнике

Направленное движение электрических зарядов по замкнутой цепи под действием приложенной электродвижущей силы называется электрическим током (обозначается – I,i). Электрические заряды – частицы атомов веществ, способные к перемещению под действием электродвижущей силы. Они могут быть в твердых, жидких и газообразных средах, т.е. электрический ток может протекать всюду, где имеются способные к перемещению электрические заряды. В зависимости от способности проводить электрический ток все вещества (материалы) делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники

Проводники – вещества, которые внутри себя имеют электрические заряды, способные перемещаться под действием электродвижущей силы. Диэлектрики внутри себя не имеют свободных электрических зарядов и ток проводить не могут, т.е. диэлектрики являются изоляторами. Полупроводники имеют внутри себя способные к перемещению электрические заряды, но эти заряды могут перемещаться при определенных условиях.

Электродвижущая сила (ЭДС) – особый вид силы, способной воздействовать на электрические заряды, вызывая их направленное движение (обозначается – Е,е).

ЭДС создается каким-либо электротехническим устройством (генератором, аккумулятором и т.д.) – источником Источник электрической энергии – электротехническое устройство, преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию. ЭДС, создаваемая источником, расходуется следующим образом: - меньшая часть – на создание тока внутри самого источника; - большая часть – на создание тока во внешней замкнутой цепи. В итоге, создаваемая электрическая энергия преобразуется в другие виды энергий (механическая, тепловая, световая и т.д.)

Знание электроустановки и порядок ее технического обслуживания

Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.

В электроустановках напряжением до 1000В работники из числа оперативного или оперативно-ремонтного персонала, единолично обслуживающие электроустановки, должны иметь группу III.

Работы в электроустановках могут выполняться:

· без снятия напряжения на токоведущих частях или вблизи них (под напряжением)



· со снятием напряжения.

Работа без снятия напряжения – работа, выполняемая с прикосновением к токоведущим частям, находящимся под напряжением (рабочим или наведенным), или на расстоянии от этих токоведущих частей менее допустимых.

Работа со снятием напряжения – работа, когда с токоведущих частей электроустановки, на которой будут проводиться работы, отключением коммутационных аппаратов, отсоединением шин, кабелей, проводов снято напряжение и приняты меры, препятствующие подаче напряжения на токоведущие части к месту работы.

Периодичность эксплуатационных электрических испытаний средств защиты

· Изолирующие штанги всех видов: 1 раз в 24 месяца

· Изолирующие клещи: 1 раз в 24 месяца

· Указатели напряжения: 1 раз в 12 месяцев

· Электроизмерительные клещи: 1 раз в 24 месяца

· Диэлектрические перчатки: 1 раз в 6 месяцев

· Ручной изолирующий инструмент с однослойной изоляцией: 1 раз в 12 месяцев

· Диэлектрические галоши: 1 раз в 12 месяцев

· Изолирующие колпаки, покрытия и накладки: 1 раз в 12 месяцев

· Лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые: 1 раз в 6 месяцев

Установка закоротки

           Перед установкой закоротки, работник обязан установленным образом провести подготовительные мероприятия (снятие высокого напряжения, проверка измерительных приборов, средств защиты, а так же наличие маркировок соответствующих срокам испытаний и отсутствие повреждений инвентаря), а так же установленным порядком обеспечить личную электробезопасность.

           Отсутствие напряжения на контактном рельсе проверяется при помощи указателя напряжения (УН) непосредственно перед установкой закоротки.

           Порядок установки:

· установить струбцину с рукояткой синего цвета и маркировкой «ХР» на головку ходового рельса и убедиться в её надежной фиксации

· при помощи УН проверить отсутствие напряжения на контактном рельсе: контакт УН без индикатора приложить к головке ходового рельса, второй контакт – к головке контактного (время контакта не менее 5 секунд, при наличии остаточного заряда продолжительность горения индикатора УН может увеличиться до 30 секунд: если индикатор погас – напряжение на контактном рельсе отсутствует, если не гаснет более 30 секунд, закоротку ставить запрещается)



· снять защитный короб с контактного рельса

· расправить медный шунт и установить струбцину с маркировкой КР сверху на контактный рельс

· проверить прочность крепления струбцин

· на парковых путях депо, в тупиках и на съездах, между струбциной «ХР» и колесной парой не должно быть изолированного стыка

· на станциях, где контактный рельс смежного пути находится в непосредственной близости от контактного рельса, с которого снимается напряжение – так же необходимо снять напряжение и со смежного контактного рельса, с постановкой на него закоротки; дополнительные закоротки берутся у дежурного персонала станции

· при нахождении состава сразу на двух фидерных зонах – напряжение снимается с обоих зон, а закоротка устанавливается непосредственно у места проведения работ

 

 

Элементарные познания в общей электротехнике

Направленное движение электрических зарядов по замкнутой цепи под действием приложенной электродвижущей силы называется электрическим током (обозначается – I,i). Электрические заряды – частицы атомов веществ, способные к перемещению под действием электродвижущей силы. Они могут быть в твердых, жидких и газообразных средах, т.е. электрический ток может протекать всюду, где имеются способные к перемещению электрические заряды. В зависимости от способности проводить электрический ток все вещества (материалы) делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники

Проводники – вещества, которые внутри себя имеют электрические заряды, способные перемещаться под действием электродвижущей силы. Диэлектрики внутри себя не имеют свободных электрических зарядов и ток проводить не могут, т.е. диэлектрики являются

изоляторами. Полупроводники имеют внутри себя способные к перемещению электрические заряды, но эти заряды могут перемещаться при определенных условиях. Электродвижущая сила (ЭДС) – особый вид силы, способной воздействовать на электрические заряды, вызывая их направленное движение (обозначается – Е,е).

ЭДС создается каким-либо электротехническим устройством (генератором, аккумулятором и т. д.) – источником Источник электрической энергии – электротехническое устройство, преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию. ЭДС, создаваемая источником, расходуется следующим образом: - меньшая часть – на создание тока внутри самого источника; - большая часть – на создание тока во внешней замкнутой цепи. В итоге, создаваемая электрическая энергия преобразуется в другие виды энергий (механическая, тепловая, световая и т.д.)

Общие правила применения электроустановок. — КиберПедия

Требования, предъявляемые к персоналу.

Обеспечение электробезопасности.

Слайд 2

Требования к персоналу со II группой по электробезопасности:

— Элементарные технические знания об электроустановке и её оборудовании.

— Отчетливое представление об опасности электрического тока, опасности приближения к токоведущим частям.

— Знание основных мер предосторожности при работах в электроустановках.

— Практические навыки оказания первой помощи пострадавшим.

— Работники с основным общим или со средним полным образованием должны пройти обучение в образовательных организациях в объеме не менее 72 часов.

Требования к персоналу с III группой по электробезопасности:

— Элементарные познания в общей электротехнике.

— Знание электроустановки и порядка ее технического обслуживания.

— Знание общих правил безопасности, в том числе правил допуска к работе, и специальных требований, касающихся выполняемой работы.

— Умение обеспечить безопасное ведение работы и вести надзор за работающими в электроустановках

— Знание правил освобождения пострадавшего от действия электрического тока, оказания первой медицинской помощи и умение практически оказывать ее пострадавшему.

Основные сведения по теории электротехники.

Слайд 3

Электротехника – это наука, изучающая электрические явления для нужд промышленного производства.

Важнейшим электрическим явлением, которое рассматривается в электротехнике, является электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Для существования электрического тока необходимо наличие электрической цепи.

В простейшем случае электрическая цепь состоит из трех основных элементов: источника питания, приемников электрической энергии (нагрузка, потребители электрической энергии – сопротивление) и соединительных проводов. Источник питания считается внутренним участком цепи, вся остальная часть (потребители и соединительные провода) – её внешним участком. Электрический ток протекает только в замкнутой цепи, где производят ту или иную работу (например, нагревают проводники). Количественной характеристикой электрического тока является

сила тока – количество электричества, которое протекает через поперечное сечение проводника в единицу времени, А.

