Структура предлагаемой книги соответствует .требованиям организации обучения в автоматизированных классах типа «Аккорд». Вместе с тем она с успехом может быть использована и при наличии любых других технических средств самоконтроля с выбором ответа.
Рекомендуется следующий порядок работы с книгой: 1) прочтение минимального объема обучающего текста (как правило, одного параграфа); 2) выполнение заданий соответствующей карточки самоконтроля; 3) исправление ошибок с помощью преподавателя или самостоятельно.
Разъяснение ошибок приведено в консультациях в конце книги. Номер необходимой консультации проставлен в каждой строке ответов карточек самоконтроля.
Настоящее учебное пособие можно использовать для самообучения в отсутствие технических средств, что особенно важно для заочных учебных заведений. В последнем случае убедиться в правильности выбранных ответов или обнаружить ошибку помогают числа, указан- • ные в скобках возле номера каждой карточки самоконтроля.
Для контроля за усвоением материала надо выписать номера консультаций, соответствующие выбранным ответам на все пять вопросов карточки самоконтроля, затем взять две последние цифры каждого номера консультации и сложить пять получившихся чисел. Если сумма этих пяти чисел совпадает с числом, указанным возле номера карточки в скобках, то все пять ответов правильны В противном случае один или несколько ответов неправильны. Например, отвечая на вопросы карточки № 4.2, вы выбираете ответы, которым соответствуют номера консультаций 201, 163, 133, 137, 143; после этого следует взять две последние цифры каждого числа и, сложив получившиеся числа, найти сумму; 01 + 63 + 33 + 37 + 49= 183. Это число совпадай с указанным в скобках возле номера карточки. Следовательно, все пять ответов правильны и можно переходить к изучению следующего параграфа.
Не рекомендуется обращаться к консультациям, пока не сделана попытка самостоятельно выполнить задания карточки самоконтроля ведь ответы на вопросы—не цель работы, а лишь средство убедиться в правильности понимания изучаемого материала.
Учебный материал изложен кратко, с учетом времени, отводи-мьГ^-УЧ^,НЫМ планом на каждую тему. Назначение обучающей програм-i обеспечить понимание существа предмета и заложить основы для дальнейшей самостоятельной работы.
нятия в автоматизированном классе должны сочетаться с трамп °"ными формами обучения —лекциями, групповыми упражнениями, лабораторными работами и др.
Работа по написанию пособия распределена между авторами следующим образом: главы 1, 2, 3, 5,6, 11 написаны П. М. Ивановым, главы 4, 7, 8, 9, 10, 12 — И. А. Даниловым.
В заключение авторы выражают глубокую признательность официальным рецензентам канд. техн. наук, доц. Ю. В, Павлову и канд. пед. наук, доц. Л. А. Частоедову, а также научному редактору канд. техн. наук Ю. А. Мухину, замечания и советы которых способствовали улучшению содержания рукописи. Кроме того, авторы благодарят преподавателя Московского радиоприборостроительного техникума Г. Ю. Дронину за помощь при подготовке рукописи и опытной проверке материалов в условиях реального учебного процесса.
Все замечания, пожелания и отзывы о книге просьба направлять по адресу: Москва, К-51, Неглинная ул, 29/14, издательство «Высшая школа».
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
Электротехника— наука, занимающаяся изучением электрических и магнитных явлений и их использованием в практических целях.
Можно выделить три основных направления электротехники: 1) преобразование различных видов энергии природы в электрическую энергию; 2) превращение одних веществ природы в другие; 3) получение и передачу информации.
Научно-технический прогресс в современном обществе немыслим без электрификации всех отраслей народного хозяйства. Поэтому в СССР проводится быстрыми темпами сплошная электрификация, означающая самое широкое использование электрической энергии в промышленности сельском хозяйстве, на транспорте и в быту. Потребности народного хозяйства в электрической энергии непрерывно растут, что требует в свою очередь роста ее производства.
