Б 53 Теоретические основы электротехники. Изд. 6-е, пе-рераб. и доп. Учебник для студентов энергетических и электротехнических вузов. М., «Высш. школа», 1973.
752 с. с илл.
Книга состоит из трех частей: теория линейных и нелинейных электрических цепей и теория электромагнитного поля. Материал по сравнению с предыдущим изданием в значительной степени переработан. Добавлены новые разделы, например: основы матричной теории графов, метод малого параметра, основы магнитной гидродинамики, метод интегральных уравнений и Др. __
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ..................
ЧАСТЬ I
Глава первая Линейные электрические цепи постоянного тока
§ 1.1. Определение линейных и нелинейных электрических цепей....... 5
§ 1.2. Источник э. д. с. и источник тока..................... 6
§ 1.3. Неразветвленные и разветвленные электрические цепи........ 8
§ 1.4. Напряжение на участке цепи...................... 8
§ 1.5. Закон Ома для участка цепи, не содержащего э. д. с.......... 10
§ 1.6. Закон Ома для участка цепи, содержащего э. д. с.......... 10
§ 1.7. Законы Кирхгофа............................ 11
§ 1.8. Составление уравнений для расчета токов в схемах с помощью законов
Кирхгофа.................................. 12
... Заземление одной точки схемы..................... 13
.10. Потенциальная диаграмма........................ 14
.11. Энергетический баланс в электрических цепях............. 14
.12. Метод пропорциональных величин ................... 15
.13. Метод контурных токов......................... 16
.14. Принцип наложения и метод наложения............... 20
.15. Входные и взаимные проводимости ветвей. Входное сопротивление. . . 21
.16. Теорема взаимности ........................... 23
.17. Теорема компенсации
25
§ 1.18. Линейные соотношения в электрических цепях............. 26
§ 1.19. Замена нескольких параллельных ветвей, содержащих источники э. д. с.
и источники тока, одной эквивалентной................. 28
§ .20. Метод двух узлов............................. 30
§ .21. Метод узловых потенциалов....................... 30
§ .22. Преобразование звезды в треугольник и треугольника в звезду .... 34
§ .23. Активный и пассивный двухполюсники.............. 38
§ .24. Метод эквивалентного генератора.................... 38
§ .25. Передача энергии от активного двухполюсника нагрузке....... 41
§ 1.26. Передача энергии по линии передачи ................. '
Глава вторая Нелинейные электрические цепи постоянного тока
§ 2.1. Основные определения.........;................ 44
§ 2.2. Вольтамперные характеристики нелинейных сопротивлений . . . • •
§ 2.3. Общая характеристика методов расчета нелинейных электрических Де" ^g
пей постоянного тока................. ....... • ^7
§ 2.4. Последовательное соединение нелинейных сопротивлений ....••• 49
§ 2.5. Параллельное соединение нелинейных сопротивлений...... . • „• 49
§ 2.6. Последовательно-параллельное соединение нелинейных сопротивлеНИИ до
§ 2.7. Расчет разветвленной нелинейной цепи ^методом двух узлов • • ' '
§ 2.8. Замена нескольких параллельных ветвей, содержащих НС и э. д. С" °Д~ 51
ной эквивалентной.......................... • '
§ 2.9. Расчет нелинейных цепей методом эквивалентного генератора..... 52
§ 2.10. Статическое и дифференциальное сопротивления............ 54
§ 2.11. Замена нелинейного сопротивления эквивалентным линейным сопротивлением и э. д. с.............................. 55
§ 2.12. Стабилизатор тока ............................ 56
§ 2.13. Стабилизатор напряжения........................ 57
§ 2.14. Усилитель постоянного напряжения .......... <....... 58
Глава третья Магнитные цепи
§ 3.1. Подразделение веществ на две группы — ферромагнитные и неферромагнитные .................................. 60
§ 3.2. Основные величины, характеризующие магнитное поле........ 60
§ 3.3. Элементы теории ферромагнетизма.................... 61
§ 3.4. Основные характеристики ферромагнитных материалов........ 62
§ 3.5. Магнитномягкие и магнитнотвердые материалы............. 63
§ 3.6. Магнитодиэлектрики и ферриты..................... 64
§ 3.7. Закон полного тока ........................... 64
§ 3.8. Магнитодвижущая (намагничивающая) сила.............. 65