Чтобы поддержать ток в замкнутой цепи, необходим источник энергии. Такими источниками могут быть генераторы, аккумуляторы, гальванические элементы, солнечные батареи. В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую, в аккумуляторах и гальванических элементах химическая энергия преобразуется в электрическую. В источнике питания в процессе преобразования того или иного вида энергии в электрическую энергию возбуждается электродвижущая сила. Любой источник электрической энергии обладает ЭДС. ЭДС поддерживает ток в замкнутой цепи. ЭДС можно определить как напряжение источника, если к источнику не присоединены приемники или если источник не нагружен (такой режим источника определяется как холостой ход). Полную мощность источника определяют как произведение тока и напряжения источника. Для расчета неразветвленных электрических цепей (т.е. цепей с одним источником) применяют закон Ома.



 

Слайд 4

Основные термины и определения электробезопасности даны в стандарте системы безопасности труда ССБТ ГОСТ 12. 1 009-2009.

Если оборудование питается электроэнергией, то оно должно быть разработано, изготовлено и оснащено таким образом, чтобы предупредить все опасности электрического происхождения.

Электрическая опасность – это, прежде всего, опасность поражения электрическим током, возникающая либо при контакте человека с токоведущими частями, находящимися под рабочим напряжением, либо при контакте человека с неисправным электрооборудованием, оказавшимся под опасным напряжением.

Электрическую опасность формирует электронасыщенность современного производства. В отличие от многих других опасностей электрическую человек обнаружить не может, так как она не имеет ни цвета, ни запаха, ни звука, т.е. зрение слух, обоняние, вкус в данном случае не срабатывают. Пятое чувство – осязание – задействовать не рекомендуется, так как это может стоить жизни.

Из выше сказанного вытекает одна из аксиома электробезопасности: любой провод, электрифицированные машину, аппарат или прибор заведомо считайте находящимся под напряжением. Кроме того, даже «мертвого» провода лучше опасаться, даже если до вас его трогали два десятка человек.



Не смотря на то, что перечень источников электрической опасности в их натуральной форме на сегодня практически неисчерпаем, назову те, которые широко применяются во всех отраслях. К их числу относятся: генераторы электростанций, трансформаторы, преобразовательные подстанции, линии электропередачи, оборудование релейной защиты. Значительным числом электрических источников повышенной опасности обладают и потребители электрической энергии. Сюда относятся электротранспорт, различное производственное оборудование, особенно сочетающее в себе два вида источников повышенной опасности, например, станки, вентиляторы – механическую и электрическую.

Электротехника для чайников |

Видео версия статьи:

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.
Таким образом у меня на столе электрическая мощность идёт на освещение, на совершение механической работы и на нагрев окружающего воздуха. Кстати именно на этом принципе работают различные нагреватели, электрочайники, фены, паяльники и прочее. Там везде стоит тоненькая спираль, которая нагревается под действием тока.
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.
Очень важно знать потребляемый ток при изготовлении всяких USB самоделок. Максимальный ток, который можно взять от USB, составляет 500 миллиампер, и его лучше не превышать.
И напоследок коротенько о технике безопасности. Здесь вы можете видеть, до каких значений электричество считается неопасным для жизни человека.

Электротехника лекции для начинающих

1. Введение . Цели , задачи и структура курса .

2. Линейные цепи постоянного тока – основные понятия и определения .

3. Схемы электрических цепей и их элементы .

4. Законы Ома и Кирхгофа .

Электротехника – техническая дисциплина , которая занимается анализом и

практическим использованием для нужд промышленного производства и быта всех физических явлений , связанных с электрическими и магнитными полями .

Область практического применения электротехники имеет четыре связанные друг с другом направления :

1. Получение электрической энергии .

2. Передача энергии на расстояние .

3. Преобразование электромагнитной энергии .

4. Использование электроэнергии .

Научно – технический прогресс происходит при все более широком исполь – зовании электрической энергии во всех отраслях отечественной промышлен – ности . Поэтому электротехническая подготовка инженеров не электротехниче –

ских специальностей должна предусматривать достаточно подробное изучение вопросов теории и практики использования различных электроустановок . Ин – женер любой специальности должен знать устройство , принцип действия , характеристики и эксплуатационные возможности электрических цепей , элек – трических машин , различных аппаратов и другого электрооборудования , спо – собы регулирования и управления ими .

История развития электротехники как науки связана с важнейшими иссле – дованиями и открытиями . Это исследования атмосферного электричества , появление источников непрерывного электрического тока – гальванических элементов (1799 г .), открытие электрической дуги (1802 г .) и возможность ее использования для плавки металлов и освещения , открытие закона о направле – нии индуцированного тока (1832 г .) и принципа обратимости электрических машин , в 1834 г . впервые осуществлен электропривод судна , открытие закона теплового действия тока – закона Джоуля – Ленца (1844 г .), в 1876 г . положе – но начало практическому применению электрического освещения с изобрете – нием электрической свечи , в 1889-1891 гг . созданы трехфазный трансформа – тор и асинхронный двигатель .

В настоящее время отечественная электроэнергетика занимает передовые позиции в мире по созданию мощных ГЭС и каскадов электростанций , произ – водству мощных гидрогенераторов , высоким темпам теплофикации , строи –

тельству высоковольтных линий электропередач и мощных объединенных энергосистем , высокому техническому уровню электросетевого хозяйства .

В современных производственных машинах с помощью электротехнической

и электронной аппаратуры осуществляется управление ее механизмами , авто – матизация их работы , контроль за ведением производственного процесса , обеспечивается безопасность обслуживания и т . д . Все шире используется в технологических установках электрическая энергия , например , для нагрева из – делий , плавления металлов , сварки .

Основной задачей данного курса является получение основных сведений и формирование знаний , умений и навыков по электротехнике , электронным устройствам и электроприводу .

В состав курса входят следующие разделы :

1. Электрические цепи постоянного тока .

2. Электрические цепи переменного тока .

3. Переходные процессы в электрических цепях .

4. Основы электроники .

5. Магнитные цепи и электромагнитные устройства .

7. Электрические машины .

8. Основы электропривода .

2. Линейные цепи постоянного тока – основные понятия и определения .

Электрической цепью называется совокупность источников и потребителей электрической энергии , соединенных друг с другом с помощью проводников .

Электрический ток – направленное движение заряженных частиц ( элек – тронов или ионов ).

Постоянный ток – ток , неизменный по величине и направлению .

Ветвью называется участок цепи между двумя соседними узлами , содержа – щий последовательное соединение элементов .

Точка , где соединяются три и более ветвей называется узлом .

Любой замкнутый путь , проходящий по ветвям данной цепи , называется контуром .

Основными параметрами , характеризующими электрические цепи постоян – ного тока , являются : I( А )- сила тока – количество электричества , проходяще – го через поперечное сечение проводника за единицу времени , U( В ) – напря – жение на некотором участке электрической цепи , равное разности потенциалов на концах этого участка , R( Ом ) – сопротивление , Р ( Вт )- мощность . Все обо –

значения основных физических величин предусмотрены государственным стандартом . Единицы измерения диктуются международной системой единиц .

3. Схемы электрических цепей и их элементы .

Графическое изображение электрической цепи и ее элементов называется электрической схемой ( рис . 1)

На любую машину , в состав которой входят электрические устройства , кроме конструкторских чертежей имеется элек – тродокументация , состоящая из различных

электрических схем . Электрические функ –

циональные схемы раскрывают принцип действия устройства . Существуют элек – тромонтажные схемы , в которых раскры – вается монтаж ( соединение ) электриче –

ских элементов цепи .