Электрическая энергия имеет очень важные особенности:
1) довольно просто получается из других видов энергии (в настоящее время разрабатываются методы непосредственного превращения тепловой и ядерной энергии в электрическую);
2) относительно просто передается на значительные расстояния с небольшими потерями;
3) в местах потребления сравнительно легко преобразуется в другие виды энергии ( механическую, химическую, тепловую, лучистую).
Масштабы потребления электрической энергии в нашей стране характеризуются следующими данными: в 1975 г. общая мощность всех электростанций составила более 220 млн кВт, а выработка электроэнергии — 1034 млрд. кВт • ч.
В соответствии с планом развития народного хозяйства на десятое пятилетие, утвержденным XXV съездом КПСС, намечен новый подъем электрификации народного хозяйства. В 1980 г, необходимо обеспечить^ производство 1340— 1380 млрд. кВт • ч электроэнергии. Ввести в действие мощности на электростанциях в размере 67 — 70 млн. кВт, в том числе на атомных—13—15 млн. кВт. Продолжить строительство тепловых электростанций мощностью 4 — 6 млн. кВт с установкой блоков единичной мощностью 500 и 800 тыс. кВт, атомных электростан-ии" с реакторами единичной мощностью 1 — 1,5 млн. кВт. Продолжить работы по формированию Единой энергетической системы страны путем объединения энергосистем Сибири и Средней Азии с Европейской энергетической системой, сооружения магистральных линий электропередачи напряжением 500, 750 и 1150 тыс. В.
I лубокое проникновение электрификации во все отрасли народного хозяйства требует от специалистов-неэлектриков определенных электротехнических знаний, без которых они не смогут изучить и понять действие разнообразных электрических аппаратов, применяемых в данной отрасли, и научиться их правильно эксплуатировать.
Предисловие.............................. 3
Введение............................. Б
Г л а в а 1. Электрическое поле.................... 6
§ 1.1. Определение и изображение электрического поля .... 6
§ 1.2. Закон Кулона. Напряженность электрического поля ... 8
§ 1.3. Потенциал. Электрическое напряжение.......... 10
§ 1.4. Проводники в электрическом поле. Электростатическая индукция...................,....... 14
§ 1.5. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектрика 15
§ 1.6. Электрическая емкость. Плоский конденсатор ...... 17
§ 1.7. Соединение конденсаторов. Энергия электрического поля 21
Глава 2. Электрические цепи постоянного тока.......... 25
§ 2.1. Электрическая цепь ... j . ...»..........25
§ 2.2. Электрический ток . f . , ., , t о , . t........ 25
§ 2.3. Э д. с. и напряжение ., , :¦ 5 , ., ., . п с........ 29
§ 2.4. Закон Ома . . ,.......,...,«.......... 31
§ 2.5. Электрическое сопротивление и проводимость ...... 3-1
§ 2.6. Зависимость сопротивления от температуры....... 28
§ 2.7. Способы соединения сопротивлений , ,......... 38
§ 2.8. Электрическая работа и мощность „ ,........ 47
§ 2.9. Преобразование электрической энергии в тепловую ..." 48
§ 2.10. Токовая нагрузка проводов и защита их от перегрузок ... 49
§ 2.11. Потери напряжения в проводах . , . , ,........ 52
§ 2.12. Два режима работы источника питания......... 54
§ 2.13. Расчет сложных электрических цепей . .......... 56
§ 2.14. Нелинейные электрические цепи............... 59
Глава 3. Электромагнетизм........,............. 64
§ 3.1. Характеристики магнитного поля............. 64
§ 3.2. Закон полного тока.................., . 68
§ 3.3. Магнитное поле прямолинейного тока........... 69
§ 3.4, Магнитное поле кольцевой и цилиндрической катушек . . 71
§ 3.5. Намагничивание ферромагнитных материалов...... 74
§ 3.6. Циклическое перемагничивание .............. 76
§ 3.7. Расчет магнитной цепи ...-,:,«............ 78
§ 3.8. Электрон в магнитном поле.................. 83