§ 3.9. Разновидности магнитных цепей .................... 65
§ 3.10. Роль ферромагнитных материалов в магнитной цепи.......... 66
§ 3.11. Падение магнитного напряжения.................... 67
§ 3.12. Веберамперные характеристики..................... 68
§ 3.13. Построение веберамперных характеристик............... 68
§ 3.14. Законы Кирхгофа для магнитных цепей................ 69
§ 3.15. Применение к магнитным цепям всех методов, используемых для расчета электрических цепей с НС..................... 71
§ 3.16. Определение м. д. с. неразветвленной магнитной цепи по заданному потоку .................................... 72
§ 3.17. Определение потока в неразветвленной магнитной цепи по заданной
м. д. с.................................... 73
§ 3.18. Расчет разветвленной магнитной цепи методом двух узлов....... 74
§ 3.19. Дополнительные замечания к расчету магнитных цепей........ 7т
§ 3.20. Получение постоянного магнита..................... 77
§ 3.21. Расчет магнитной цепи постоянного магнита.............. 78
§ 3.22. Прямая возврата и коэффициент возврата............... 79
§ 3.23. Магнитное сопротивление и магнитная проводимость участка магнитной цепи. Закон Ома для магнитной цепи................ 80
§ 3.24. Пояснения к формуле В = ц„ (Я + /)................. 81
Глава четвертая Электромагнитная индукция и механические силы в магнитном поле
§4.1. Явление электромагнитной индукции.................. 83
§ 4.2. Явление самоиндукции и э. д. с. самоиндукции. Индуктивность ... 86 § 4.3. Явление взаимоиндукции и э. д. с. взаимоиндукции. Взаимная индуктивность .................................. 89
§ 4.4. Энергия магнитного поля уединенной катушки............. 91
§ 4.5. Плотность энергии магнитного поля.................. 93
§ 4.6. Потери на гистерезис за один цикл перемагничивания......... 93
§ 4.7. Мамштная энергия двух магнитносвязанных контуров......... 94
§ 4.8. Принцип взаимности взаимной индукции................ 96
§ 4.9. Коэффициент связи............................ 97
§ 4.10. Магнитная энергия системы контуров с токами............. 98
§ 4.11. Механические силы в магнитном поле................. 98
§ 4.12. Выражение механической силы в виде производной от энергии магнитного поля по координате ............... . . . ЮО
§ 4.13. Сила тяги электромагнита ......................... 101
I Мк- ДаКОН электР0магнитной инерции. Правило Ленца . 1ПО § 4.15. Определение магнитного потока, созданного в некотором'коотурёнамаг'
ничейным ферромагнитным телом......... шуренамаг-
*"*****••*•*••... 1 (J J
Главапятая Электрические цепи однофазного синусоидального тока
I ?•'• Синусоидальный ток и основные характеризующие его величины 105 § 5.2. Среднее и действующее значения синусоидально изменяющейся вели-
ЧИНЫ.................. . «л
§ 5.3. Коэффициент амплитуды и коэффициент формы............ 107
§ 5.4. Изображение синусоидально изменяющихся величин векторами'на ком-™!™f" плоскости- Комплексная амплитуда. Комплекс действующего
ЗНаЧсНИЯ «.,,.... •• f\f
§ 5.5. Сложение и вычитание синусоидальных функций'времени с'помощью
к к« ?°мплекснои плоскости. Векторная диаграмма ........... 109
§ 5.6. Мгновенная мощность ....... ПО
§5.7. Синусоидальный ток в активном'сопротивлении'.'.'.'.','.'.'.'.' ' ' ПО
I ко ?ндУКтивность в цепи синусоидального тока....... . 111
I в tA Конденсатор в цепи синусоидального тока......... 112
| 5.10. Умножение вектора на / и на —/............ ' 114
« ко' 9СНОВЫ символического метода расчета цепей синусоидального тока 114 9 о. и. Комплексное сопротивление. Закон Ома для цепи синусоидального
тока ............................ ....... И6
§ 5.13. Комплексная проводимость ....................'... 116
f [?-|4- Треугольник сопротивлений и треугольник проводимостей...... 117
§ 5.15. Применение логарифмической линейки для перехода от алгебраической формы записи комплекса к показательной и для обратного перехода .................................... П8
§ 5.16. Законы Кирхгофа в символической форме записи........... 120
§ 5.17. Применение к расчету цепей синусоидального тока методов, рассмотренных в главе «Электрические цепи постоянного тока» ........ 121