Электрические принципиальные схемы раскрывают электрические связи всех от –

дельных элементов электрической цепи между собой .

Все схемы вычерчиваются по определенным стандартам – ГОСТам . ГОСТы являются основой технического языка , применяемого в масштабе всей стра – ны .

Кроме основных электрических схем существуют схемы замещения , по ко – торым наиболее удобно составлять математические уравнения , описания элек – трических и энергетических процессов . Такие схемы являются эквивалентными моделями электрической цепи . Схемы максимально упрощены и по ним удоб – нее провести анализ отображаемых ими сложных электрических цепей .

Все элементы электрических цепей можно разделить на три группы : ис – точники ( активные элементы ), потребители и элементы для передачи элек – троэнергии от источников к потребителю ( пассивные элементы ).

Источником электрической энергии ( генератором ) называют устройство , преобразующее в электроэнергию какой – либо другой вид энергии ( электро – машинный генератор – механическую , гальванический элемент или аккумуля – тор – химическую , фотоэлектрическая батарея – лучистую и т . п .). Источники делятся на источники напряжения ( Е ,U= со nst, при изменении и I) и источники тока (I= со nst, при изменении U). Все источники имеют внутреннее сопротив – ление R вн , значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи .

Приемником электрической энергии ( потребителем ) называют устройство , преобразующее электроэнергию в какой – либо другой вид энергии ( электро – двигатель – в механическую , электронагреватель – в тепловую , источник света – в световую ( лучистую ) и т . п .).

Элементами передачи электроэнергии от источника питания к приемнику служат провода , устройства , обеспечивающие уровень и качество напряжения и др .

Условные обозначения элементов электрической цепи на схеме стандарти – зованы . Примеры :

– резистивный элемент ( линейный ),

– идеальный источник ЭДС , условно положи – тельное направление ЭДС принято от отрица – тельного полюса к положительному ( и совпа – дает с положительным направлением тока )

– индуктивный элемент , – емкостной элемент ,

– полупроводниковый диод , – плавкий предохранитель

4. Законы Ома и Кирхгофа

Закон Ома в простейшем случае связывает величину тока через сопротив – ление с величиной этого сопротивления и приложенного к нему напряжения :

Сила тока на некотором участке электрической цепи прямо пропорциональ –

на напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка .

Закон Ома справедлив для любой ветви ( или части ветви ) электрической цепи , в таких случаях его называют обобщенным законом Ома . Для ветви , не содержащей ЭДС , закон Ома запишется :

Сейчас без электричества невозможно представить жизнь. Это не только свет и обогреватели, но и вся электронная аппаратура начиная с самых первых электронных ламп и заканчивая мобильными телефонами и компьютерами. Их работа описывается самыми разными, иногда очень сложными формулами. Но даже самые сложные законы электротехники и электроники в основе своей имеют законы электротехники, которые в институтах, техникумах и училищах изучает предмет «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ).

Основные законы электротехники

Закон Ома — с этого закона начинается изучение ТОЭ и без него не может обойтись ни один электрик. Он гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению Это значит, что чем выше напряжение, поданное на сопротивление, электродвигатель, конденсатор или катушку (при соблюдении других условий неизменными), тем выше ток, протекающий по цепи. И наоборот, чем выше сопротивление, тем ниже ток.

Закон Джоуля — Ленца. С помощью этого закона можно определить количество тепла, выделившегося на нагревателе, кабеле, мощность электродвигателя или другие виды работ, выполненных электрическим током. Этот закон гласит, что количество тепла, выделяемого при протекании электрического тока по проводнику, прямо пропорциональна квадрату силы тока, сопротивлению этого проводника и времени протекания тока. С помощью этого закона определяется фактическая мощность электродвигателей, а также на основе этого закона работает электросчётчик, по которому мы платим за потреблённую электроэнергию.

Первый закон Кирхгофа. С его помощью рассчитываются кабеля и автоматы защиты при расчёте схем электроснабжения. Он гласит, что сумма токов, приходящих в любой узел равна сумме токов, уходящих из этого узла. На практике приходит один кабель из источника питания, а уходит один или несколько.

Второй закон Кирхгофа. Применяется при подключении нескольких нагрузок последовательно или нагрузки и длинного кобеля. Он также применим при подключении не от стационарного источника питания, а от аккумулятора. Он гласит, что в замкнутой цепи сумма всех падений напряжений и всех ЭДС равна 0.

С чего начать изучение электротехники

Лучше всего изучать электротехнику на специальных курсах или в учебных заведениях. Кроме возможности общаться с преподавателями, вы можете воспользоваться материальной базой учебного заведения для практических занятий. Учебное заведение также выдаёт документ, который будет необходим при устройстве на работу.

Если вы решили изучать электротехнику самостоятельно или вам необходим дополнительный материал для занятий, то есть много сайтов, на которых можно изучить и скачать на компьютер или телефон необходимые материалы.

Видеоуроки

В интернете есть много видеоматериалов, помогающих овладеть основами электротехники. Все видеоролики можно как смотреть онлайн, так и скачать с помощью специальных программ.

Видеоуроки электрика — очень много материалов, рассказывающих о разных практических вопросах, с которыми может столкнуться начинающий электрик, о программах, с которыми приходится работать и об аппаратуре, устанавливаемой в жилых помещениях.

Основы теории электротехники — здесь находятся видеоуроки, наглядно объясняющие основные законы электротехники Общая длительность всех уроков около 3 часов.

  1. Основы электротехники, ноль и фаза, схемы подключения лампочек, выключателей, розеток. Виды инструмента для электромонтажа;
  2. Виды материалов для электромонтажа, сборка электрической цепи;
  3. Подключение выключателя и параллельное соединение;
  4. Монтаж электрической цепи с двухклавишным выключателем. Модель электроснабжения помещения;
  5. Модель электроснабжения помещения с выключателем. Основы техники безопасности.

Книги

Самым лучшим советчиком всегда являлась книга. Раньше необходимо было брать книгу в библиотеке, у знакомых или покупать. Сейчас в интернете можно найти и скачать самые разные книги, необходимые начинающему или опытному электромонтёру. В отличие от видеоуроков, где можно посмотреть, как выполняется то или иное действие, в книге можно держать рядом во время выполнения работы. В книге могут быть справочные материалы, которые не поместятся в видеоурок (как в школе — учитель рассказывает урок, описанный в учебнике, и эти формы обучения дополняют друг друга).

Есть сайты с большим количеством электротехнической литературы по самым разным вопросам — от теории до справочных материалов. На всех этих сайтах нужную книгу можно скачать на компьютер, а позже читать с любого устройства.

Например,

mexalib — разного рода литература, в том числе и по электротехнике

книги для электрика — на этом сайте много советов для начинающего электротехника

электроспец — сайт для начинающих электриков и профессионалов

Библиотека электрика — много разных книг в основном для профессионалов

Онлайн-учебники

Кроме этого, в интернете ест онлайн-учебники по электротехнике и электронике с интерактивным оглавлением.

Это такие, как:

Начальный курс электрика — учебное пособие по электротехнике

Основы электротехники — базовые понятия

Электроника для начинающих — начальный курс и основы электроники

Техника безопасности

Главное при выполнении электротехнических работ, это соблюдение техники безопасности. Если неправильная работа может привести к выходу из строя оборудования, то несоблюдение техники безопасности — к травмам, инвалидности или летальному исходу.

Главные правила — это не прикасаться к проводам, находящимся под напряжением, голыми руками, работать инструментом с изолированными ручками и при отключении питания вывешивать плакат «не включать, работают люди». Для более подробного изучения этого вопроса нужно взять книгу «Правила техники безопасности при электромонтажных и наладочных работах».

Этот раздел будет посвящен теоретическим основам электротехники. Здесь вы найдете не тольго основные законы электротехники, но и сможете изучить хотя и теоретические, но довольно интересные направления электротехники.