§ 3.9. Проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных проводников с током............... 85
§ 3.10. Закон электромагнитной индукции............ 88
§ 3.11. Э. д. с. индукции в контуре................ 90
§ 3.12. Принцип Ленца...................... 93
§ 3.13. Преобразование механической энергии в электрическую 95
§ 3.14. Преобразование электрической энергии в механическою 97
§ 3.15. Потокосцепление и индуктивность катушки....... 99
§ 3.16. Э. д. с. самоиндукции Энергия магнитного поля......101
Г л а в а 4. Электрические машины постоянного тока.........105
»§ 4.1. Устройство электрических машин постоянного тока. Обратимость машин.................... .... 105 § 4.2. Принцип работы машины постоянного тока.......108
§ 4.3. Понятие об обмотке якоря. Коллектор и его назначение . , 113
§ 4.4 Э. д. с, индуктируемая в обмотке якоря ,........ 117
§ 4.5 Реакция якоря . . .................. Пд
§ 4.6 Коммутация и способы ее улучшения. Дополнительные
полюсы.......................... 122
§ 4.7. Генератор постоянного тока независимого возбуждения 125
§ 4.8 Генераторы с самовозбуждением............... 128
§ 4.9. Самовозбуждение генератора постоянного тока...... 133
§ 4 10 Потери энергий и коэффициент полезного действия генераторов постоянного тока.................. 135
§ 4.11 Двигатели постоянного гока независимого и параллельного
возбуждения. Вращающий момент........... 137
§ 4:12. Связь между вращающим и полезным моментами на валу
двигателя........................ !40
§ 4.13. Механическая и рабочие характеристики двигателей постоянного тока независимого и параллельного возбуждения . . 142 § 4 14 Регулирование скорости вращения двигателей постоянного
тока независимого и параллельного возбуждения..... [44
§ 4.15 Двигатели постоянного тока последовательного и смешанного
возбуждения ....................... 146
§ 4.16. Пуск и реверсирование двигателей постоянного тока . . .149
§ 4.17. Потери энергии и к. и д двигателей постоянного тока , . 152
Глава 5. Основные понятия переменного тока......... 154
§ 5.1. Определение, получение и изображение переменного гока 154
§ 5.2 Параметры переменного тока ............. 156
§ 5.3, Фаза переменного тока. Сдвиг фаз........... 160
§¦5.4. Изображение синусоидальных величин с помощью векторов 161
§ 5.5 Сложение и вычитание синусоидальных величин ..... 163
§ 5.6 Поверхностный эффект Активное сопротивление ..... 165
Глава 6 Однофазные электрические цепи........... 168
§ 6.1 Особенность ->лектрическн х цепей............. 168
§ 6.2 Цепь с активным сопротивлением.....,~....... 168
§ 6.3 Цепь с индуктивностью......,.......... 170
§ 6.4 Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью , . , 174
§ 6.5 Цепь с емкостью.............. ..... 178
§ 6.6. Цепь с активным сопротивлением и емкостью ....... 181
§6 7. Цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью 184
§ 6.8. Резонансный режим работы цепи ........... 187
§ 6.9. Резонанс напряжений................! . 187
§ 6,10. Разветвленная цепь Метод проводимостей......! . 191
§ 6.11. Резонанс токов.......,...„,,....., 194
§ 6.12. Коэффициент мощности.......t, . , , „.....' 198
Т ж а в а 7. Трехфазные электрические цепи . . 0 ,„.,,.,„«,,,,. 200
§ 7.1. Принцип получения трехфазной э. д. с. Основные схемы соединений трехфазных цепей................ 200
§ 7.2. Соединение трехфазной цепи звездой. Четырехпроводная и
трехпроводная цепи.................. 203
§ 7.3. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной нагрузке в трехфазной цепи,
соединенной звездой..........,,......'. 205
§ 7.4. Назначение нулевого провода в четырехпроводной цепи 208
§ 7.5 Соединение нагрузки треугольником. Векторные диаграммы, соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями ...................... 209
.§ 7.6. Активная, реактивная и полная мощности трехфазной цепи.