§ 5.18. Применение векторных диаграмм при расчете электрических цепей синусоидального тока............................ 122
§ 5.19. Изображение разности потенциалов на комплексной плоскости .... 126
§ 5.20. Топографическая диаграмма....................... 126
§ 5.21. Активная, реактивная и полная мощности................ 129
§ 5.22. Выражение мощности в комплексной форме записи...... 131
§ 5.23. Измерение мощности ваттметром..................... 132
§ 5.24. Двухполюсник в цепи синусоидального тока.............. 133
§ 5.25. Резонансный режим работы двухполюсника.............. 135
§ 5.26. Резонанс токов.............................. 135
§ 5.27. Компенсация сдвига фаз......................... 137
§ 5.28. Резонанс напряжений .......................... '37
§ 5.29. Исследование работы схемы рис. 5.26, а при изменении частоты и индуктивности ................................ |3°
§ 5.30. Частотная характеристика двухполюсника............... J™
§ 5.31. Канонические схемы. Эквивалентные двухполюсники......... j^
§ 5.32. Передача энергии от активного двухполюсника нагрузке....... |™
§ 5.33. Согласующий трансформатор....................... **?
§ 5.34. Идеальный трансформатор и гиратор.................. J4?
§ 5.35. Падение и потери напряжения в линии передачи энергии........
§ 5.36. Расчет электрических цепей при наличии в них магнитносвязанных ка-
тушек ................................... ,47
§ 5.37. Последовательное соединение двух магнитносвязанных катушек ... J4g
§ 5.38. Определение взаимной индуктивности опытным путем......... 149
§ 5.39. Трансформатор. Вносимое сопротивление................ J52
§ 5.40. Резонанс в магннтносвязанных колебательных контурах........ J54
§ 5.41. «Развязывание» магнитносвязанных цепей....._.......... 154
§ 5.42. Теорема о балансе активных и реактивных мощностей.........
Глава шестая Четырехполюсник и круговые диаграммы
§ 6.1. Четырехполюсник и его основные уравнения............. 157
§ 6.2. Определение коэффициентов четырехполюсника............ 161
§ 6.3. Характеристическое сопротивление и постоянная передачи четырехполюсника .................................. 164
§ 6.4. Схемы замещения пассивного четырехполюсника............ 164
§ 6.5. Построение дуги окружности по хорде и вписанному углу...... 166
§ 6.6. Уравнение дуги окружности в векторной форме записи......... 167
§ 6.7. Круговые диаграммы........................... '68
§ 6.8. Круговая диаграмма тока для двух последовательно соединенных сопротивлений ................................ '68
§ 6.9. Круговая диаграмма напряжения для двух последовательно соединенных сопротивлений ............................ 169
§ 6.10. Круговая диаграмма для активного двухполюсника.......... 170
§ 6.11. Круговая диаграмма для четырехполюсника.............. '71
§ 6.12. Линейные диаграммы........................... 173
§ 6.13. Уравнения активного четырехполюсника................ 174
§ 6.14. Схема замещения активного четырехполюсника............. 175
Глава седьмая Трехфазные цепи
§ 7.1. Трехфазная система э. д. с........................ 176
§ 7.2. Принцип работы синхронного генератора ............... 176
§ 7.3. Трехфазная цепь. Расширение понятия фазы.............. 177
§ 7.4. Основные схемы соединения трехфазных цепей, определение линейных
и фазных величин ............................ 177
§ 7.5. Соотношения между линейными и фазовыми напряжениями и токами 179
§ 7.6. Преимущества трехфазных систем.................... 179
§ 7.7. Расчет трехфазных цепей......................... 180
§ 7.8. Соединение звезда — звезда с нулевым проводом............ 180
§ 7.9. Соединение нагрузки в треугольник................... 181
§ 7.10. Оператор а трехфазной системы..................... 183
§ 7.11. Соединение звезда — звезда без нулевого провода........... 183
§ 7.12. Трехфазные цепи при наличии взаимоиндукции............ 183
§ 7.13. Активная, реактивная и полная мощности трехфазной системы .... 184
§ 7.14. Измерение активной мощности в трехфазной системе.......... 185
§ 7.15. Круговые и линейные диаграммы в трехфазных цепях......... 186
§ 7.16. Указатель последовательности чередования фаз............ 187