Особенно много уделено расчетам электрических цепей, которые пригодятся не только студенту, но обычному человеку в его обычной жизни, дома, в гараже, на даче.

Надеюсь мои теоретические видеоуроки не будут для вас сильно скучными, и для этого все темы будут свяозываться с практикой или проверяться в программе моделирования схем.

Коментарии, вопросы и предложения по новым темам можно писать в коментариях к видеоурокам.

Основной курс электротехники и электромеханики для чайников, видеоуроки

Электричество применяется во многих областях, оно окружает нас практически повсюду. Электроэнергия позволяет получать безопасное освещение дома и на работе, кипятить воду, готовить пищу, работать на компьютере и станках. Вместе с тем, обращаться с электричеством необходимо уметь, иначе можно не только получить травмы, но и нанести вред имуществу. Как правильно прокладывать проводку, организовывать снабжение объектов электричеством, изучает такая наука, как электротехника.

Зачем нужно знать электротехнику

Понятие электричества

Все вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. У атома есть ядро и движущиеся вокруг него положительно и отрицательно заряженные частицы (протоны и электроны). При нахождении двух материалов рядом друг с другом между ними возникает разность потенциалов (у атомов одного вещества электронов всегда меньше, чем у другого), что приводит к появлению электрического заряда – электроны начинают перемещаться от одного материала к другому. Так возникает электричество. Другими словами, электричество – это энергия, возникающая в результате перемещения отрицательно заряженных частиц из одного вещества в другое.

Что такое электричество

Скорость перемещения может быть разной. Чтобы движение было в нужном направлении и с нужной скоростью, используются проводники. Если движение электронов по проводнику осуществляется только в одном направлении, такой ток называется постоянным. Если же направление перемещения с определенной частотой меняется, то ток будет переменным. Самым известным и простым источником постоянного тока является батарейка или автомобильный аккумулятор. Переменный ток активно используется в бытовом хозяйстве и в промышленности. На нем работают практически все устройства и оборудование.

К сведению. Движением электрической энергии можно управлять. Способы такого управления изучает курс «Основы электротехники», который необходим всем электрикам, чтобы правильно проложить проводку в доме, не допустить пожара или травм в период работ.

Что изучает электротехника

Данная наука знает практически все об электричестве. Изучить ее необходимо всем, кто хочет получить диплом или квалификацию электрика. В большинстве учебных заведений курс, на котором изучают все, что связано с электроэнергией, называется «Теоретические основы электротехники» или, сокращенно ТОЭ.

Данная наука получила развитие в XIX веке, когда был изобретен источник постоянного тока, и появилась возможность строить электрические цепи. Дальнейшее развитие электротехника получила в процессе новых открытий в области физики электромагнитных излучений. Чтобы без проблем осваивать науку в настоящее время, необходимо иметь знания не только в области физики, но также химии и математики.

В первую очередь, на курсе ТОЭ изучаются основы электричества, дается определение тока, исследуются его свойства, характеристики и направления применения. Далее изучаются электромагнитные поля и возможности их практического использования. Завершается курс, как правило, изучением устройств, в которых используется электрическая энергия.

Предмет изучения электротехники

Чтобы разобраться с электричеством, не обязательно поступать в высшее или среднее учебное заведение, достаточно воспользоваться самоучителем или пройти видеоуроки «для чайников». Полученных знаний вполне хватит, чтобы разобраться с проводкой, заменить лампочку или повесить люстру дома. Но, если планируется профессионально работать с электричеством (например, в должности электромонтера или энергетика), то соответствующее образование будет обязательным. Оно позволяет получить специальный допуск на работу с приборами и устройствами, работающими от источника тока.

Основные понятия электротехники

Изучая электричество для начинающих, главное разобраться с тремя основными терминами:

  • Сила тока;
  • Напряжение;
  • Сопротивление.

Под силой тока понимается количество электрического заряда, протекающего через проводник с определенным сечением за единицу времени. Другими словами, количество электронов, которые переместились из одного конца проводника в другой за некоторое время. Сила тока является самой опасной для жизни и здоровья человека. Если взяться за оголенный провод (а человек – это тоже проводник), то электроны пройдут через него. Чем больше их пройдет, тем больше будут повреждения, поскольку в процессе своего движения они выделяют тепло и запускают различные химические реакции.

Однако чтобы ток шел по проводникам, между одним и другим концом проводника должно быть напряжение или разность потенциалов. Причем она должна быть постоянной, чтобы движение электронов не прекращалось. Для этого электрическую цепь обязательно замыкают, а на одном конце цепи обязательно ставят источник тока, который обеспечивает в цепи постоянное движение электронов.

Электрическая цепь

Сопротивление – это физическая характеристика проводника, его способность к проведению электронов. Чем ниже сопротивление проводника, тем большее количество электронов по нему пройдет за единицу времени, тем выше сила тока. Высокое сопротивление, наоборот, уменьшает силу тока, но влечет за собой нагревание проводника (если напряжение достаточно высоко), что может привести к возгоранию.

Подбор оптимальных соотношений между напряжением, сопротивлением и силой тока в электрической цепи является одной из основных задач электротехники.

Электротехника и электромеханика

Электромеханика является разделом электротехники. Она изучает принципы функционирования устройств и оборудования, которые работают от источника электрического тока. Изучив основы электромеханики, можно научиться ремонтировать различное оборудование или даже проектировать его.

В рамках уроков по электромеханике, как правило, изучаются правила преобразования электрической энергии в механическую (каким образом функционирует электродвигатель, принципы работы любого станка и так далее). Также исследуются и обратные процессы, в частности, принципы действия трансформаторов и генераторов тока.

Предмет изучения электромеханики

Таким образом, без понимания того, как составляются электрические цепи, принципов их функционирования и других вопросов, которые изучает электротехника, осваивать электромеханику невозможно. С другой стороны, электромеханика является более сложной дисциплиной и носит прикладной характер, поскольку результаты ее изучения применяются непосредственно при конструировании и ремонте машин, оборудования и различных электрических устройств.

Безопасность и практика

Осваивая курс электротехники для начинающих, необходимо уделить особое внимание вопросам безопасности, поскольку несоблюдение определенных правил может привести к трагическим последствиям.

Первое правило, которому необходимо следовать, – обязательно знакомиться с инструкцией. У всех электроприборов в руководстве по эксплуатации всегда имеется раздел, который посвящен вопросам безопасности.

Важно! Выполнение рекомендаций позволит избежать травм и нанесения вреда имуществу.

Второе правило заключается в контроле состояния изоляции проводников. Все провода обязательно должны покрываться специальными материалами, не проводящими электричество (диэлектриками). Если изоляционный слой нарушен, в первую очередь, следует его восстановить, иначе возможно нанесение вреда здоровью. Кроме того, работу в целях безопасности с проводами и электрооборудованием следует производить только в специальной одежде, которая не проводит электричество (резиновые перчатки и диэлектрические боты).

Третье правило состоит в использовании для диагностики параметров электросети только специальных приборов. Ни в коем случае не стоит делать этого голыми руками или пробовать «на язык».

Обратите внимание! Пренебрежение данными элементарными правилами является основной причиной травм и несчастных случаев в работе электриков и электромонтеров.

Правила безопасности при работе с электричеством

Советы начинающим

Чтобы получить начальное представление об электричестве и принципах работы устройств с его применением, рекомендуется пройти специальный курс или изучить пособие «Электротехника для начинающих». Подобные материалы разработаны специально для тех, кто пытается с нуля освоить данную науку и получить необходимые навыки для работы с электрооборудованием в быту.

Советы начинающим электрикам

В пособии и видеоуроках подробно рассказывается, как устроена электрическая цепь, что такое фаза, а что такое ноль, чем отличается сопротивление от напряжения и силы тока и так далее. Отдельное внимание уделяется технике безопасности, чтобы избежать травм при работе с электроприборами.