Коэффициент мощности.................. 211
§ 7.7. Выбор схемы соединения осветительной и силовой нагрузок
при включении их в трехфазную сеть........... 213
4Ы
Глава 8. Электрические измерения и приборы ...... „ _ 215
§ 8.1. Сущность и значение электрических измерений .... Л5 § 8.2. Основные методы электрических измерений. Погрешности
измерительных приборов ...............*!6
§ 8.3. Классификация электроизмерительных приборов. Условные
обозначения на шкале...............219
§ 8.4. Электроизмерительные приборы непосредственной оценки.
Общие принципы устройства . . .............222
§ 8.5. Приборы магнитоэлектрической системы........, . .224
§ 8.6. Приборы электромагнитной системы...........226
§ 8.7. Приборы электродинамической системы..........228
§ 8.8. Цифровые приборы....................2J0
§ 8.9. Измерение напряжений, токов и мощности....."'. . . 2.S1
§ 8.10 Расширение пределов измерения приборов непосредственной
оценки.........................234
§8.11. Измерение мощности в трехфазных цепях........2,(6
§ 8.12. Индукционный счетчик электрической энергии. Учет энергии
в однофазных и трехфазных цепях.............2:$
§ 8.13. Измерение сопротивлений........... . . . . 2+1
§ 8.14. Измерение сопротивлений с помощью моста постоянного тока 244
§ 8 15. Магнитоэлектрический осцилллограф...........2ч5
§ 8.16. Электронный осциллограф................247
§8.17. Электрические измерения неэлектрических величин . . ,249
Глава 9, Трансформаторы..................253
§ 9.1. Назначение трансформаторов и их применение......253
§ 9.2 Устройство трансформатора ...............254
§ 9.3. Формула трансформаторной э. д. с........... 257
§ 9.4, Принцип действия однофазного трансформатора. Коэффи
циеш трансформации....................259
§ 9.5. Режим холостого хода трансформатора......... 2 § 9.6, Опыт холостого хода трансформатора..........2*>3
§ 9.7. Работа трансформатора под нагрузкой..........2«>5
§ 9.8 Внешняя характеристика трансформатора. Процентное
изменение вторичного напряжения .... 268 § 9.9. Потери энергии и коэффициент полезного действия трансформатора ........................27J
§ 9.10 Трехфазные трансформаторы . ¦...........272
§9.11. Автотрансформаторы и измери1ельные трансформаторы , 274 § 9.12. Сварочные трансформа юры ........ 277
Глава !0 Электрические машины переменного гока......279
§ 10 1. Вращающееся магнитное поле...............2/9
§ 10.2. Устройство асинхронного двигателя...........285
§ 10,3. Принцип действия асинхронного двигателя. Физические
процессы происходящие при раскручивании ротора.....287
§ 10.4. Скольжение и скорость вращения ротора.........289
§ 10.5 Влияние скольжения на э. д. с. в обмотке ротора......290
§ 10.6. Зависимость величины и фазы тока от скольжения и э. д. о.
ротора........................¦ . 292
§ 10.7. Вращающий момент асинхронного двигателя.......294
§ 10.8. Влияние активного сопротивления обмотки ротора на форму
зависимости вращающего момента от скольжения ...... 29/
§ 10.9. Пуск асинхронного двигателя.............. . 2!'8
§ 10.10. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя 300 § 10.11. Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности
асинхронного двигателя...............303
§ 10.12. Однофазный асинхронный дни! а гель............305
§ 10.13. Синхронный генератор................ . 307
§ 10.14. Синхронный двигатель.............. . . • . 310
Цена: 150руб.