§ 7.17. Магнитное поле катушки с синусоидальным током........... 188
§ 7.18. Получение кругового вращающегося магнитного поля......... 188
§ 7.19. Принцип работы асинхронного двигателя............... 190
§ 7.20. Разложение несимметричной системы на системы нулевой, прямой и
обратной последовательности фаз.................... 191
§ 7.21 Понятие о методе симметричных составляющих............. 192
Приложения к части I
Приложение А. Направленные и ненаправленные графы .... 195
§ А.1. Характеристика двух направлений в теории графов........... 195
I. Направленные графы.......................... 196
§ А.2. Основные определения . . ........................ 196
§ А.З. Переход от излучаемой системы к направленному графу........ 197
§ А.4. Правила, используемые для упрощения направленных графов..... 199
§ А.5. Общая формула для передачи графа .................. 203
§ А.6. Вывод формулы для передачи графа .................. 204
II. Ненаправленные графы........................ 207
§ А.7. Определения и основная формула................... 207
§ А.8. Разложение определителя по произвольно выбранному узлу . . 208 § А.9. Разложение определителя по путям между двумя произвольно'выбранными узлами........................... 209
§ АЛО. Применение основной формулы..................... 210
§ А.11. Понятие о дереве и о величине дерева............... . 213
Приложение Б. Дуальные цепи.................. 214
§ Б.1. Основные определения .......................... 214
§ Б.2. Преобразование исходной схемы в дуальную............... 215
Приложение В. Матрицы в электротехнике........... 216
§ В.1. Основные свойства матриц........................ 216
§ В.2. Общая характеристика применения матриц в электротехнике..... 218
§ В.З. Основы матричной теории графов.................... 219
Приложение Г. Исследование процессов в неэлектрических
системах на электрических моделях-аналогах .............. 222
Приложение Д. Электростатические цепи............ 223
ЧАСТЬ II
Глава восьмая
Периодические несинусоидальные токи в линейных электрических цепях 225
§ 8.1. Определение периодических несинусоидальных токов и напряжений § 8.2. Изображение несинусоидальных токов и напряжений с помощью рядов Фурье................................. 225
§ 8.3. Некоторые свойства периодических кривых, обладающих симметрией 226 § 8.4. О разложении в ряд Фурье кривых геометрически правильной и неправильной форм............................. 228
§ 8.5. Графический (графо-аналитический) метод определения гармоник ряда
Фурье................................... 229
§ 8.6. Расчет токов и напряжений при несинусоидальных источниках питания 231
§ 8.7. Резонансные явления при несинусоидальных токах.......... 233
§ 8.8. Действующее значение несинусоидального тока и несинусоидального
напряжения................................ ~^
§ 8.9. Среднее по модулю значение несинусоидальной функции........ -Wo
§ 8.10. Величины, на которые реагируют амперметры и вольтметры при несинусоидальных токах............................ ^чу
§ 8 11. Активная и полная мощности несинусоидального тока........ •«/
§ 8.12. Замена несинусоидальных токов и напряжений эквивалентными сину-
соидальными................................
§ 8.13. Особенности работы трехфазных систем, вызываемые гармониками, ^
кратными трем.............................. 243
§ 8.14. Биения................................... 244
§ 8 15. Модулированные колебания...................• • • j 9ДЙ
§ 8.16. Расчет линейных цепей при воздействии модулированных колебании ж
Глава девятая Нелинейные электрические цепи переменного тока
5 9 1 Подразделение нелинейных сопротивлений на три основные группы 247
6 92 Общая характеристика нелинейных активных сопротивлении -а- • • • 248 § 93. Общая характеристика нелинейных индуктивных С„ОПРОТИ^™" ' ^ 249 § 9.4. Потери в сердечниках нелинейных индуктивностеи от вихревых токов ^
§ 9 5 Потери на гистерезис........................... 250
§ 9.6. Схема замещения нелинейной индуктивности . . •••••••.: ' ' ' . 251
§ 9.7. Общая характеристика нелинейных емкостных ^противлении . .
§ 9.8. Нелинейные сопротивления как генераторы высших гармоник тока ^ ^
напряжения.....................
Цена: 300руб.