Конечно, изучение курсов или чтение пособий не позволит стать профессиональным электриком или электромонтером, но решить большинство бытовых вопросов по итогам освоения материала будет вполне по силам. Для профессиональной работы требуется уже получение специального допуска и наличие профильного образования. Без этого выполнять должностные обязанности запрещается различными инструкциями. Если же предприятие допустит человека без необходимого образования к работе с электрооборудованием, и он получит травму, руководитель понесет серьезное наказание, вплоть до уголовного.

Видео

Оцените статью:

Лекции, электротехника. | План-конспект занятия на тему:

Лекции по курсу основы электротехники

Эквивалентные преобразования схем

         Эквивалентным называется преобразование, при котором напряжения и токи в частях схемы, не подвергшихся преобразованию, не меняются.

Последовательное соединение элементов
электрических цепей

   На рис. 2.1 изображена электрическая цепь с последовательно соединенными сопротивлениями.


Рис. 2.1

Напряжение на зажимах источника ЭДС равно величине электродвижущей силы. Поэтому часто источник на схеме не изображают.
Падения напряжений на сопротивлениях определяются по формулам

В соответствии со вторым законом Кирхгофа, напряжение на входе электрической цепи равно сумме падений напряжений на сопротивлениях цепи.

        где   - эквивалентное сопротивление.

    Эквивалентное сопротивление электрической цепи, состоящей из n последовательно включенных элементов, равно сумме сопротивлений этих элементов.

2.2. Параллельное соединение элементов
электрических цепей

На рис. 2.2 показана электрическая цепь с параллельным соединением сопротивлений.


Рис. 2.2

Токи в параллельных ветвях определяются по формулам:

        где - проводимости 1-й, 2-й и n-й ветвей.

      В соответствии с первым законом Кирхгофа, ток в неразветвленной части схемы равен сумме токов в параллельных ветвях.

        где 

     Эквивалентная проводимость электрической цепи, состоящей из n параллельно включенных элементов, равна сумме проводимостей параллельно включенных элементов.
Эквивалентным сопротивлением цепи называется величина, обратная эквивалентной проводимости

  Пусть электрическая схема содержит три параллельно включенных сопротивления.
Эквивалентная проводимость

  Эквивалентное сопротивление схемы, состоящей из n одинаковых элементов, в n раз меньше сопротивлений R одного элемента

Возьмем схему, состоящую из двух параллельно включенных сопротивлений (рис. 2.3). Известны величины сопротивлений и ток в неразветвленной части схемы. Необходимо определить токи в параллельных ветвях.


Рис. 2.3 Эквивалентная проводимость схемы

,

    а эквивалентное сопротивление

      Напряжение на входе схемы

       Токи в параллельных ветвях

       Аналогично

      Ток в параллельной ветви равен току в неразветвленной части схемы, умноженному на сопротивление противолежащей, чужой параллельной ветви и деленному на сумму сопротивлений чужой и своей параллельно включенных ветвей.

2.3.Преобразование треугольника сопротивлений
в эквивалентную звезду

Встречаются схемы, в которых отсутствуют сопротивления, включенные последовательно или параллельно, например, мостовая схема, изображенная на рис. 2.4. Определить эквивалентное сопротивление этой схемы относительно ветви с источником ЭДС описанными выше методами нельзя. Если же заменить треугольник сопротивлений
R1-R2-R3, включенных между узлами 1-2-3, трехлучевой звездой сопротивлений, лучи которой расходятся из точки 0 в те же узлы 1-2-3, эквивалентное сопротивление полученной схемы легко определяется.


Рис. 2.4 Сопротивление луча эквивалентной звезды сопротивлений равно произведению сопротивлений прилегающих сторон треугольника, деленному на сумму сопротивлений всех сторон треугольника.
В соответствии с указанным правилом, сопротивления лучей звезды определяются по формулам:

    Эквивалентное соединение полученной схемы определяется по формуле

       Сопротивления R0 и R?1 включены последовательно, а ветви с сопротивлениями R?1 + R4 и R?3 + R5 соединены параллельно.

2.4.Преобразование звезды сопротивлений
в эквивалентный треугольник

Иногда для упрощения схемы полезно преобразовать звезду сопротивлений в эквивалентный треугольник.
Рассмотрим схему на рис. 2.5. Заменим звезду сопротивлений R1-R2-R3 эквивалентным треугольником сопротивлений R?1-R?2-R?3, включенных между узлами 1-2-3.


2.5. Преобразование звезды сопротивлений
в эквивалентный треугольник

Сопротивление стороны эквивалентного треугольника сопротивлений равно сумме сопротивлений двух прилегающих лучей звезды плюс произведение этих же сопротивлений, деленное на сопротивление оставшегося (противолежащего) луча. Сопротивления сторон треугольника определяются по формулам:

      Эквивалентное сопротивление преобразованной схемы равно

Анализ сложных электрических цепей с несколькими источниками энергии

Метод непосредственного применения законов Кирхгофа

       На рис. 4.1 изображена схема разветвленной электрической цепи. Известны величины сопротивлений и ЭДС, необходимо определить токи.
В схеме имеются четыре узла, можно составить четыре уравнения по первому закону Кирхгофа.

   Укажем произвольно направления токов. Запишем уравнения::

               (4.1)

                    Рис. 4.1

Сложим эти уравнения. Получим тождество 0 = 0. Система уравнений (4.1) является зависимой.
Если в схеме имеется n узлов, количество независимых уравнений, которые можно составить по первому закону Кирхгофа, равно n - 1.
Для схемы на рис. 4.1 число независимых уравнений равно трем.

       (4.2)

Недостающее количество уравнений составляют по второму закону Кирхгофа. Уравнения по второму закону составляют для независимых контуров. Независимым является контур, в который входит хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в другие контуры.
Выберем три независимых контура и укажем направления обхода контуров. Запишем три уравнения по второму закону Кирхгофа.

       (4.3)

       Решив совместно системы уравнений (4.2) и (4.3), определим токи в схеме.
Ток в ветви может иметь отрицательное значение. Это означает, что действительное направление тока противоположно выбранному нами.

Метод контурных токов

    Метод непосредственного применения законов Кирхгофа громоздок. Имеется возможность уменьшить количество совместно решаемых уравнений системы. Число уравнений, составленных по методу контурных токов, равно количеству уравнений, составляемых по второму закону Кирхгофа.
Метод контурных токов заключается в том, что вместо токов в ветвях определяются, на основании второго закона Кирхгофа, так называемые контурные токи, замыкающиеся в контурах.
На рис. 4.2 в качестве примера изображена двухконтурная схема, в которой I11 и I22 - контурные токи.


Рис. 4.2
Токи в сопротивлениях R1 и R2 равны соответствующим контурным токам. Ток в сопротивлении R3, являющийся общим для обоих контуров, равен разности контурных токов I11 и I22, так как эти токи направлены в ветви с R3 встречно.

Порядок расчета

    Выбираются независимые контуры, и задаются произвольные направления контурных токов.
В нашем случае эти токи направлены по часовой стрелке. Направление обхода контура совпадает с направлением контурных токов. Уравнения для этих контуров имеют следующий вид:

Перегруппируем слагаемые в уравнениях

     (4.4)

     (4.5)

 Суммарное сопротивление данного контура называется собственным сопротивлением контура.
Собственные сопротивления контуров схемы

,     .

    Сопротивление R3, принадлежащее одновременно двум контурам, называется общим сопротивлением этих контуров.

,

  где R12 - общее сопротивление между первым и вторым контурами;
R21 - общее сопротивление между вторым и первым контурами.
E11 = E1 и E22 = E2 - контурные ЭДС.
В общем виде уравнения (4.4) и (4.5) записываются следующим образом:

,

.

       Собственные сопротивления всегда имеют знак "плюс".
Общее сопротивление имеет знак "минус", если в данном сопротивлении контурные токи направлены встречно друг другу, и знак "плюс", если контурные токи в общем сопротивлении совпадают по направлению.
Решая уравнения (4.4) и (4.5) совместно, определим контурные токи I11 и I22, затем от контурных токов переходим к токам в ветвях.
Ветви схемы, по которым протекает один контурный ток, называются внешними, а ветви, по которым протекают несколько контурных токов, называются общими. Ток во внешней ветви совпадает по величине и по направлению c контурным. Ток в общей ветви равен алгебраической сумме контурных токов, протекающих в этой ветви.
        В схеме на Рис. 4.2

.

Рекомендации

Контуры выбирают произвольно, но целесообразно выбрать контуры таким образом, чтобы их внутренняя область не пересекалась ни с одной ветвью, принадлежащей другим контурам.
Контурные токи желательно направлять одинаково (по часовой стрелке или против).
Если нужно определить ток в одной ветви сложной схемы, необходимо сделать его контурным.
Если в схеме имеется ветвь с известным контурным током, этот ток следует сделать контурным, благодаря чему количество уравнений становится на единицу меньше.

 

4.3. Метод узловых потенциалов

    Метод узловых потенциалов позволяет составить систему уравнений, по которой можно определить потенциалы всех узлов схемы. По известным разностям узловых потенциалов можно определить токи во всех ветвях. В схеме на рисунке 4.3 имеется четыре узла. Потенциал любой точки схемы можно принять равным нулю. Тогда у нас останутся неизвестными три потенциала. Узел, величину потенциала которого выбирают произвольно, называют базисным. Укажем в схеме произвольно направления токов. Примем для схемы ?4 = 0.

                                
Рис. 4.3

Запишем уравнение по первому закону Кирхгофа для узла 1.

    (4.6)

    В соответствии с законами Ома для активной и пассивной ветви

,

     где - проводимость первой ветви.

,

      где - проводимость второй ветви.

  Подставим выражения токов в уравнение (4.6).

    (4.7)

    где g11 = g1 + g2 - собственная проводимость узла 1.

Собственной проводимостью узла называется сумма проводимостей ветвей, сходящихся в данном узле.
g12 = g2 - общая проводимость между узлами 1 и 2.
Общей проводимостью называют проводимость ветви, соединяющей узлы 1 и 2.


      - сумма токов источников, находящихся в ветвях, сходящихся в узле 1.
Если ток источника направлен к узлу, величина его записывается в правую часть уравнения со знаком "плюс", если от узла - со знаком "минус".
По аналогии запишем для узла 2:

    (4.8)
    для узла 3:

    (4.9)
       Решив совместно уравнения (4.7), (4.8), (4.9), определим неизвестные потенциалы ?1, ?2, ?3, а затем по закону Ома для активной или пассивной ветви найдем токи.
Если число узлов схемы - n, количество уравнений по методу узловых потенциалов - (n - 1).

Замечание.

Если в какой-либо ветви содержится идеальный источник ЭДС, необходимо один из двух узлов, между которыми включена эта ветвь, выбрать в качестве базисного, тогда потенциал другого узла окажется известным и равным величине ЭДС. Количество составляемых узловых уравнений становится на одно меньше.

4.4. Метод двух узлов

     Схема на рис. 4.4 имеет два узла. Потенциал точки 2 примем
равным нулю ?2 = 0. Составим узловое уравнение для узла 1.

,

,

      Рис. 4.4

                                               где  , , - проводимости ветвей.

В общем виде:

.

     В знаменателе формулы - сумма проводимостей параллельно включенных ветвей. В числителе - алгебраическая сумма произведений ЭДС источников на проводимости ветвей, в которые эти ЭДС включены. ЭДС в формуле записывается со знаком "плюс", если она направлена к узлу 1, и со знаком "минус", если направлена от узла 1.
После вычисления величины потенциала ?1 находим токи в ветвях, используя закон Ома для активной и пассивной ветви.

4.5. Метод эквивалентного генератора

    Этот метод используется тогда, когда надо определить ток только в одной ветви сложной схемы.
Чтобы разобраться с методом эквивалентного генератора, ознакомимся сначала с понятием "двухполюсник".
Часть электрической цепи с двумя выделенными зажимами называется двухполюсником. Двухполюсники, содержащие источники энергии, называются активными. На рис. 4.5 показано условное обозначение активного двухполюсника.
Двухполюсники, не содержащие источников, называются пассивными. На эквивалентной схеме пассивный двухполюсник может быть заменен одним элементом - внутренним или входным сопротивлением пассивного двухполюсника Rвх. На рис. 4.6 условно изображен пассивный двухполюсник и его эквивалентная схема.

        Рис. 4.5 Рис. 4.6

Входное сопротивление пассивного двухполюсника можно измерить.
Если известна схема пассивного двухполюсника, входное сопротивление его можно определить, свернув схему относительно заданных зажимов.
Дана электрическая цепь. Необходимо определить ток I1 в ветви с сопротивлением R1 в этой цепи. Выделим эту ветвь, а оставшуюся часть схемы заменим активным двухполюсником (рис. 4.7).
Согласно теореме об активном двухполюснике, любой активный двухполюсник можно заменить эквивалентным генератором (источником напряжения) с ЭДС, равным напряжению холостого хода на зажимах этого двухполюсника и внутренним сопротивлением, равным входному сопротивлению того же двухполюсника, из схемы которого исключены все источники (рис. 4.8). Искомый ток I1 определится по формуле:

     (4.10)

              Рис. 4.7 Рис. 4.8

Параметры эквивалентного генератора (напряжение холостого хода и входное сопротивление) можно определить экспериментально или расчетным путем.
Ниже показан способ вычисления этих параметров расчетным путем в схеме на рис. 4.2. Изобразим на рис. 4.9 схему, предназначенную для определения напряжения холостого хода. В этой схеме ветвь с сопротивлением R1 разорвана, это сопротивление удалено из схемы. На разомкнутых зажимах появляется напряжение холостого хода. Для определения этого напряжения составим уравнение для первого контура по второму закону Кирхгофа

,

    откуда находим

,     (4.11)

        где определяется из уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа для второго контура

.     (4.12)

    Так как первая ветвь разорвана, ЭДС Е1 не создает ток. Падение напряжения на сопротивлении Rвн1 отсутствует.
На рис. 4.10 изображена схема, предназначенная для определения входного сопротивления.

.

                      Рис. 4.9 Рис. 4.10

Из схемы на рис. 4.9 удалены все источники (Е1 и Е2), т.е. эти ЭДС мысленно закорочены. Входное сопротивление Rвх определяют, свертывая схему относительно зажимов 1-1'

.     (4.13)

      Для определения параметров эквивалентного генератора экспериментальным путем необходимо выполнить опыты холостого хода и короткого замыкания.
При проведении опыта холостого хода от активного двухполюсника отключают сопротивление R1, ток I1 в котором необходимо определить. К зажимам двухполюсника 1-1' подключают вольтметр и измеряют напряжение холостого хода Uxx (рис. 4.11).
При выполнении опыта короткого замыкания соединяют проводником зажимы 1-1' активного двухполюсника и измеряют амперметром ток короткого замыкания I1кз (рис. 4.12).

                                  Рис. 4.11 Рис. 4.12

        откуда

                     (4.14)

400+ курсов по электротехнике [2021] | Учиться онлайн бесплатно

Лучшие онлайн-курсы года

Посмотреть Закрыть Класс Центральный Предметы
Субъектов
  • Компьютерная наука

  • Здоровье и медицина

  • Математика

  • Бизнес

  • Гуманитарные науки

  • Инженерное дело

  • Наука

  • Образование и обучение

  • Социальные науки

  • Арт Дизайн

  • Data Science

  • Программирование

  • Личное развитие

  • Все предметы
Просмотреть все предметы
Ежемесячные отчеты о курсе
  • Начиная с этого месяца
  • Новые онлайн-курсы
  • Самостоятельный темп
  • Самый популярный
Курсы от 900+ университетов

Меню

  • Компьютерная наука

    Компьютерная наука

    • Искусственный интеллект
    • Алгоритмы и структуры данных
    • Интернет вещей
    • Информационные технологии
    • Кибербезопасность
    • Компьютерная сеть
    • Машинное обучение
    • DevOps
    • Глубокое обучение
    • Блокчейн и криптовалюта
    • Квантовые вычисления
    • Посмотреть все компьютерные науки
  • Здоровье и медицина

    Здоровье и медицина

    • Питание и благополучие
    • Болезни и расстройства
    • Здравоохранение
    • Здравоохранение
    • Уход
    • Анатомия
    • Ветеринария
    • Посмотреть все Здоровье и медицина
  • Математика

    Математика

    • Статистика и вероятность
    • Основы математики
    • Исчисление
    • Алгебра и геометрия
    • Посмотреть всю математику
  • Бизнес

    Бизнес

    • Менеджмент и лидерство
    • Финансы
    • Предпринимательство
    • Развитие бизнеса
    • Маркетинг
    • Стратегический менеджмент
    • Специфическая отрасль
    • Бизнес-аналитика
    • Бухгалтерский учет
    • Отдел кадров
    • Управление проектом
    • Продажи
    • Дизайн-мышление
    • Реклама
    • Программное обеспечение для бизнеса
    • Посмотреть все Бизнес
  • Гуманитарные науки

    Гуманитарные науки

    • История
    • Литература
    • Иностранный язык
    • Грамматика и письмо
    • Философия
    • Религия
    • ESL
    • Культура
    • Спортивный
    • Журналистика
    • Этика
    • Лингвистика
    • Просмотреть все гуманитарные науки
  • Инженерное дело

    Инженерное дело

    • Электротехника
    • Инженерное дело
    • Гражданское строительство
    • Робототехника
    • Нанотехнологии
    • ГИС
    • Текстиль
    • Производство
    • BIM
    • CAD
    • Химическая инженерия
    • Посмотреть все разработки
  • Наука

    Наука

    • Химия
    • Физика
    • Наука об окружающей среде
    • Астрономия
    • Биология
    • Квантовая механика
    • сельское хозяйство
    • Термодинамика
    • Материаловедение
    • Просмотреть все науки
  • Образование и обучение

    Образование и обучение

    • K12
    • Высшее образование
    • STEM
    • Профессиональное развитие учителей
    • Развитие курса
    • Онлайн-образование
    • Подготовка к тесту
    • Просмотреть все Образование и обучение
  • Социальные науки

    Социальные науки

    • Социология
    • Экономика
    • Психология
    • Антропология

Бакалавр электротехники - Университет Халифа

ОБЗОР Структура Описание курса ТИПИЧНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОБЗОР

Программа бакалавриата в области электротехники аккредитована Комиссией по инженерной аккредитации (EAC) Совета по аккредитации в области инженерии и технологий (ABET), www.abet.org

Программа бакалавриата в области электротехники предлагает студентам качественное образование, которое дает им знания, методы и навыки, которые потребуются следующему поколению высококвалифицированных инженеров. Программа включает хорошо продуманные основные курсы, чтобы студенты получали практический и проблемный опыт обучения. Программа также дает студентам возможность выбирать технические факультативы из большого пула курсов, чтобы специализироваться в определенных областях.

Электрические системы находятся в центре новой промышленной революции и влияют почти на все аспекты нашей современной повседневной жизни. Эти системы требуют профессиональных инженеров для их проектирования, разработки, ввода в эксплуатацию и обслуживания. Спрос на таких инженеров в ОАЭ растет из-за новой и развивающейся электротехнической и электронной промышленности.

Запись в программу и данные об образовании

Количество зачисленных студентов
СРОК СЧЕТ
Осень 2020 г. (перепись: сентябрь) 239
Весна 2020 г. (перепись: февраль) 234
Количество выпускников
СРОК СЧЕТ
Лето 2020 9
Весна 2020 14
Осень 2019 13

Образовательные цели программы

  • Выпускники будут соответствовать ожиданиям работодателей и общества в отношении своевременных и актуальных технических знаний и компетенций, карьеры и потенциального лидерства в своих областях.
  • Выпускники смогут продолжить углубленное изучение или профессиональный рост путем непрерывного обучения и адаптации к технологическому прогрессу и меняющимся потребностям их профессий.

Результаты обучения студентов

Студенты, получившие степень бакалавра в области электротехники, получат следующее:

(1)

Способность выявлять, формулировать и решать сложные инженерные задачи, применяя принципы инженерии, естественных наук и математики.

(2)

Способность применять инженерное проектирование для создания решений, отвечающих определенным потребностям, с учетом здоровья, безопасности и благополучия населения, а также глобальных, культурных, социальных, экологических и экономических факторов.

(3)

Способность эффективно общаться с широкой аудиторией.

(4)

Способность распознавать этическую и профессиональную ответственность в инженерных ситуациях и делать обоснованные суждения, которые должны учитывать влияние инженерных решений в глобальном, экономическом, экологическом и социальном контекстах.

(5)

Способность эффективно работать в команде, члены которой вместе обеспечивают лидерство, создают совместную и инклюзивную среду, ставят цели, планируют задачи и достигают целей.

(6)

Способность разрабатывать и проводить соответствующие эксперименты, анализировать и интерпретировать данные, а также использовать инженерные суждения, чтобы делать выводы.

(7)

Способность приобретать и применять новые знания по мере необходимости, используя соответствующие стратегии обучения.

Карьерные возможности и специализация

Инженеры-электрики обычно работают в различных отраслях промышленности, таких как полупроводники, электроника, телекоммуникации, спутники, средства массовой информации, электроэнергетика, нефтяная, газовая или ядерная промышленность, а также полиция и армия. Они проектируют, тестируют и разрабатывают устройства, схемы и системы. Инженеры-электроэнергетики обычно работают в электроэнергетике и атомной промышленности.

Карьерные специализации в этой области включают:

  • Инженеры-конструкторы
  • Системные инженеры
  • Инженеры-испытатели

Программные средства

Лаборатории по программе «Электротехника» включают:

  • Лаборатория аналоговой электроники
  • Лаборатория компьютерного моделирования
  • Лаборатория цифровых и встроенных систем
  • Лаборатория электрических цепей
  • Лаборатория электрических машин
  • Лаборатория управления с обратной связью
  • Лаборатория высокого напряжения
  • Лаборатория промышленной автоматизации
  • Лаборатория микроконтроллеров
  • Лаборатория измерений и приборостроения
  • Лаборатория компьютерных сетей
  • Лаборатория энергетических систем
  • Лаборатория проектов
  • Лаборатория возобновляемых источников энергии
  • Лаборатория систем связи

Структура

Требования к ученой степени

Чтобы быть рекомендованным для получения степени бакалавра в области электротехники, студенты должны успешно завершить курсы в указанных категориях, как указано ниже.Категории охватывают университетские общеобразовательные требования (GER, 47 кредитов), требования инженерного колледжа (CER, 23 кредита), а также основные требования к электротехнике (49 кредитов) и специализацию (3 кредита) и требования к техническим факультативам (15 кредитов). ). Обычная длина программы - 137 кредитов.

Основные требования электротехники (49 баллов)

ECCE210

Дизайн цифровой логики

4 кр.

ECCE221

Электрические схемы I

4 кр.

ECCE222

Электрические схемы II

4 кр.

ECCE230

Объектно-ориентированное программирование

4 кр.

ECCE302

Сигналы и системы

3 кр.

ECCE312

Электронные схемы и устройства

4 кр.

ECCE316

Микропроцессорные системы

4 кр.

ECCE320

Прикладная электромагнетизм

3 кр.

ECCE322

Электрические машины

4 кр.

ECCE323

Системы управления с обратной связью

4 кр.

ECCE360

Системы связи

4 кр.

ECCE497

Старший дизайн-проект I

3 кр.

ECCE498

Старший дизайн-проект II

3 кр.

ENGR399

Инженерная практика

1 кр.

Электротехника Основные факультативы (3 кредита)

Студенты должны после консультации со своим наставником выбрать один из четырех курсов для основного факультатива, которые важны в различных областях специализации. Вот эти четыре курса:

  1. ECCE402 Цифровая обработка сигналов
  2. ECCE406 Приборы и измерения
  3. ECCE411 Проектирование аналоговых интегральных схем
  4. ECCE421 Анализ энергосистем

Электротехника по выбору (15 баллов)

Студенты должны набрать в общей сложности 15 кредитов (пять курсов) из утвержденного списка технических факультативов.Технические факультативы могут быть на уровне 300 или 400, и не более трех кредитов могут быть независимыми. Студенты могут выбрать любой курс из утвержденного списка, чтобы удовлетворить как свои технические требования, так и / или бесплатные факультативные требования, если это не является основным требованием в их программе. Дополнительные курсы могут быть утверждены кафедрой в качестве технических факультативов.

Список утвержденных технических факультативов по электротехнике и вычислительной технике:

COSC330

Введение в искусственный интеллект

3 кр.

COSC430

Аналитика данных

3 кр.

COSC432

Алгоритмическая робототехника

3 кр.

COSC434

Введение в машинное обучение

3 кр.

COSC440

Цифровая криминалистика

3 кр.

COSC442

Прикладная криптография

3 кр.

ECCE326

Введение в полупроводниковые приборы

4 кр.

ECCE330

Системный анализ и разработка программного обеспечения

3 кр.

ECCE336

Введение в программную инженерию

3 кр.

ECCE341

Java и сетевое программирование

3 кр.

ECCE350

Архитектура и организация компьютера

3 кр.

ECCE362

Цифровая связь I

3 кр.

ECCE391

Независимое исследование I

1-3 кр.

ECCE401

Синтез фильтров

3 кр.

ECCE402

Цифровая обработка сигналов

3 кр.

ECCE404

СВЧ-схемы и устройства

3 кр.

ECCE406

Приборы и измерения

3 кр.

ECCE408

Проектирование цифровых систем

3 кр.

ECCE410

Проектирование систем СБИС

3 кр.

ECCE411

Проектирование аналоговых интегральных схем

3 кр.

ECCE420

Промышленная автоматизация

3 кр.

ECCE421

Анализ энергосистемы

3 кр.

ECCE422

Техника высокого напряжения

3 кр.

ECCE423

Силовая электроника

3 кр.

ECCE424

Системы распределения электроэнергии

3 кр.

ECCE425

Устойчивость и контроль энергосистемы

3 кр.

ECCE426

Силовая электроника для интеграции возобновляемых источников энергии

3 кр.

ECCE427

Защита энергосистемы

3 кр.

ECCE428

Современные системы управления

3 кр.

ECCE429

Цифровые системы управления

3 кр.

ECCE432

Введение в интерфейс человек-компьютер

3 кр.

ECCE436

Тестирование программного обеспечения и обеспечение качества

3 кр.

ECCE438

Архитектура программного обеспечения

3 кр.

ECCE440

Распределенные системы

3 кр.

ECCE444

Компьютерная безопасность

3 кр.

ECCE446

Сетевая безопасность

3 кр.

ECCE448

Облачная инфраструктура и услуги

3 кр.

ECCE449

Разработка приложений для iOS

3 кр.

ECCE450

Встроенные системы

3 кр.

ECCE454

Искусственный интеллект

3 кр.

ECCE456

Обработка и анализ изображений

3 кр.

ECCE460

Беспроводная связь

3 кр.

ECCE461

Расширенная цифровая связь

3 кр.

ECCE462

Проектирование и создание прототипов систем связи

3 кр.

ECCE463

Теория информации и кодирования

3 кр.

ECCE470

Антенны и распространение

3 кр.

ECCE472

Оптические коммуникации и сети

3 кр.

ECCE481

Беспроводные сенсорные сети и Интернет вещей

3 кр.

ECCE484

Спутниковая и космическая связь

3 кр.

ECCE491

Независимое исследование II

1-3 кр.

ECCE495

Специальные темы в ECE

3 кр.

Электротехнические трассы (дополнительно)

Студенты-электротехники могут выбрать один из четырех доступных курсов, прежде чем выбирать технические факультативы.Четыре дорожки:

  • Электроника
  • Связь
  • Энергетические системы
  • Контрольно-измерительные приборы

Все треки требуют, чтобы студенты заменили три технических факультатива (9 кредитов) на утвержденные кафедрой курсы, относящиеся к выбранному треку. Следующие курсы в настоящее время утверждены отделом для каждого трека.

Электроника Трек:

ECCE 326 Введение в полупроводниковые приборы 4 кр.
ECCE 404 Микроволновые схемы и устройства 3 кр.
ECCE 408 Проектирование цифровых систем 3 кр.
ECCE 410 Проектирование систем СБИС 3 кр.
ECCE 411 Проектирование аналоговых интегральных схем 3 кр.
ВОДМ 450 Встроенные системы 3 кр.

Трек связи:

ВОДМ 362 Цифровая связь I 3 кр.
ВОДМ 402 Цифровая обработка сигналов 3 кр.
ECCE 460 Беспроводная связь 3 кр.
ECCE 461 Расширенная цифровая связь 3 кр.
ВОДМ 462 Проектирование и создание прототипов систем связи 3 кр.
ВОДМ 463 Теория информации и кодирования 3 кр.
ECCE 470 Антенны и распространение 3 кр.
ВОДМ 472 Оптические коммуникации и сети 3 кр.
ECCE 481 Беспроводные сенсорные сети и Интернет вещей 3 кр.
ECCE 484 Спутниковая и космическая связь 3 кр.

Power Systems Гусеница:

ECCE 421 Анализ энергосистемы 3 кр.
ВОДМ 422 Техника высокого напряжения 3 кр.
ВОДМ 423 Силовая электроника 3 кр.
ВОДМ 424 Системы распределения электроэнергии 3 кр.
ВОДМ 425 Устойчивость и управление энергосистемой 3 кр.
ВОДМ 426 Силовая электроника для интеграции возобновляемых источников энергии 3 кр.
ВОДМ 427 Защита энергосистемы 3 кр.

Пульт управления и КИП:

ECCE 402 Цифровая обработка сигналов 3 кр.
ECCE 406 Приборы и измерения 3 кр.
ВОДМ 420 Промышленная автоматизация 3 кр.
ВОДМ 428 Современные системы управления 3 кр.
ВОДМ 429 Цифровые системы управления 3 кр.

Описание курса

Описание курса "Электротехника и вычислительная техника"

ECCE 200 Основы электронных систем (3-3-4)

Предварительные требования: PHYS 122

Ограничения: Этот курс предназначен только для студентов, не участвующих в программе ECE.

Источник напряжения, Источник тока, Источники энергии, Основной принцип электродвигателя и генератора, Закон Ома, схемы KVL и KCL. Анализ установившегося режима постоянного тока резистивных цепей, RC, RL и RLC, узловая теория базовой схемы, преобразование сетки и источника. Анализ переходных процессов простых электрических цепей RC,

Школа электротехники и информатики

Перейти к основному содержанию Школа электротехники и информатики
  • EECS på svenska
    • Главная
    • Исследования
    • Исследование
    • Сотрудничество
    • О KTH
    • Библиотека
    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *