Одной из важных задач дальнейшего развития народного хозяйства нашей страны является ускорение темпов комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, необходимых для неуклонного роста производительности труда. Решение ее, как указывалось на XXV съезде КПСС, возможно лишь при широком использовании достижений электротехники и электроники.
Современные системы автоматики, широко внедряемые во всех отраслях народного хозяйства, строятся, главным образом, на основе электротехнических средств. Поэтому курс «Общая электротехника с основами электроники» входит в учебные планы большинства неэлектротехнических специальностей средних специальных технических учебных заведений.
! ( Настоящий учебник составлен в соответствии с программой курса «Общая электротехника с основами электроники» для средних специальных учебных заведений, утвержденной Учебно-методическим управлением по среднему специальному образованию Министерства высшего и среднего специального образования СССР в 1977 г.
В учебнике изложены основные законы электротехники и физические основы ряда электрических явлений, описаны простейшие методы расчета электрических и электронных цепей, а также устройство электрических машин, аппаратов и приборов. Рас-. смотрены основы вычислительной техники, автоматики и телемеханики.
Введение написали А. Г. Шаповаленко и Б. С. Гершунский, главы 1, 2, 4, 12, 22 — А. В. Ковальчук, главу 3 —- Ю. А. Куницкий, главы 5, 6, 8, 11 — А. Г. Шаповаленко, главы 7, 9, 10 — В. А. Гаврилюк, главы 13—21 — Б. С. Гершунский.
Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам: заведующему кафедрой теоретической электротехники Львовского политехнического института доц. А. И. Шегедину и преподавателю Московского радиоаппаратостроительного техникума Л. И. Фуфа-¦ евой за ценные указания, советы и замечания, сделанные при рецензировании рукописи.
Замечания и отзывы по книге просим направлять по адресу: 252054, Киев-54, ул. Гоголевская, 7, Головное издательство издательского объединения «Вища школа».
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие..................... 3
Введение ...................... 4
1
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Г л а в а 1
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ........ 9
|Д. Взаимодействие зарядов в электрическом поле. Закон
Кулона ..................... 9
1,2. Напряженность электрического поля. Электрическое напряжение, потенциал .............. 10
JL.3. Электропроводность. Проводники, диэлектрики, по-
• __'¦ лупроводники .................. 12
1.4. Проводники в электрическом поле.......... 14
1.5. Электрическая емкость проводников. Конденсатор . . 15
1.6. Соединение конденсаторов ............ 17
1.7. Энергия электрического поля . . ........ . 18
1.8. Диэлектрики в электрическом поле ........ 19
1.9. Электроизоляционные материалы ......... 21
Глава 2
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ... 24
2.1, Электрический ток в металлах. Направление тока 24
2.2. Источники электрической энергии......... 25
2,3,. Электрическая цепь............... 26
2.4. .Ток. Плотность тока............... 28
2.5. Электродвижущая сила источника и напряжение на ,
¦ й его зажимах ................... 29
2.6. Энергия и мощность электрической цепи. Баланс энергий и мощностей ................. 30
2,7.\ Закон Ома для участка цепи........... 31
2.8,- Закон Ома для всей цепи............. 32
2.9. Режимы работы электрической цепи........ 33
2.10. Электрическое сопротивление и проводимость .... 34
2.11. Закон Джоуля — Ленца ............. 36
2.12. Нагрев проводов. Выбор проводов по допустимому току 37
2.13. Основные проводниковые материалы......-. 39
2.14. Последовательное соединение резисторов..... 40
2.15. Параллельное соединение резисторов....... 41
2.16. Смешанное соединение резисторов ......... 42
2.17. Потеря напряжения в проводах линий электропередачи ....................... 43
2.18. Законы Кирхгофа ................ 44
2.19. Работа источника в режиме генератора и потребителя 45
2.20. Применение законов Кирхгофа для расчета сложных электрических цепей .............. 46
2.21. Соединение источников энергии......... 47
Глава 3
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ......... 49
3.1. Основные понятия............... 50
3.2. Основные характеристики магнитного поля..... 51
3.3. Закон полного тока............... 54
3.4. Электромагнитная сила........,..... 54 '
3.5. Ферромагнитные материалы ........... 57
3.6. Электромагниты ................. 61
3.7. Магнитная цепь................. 63
3.8. Явление электромагнитной индукции....... 64
3.9. Преобразование механической энергии в электрическую 68
3.10. Преобразование электрической энергии в механическую ....................69
3.11. Явление самоиндукции и э. д. с. самоиндукции. Индуктивность.................. 70
3.12. Явление взаимоиндукции и э. д. с. взаимоиндукции. Взаимная индуктивность............, 71
3.13. Вихревые токи................. 72
Глава 4
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ ... 74
4.1. Синусоидальный переменный ток и э. д. с...... 76
4'.2. Устройство и принцип действия генератора переменного тока...................... 77
4.3. Фаза, сдвиг фаз.................. 78
4.4. Векторные диаграммы.............., 80
4.5. Действующие значения синусоидального тока, напряжения и э. д. с.................. 82
• Г л а в а 5
ОДНОФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ..... 84
5.1. Особенности цепей переменного тока ........ 84
5.2. Цепи с активными сопротивлениями........ 85 -
5.3. Цепи с индуктивностью............. 86
5.4. Цепи с емкостями................ 89
5.5. Неразветвленная цепь с активным сопротивлением,
и индуктивностью................' 91
5.6. Неразветвленная цепь с активным сопротивлением
и емкостью.................... 94
5.7. Цепи с активными, индуктивными и емкостными сопротивлениями, соединенными последовательно .... 96
5.8. Параллельное соединение сопротивлений ...... 98
5.9. Реактивная мощность, ее значение и способы компенсации.................... . . 104
Глава 6
ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ .... 106
6.1. Получение трехфазной системы напряжений и токов. Синхронный генератор .............. 106
6.2. Особенности схем соединения обмоток трехфазных генераторов. Векторные диаграммы напряжений генератора...................... 108
6.3. Соединения потребителей электроэнергии в трехфазных цепях ...................... 111
6.4. Мощность трехфазной цепи.......... . . . 115
'6.5. Сравнение трехфазных и однофазных цепей ..... 116
Глава 7
ТРАНСФОРМАТОРЫ........... 117
7.1. Принцип действия и устройство однофазного трансформатора ................... 118
7.2. Режим холостого хода .............. 119
7.3. Режим короткого замыкания ........... 121
7.4. Работа трансформатора под нагрузкой....... 122
7.5. Изменение вторичного напряжения трансформатора
при изменении нагрузки ............. 124
7.6. Параллельная работа трансформаторов ...... 125
7.7. Потери энергии и коэффициент полезного действия трансформатора.................. 126
7.8. Трехфазные трансформаторы............ 127
7.9. Конструкция трансформаторов .......... 128
7.10. Автотрансформаторы............... 130
7.11. Измерительные трансформаторы.......... 131
7.12. Сварочные трансформаторы........... 133
Глава 8
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ .... 134
8.1. Термины и -определения измерительной техники , . 134
8.2. Классификация электроизмерительных приборов . . 136
8.3. Погрешности электроизмерительных приборов ... 137 - 8.4. Измерительные механизмы магнитоэлектрической системы ....................... 133
8.5. Измерительные механизмы электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем..... 140
8.6. Измерительные механизмы индукционной и вибрационной систем.................... 143
8.7. Измерительные механизмы электростатической и тепловой систем................. . 145
8.8. Измерение напряжений. Вольтметры ....... 146
8.9. Измерение токов. Амперметры .......... 148
8.10. Измерение сопротивлений ............ 149
„8.11. Измерение мощности .............. 153
8.12. Измерение электрической энергии......... 156
8.13. Устройства для расширения пределов. измерения приборов ................... 158
8.14. Преобразователи неэлектрических параметров в электрические .................... 160
Г л а в а 9
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА . . 167
9.1. Принцип действия машины постоянного тока .... 168
9.2. Устройство машины постоянного тока........ 170
9.3. Обмотка якоря.................. 171
9.4. Электродвижущая сила якоря .......... 173
9.5. Электромагнитный момент и мощность машины . . . 173
9.6. Реакция якоря................. 174
9.7. Коммутация ¦................... 175
9.8. Потери энергии и к. п. д.............. 177
9.9. Схемы включения обмоток возбуждения...... 178
9.10. Номинальные величины и характеристики электрических машин ................. 179
9.11. Генератор с независимым возбуждением...... 180
9.12. Генератор параллельного возбуждения ...... 182
9.13. Генератор смешанного возбуждения........ 183
9.14. Работа машины постоянного тока в'режиме двигателя 183
9.15. Двигатель параллельного возбуждения ...... 185
9.16. Двигатель с независимым возбуждением ...... 187
9.17. Двигатели последовательного и смешанного возбуждения ..................... 188
Г л а в а 10
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ... 189
10.1. Вращающееся магнитное поле .......... 190
10.2. Устройство асинхронного двигателя ....... 192
10.3. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя .............'......... 194
10.4. Частота тока в обмотке ротора и взаимная неподвижность магнитных полей статора и ротора...... 195
10.5. Электродвижущие силы, индуктируемые в обмотках статора и ротора ................ 196
10.6. Токи в обмотке ротора.............. 197-
10.7. Вращающий момент асинхронного двигателя .... 197
10.8. Механическая характеристика .......... 199
10.9. Пуск асинхронных двигателей .......... 199
10.10. Регулирование скорости вращения........ 201
10.11. Потери, к. п. д. и коэффициент мощности асинхронного двигателя ................. 202
10.12. Однофазный асинхронный двигатель....... 204
10.13. Синхронные машины.............. 206
Глава 11
ЭЛЕКТРОПРИВОД И АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ ... 209
11.1. Понятие об электроприводе ........... 209
11.2. Режимы работы электродвигателей........ 211
11.3. Выбор мощности электродвигателей при продолжительной работе................. 213
11.4. Выбор мощности двигателя кратковременного режима ...................... 214
11.5. Выбор мощности двигателя при повторно-кратковременном режиме .................. 215
11.6. Пуско-регулировочные аппараты управления электродвигателями и защитные аппараты ........ 216
11.7. Простейшие схемы релейно-контакторного управления электродвигателями............... 223
Г л а в а 12
ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 230
12.1. Схемы электроснабжения промышленных предприятий 231
12.2. Подстанции промышленных предприятий ..... 234
12.3. Электрические сети промышленных предприятий . . 237
12.4. Внутрицеховые электрические сети........ 239
12.5. Защитное заземление и зануление ........ 245
12.6. Выбор сечений проводов и кабелей для электрических сетей промышленных предприятий...... 249
477
2
основы электроники
Глава is
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ.......... 253
13.1. Физические основы работы электронных ламп .... 253
13.2. Диоды..................... 256
13.3. Триоды..................... 261
13.4. Многоэлектродные и комбинированные лампы . . . 266
Глава 14
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ ......... 272
Г4.1. Электрический разряд в газах.......... 273
14.2. Тиратроны с накаленным катодом......... 276
14.3. Приборы с самостоятельным разрядом ...... 278
Глава 15
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ....... 285
15.1. Электрофизические свойства полупроводников . , 286
15.2. Электронно-дырочный переход.......... 289
15.3. Полупроводниковые диоды........... 294
15.4. Устройство и принцип работы биполярного транзистора..................... 299
15.5. Схемы включения биполярного транзистора . . . 303
15.6. Характеристики биполярных транзисторов .... 306
15.7. Эквивалентные схемы и параметры биполярных транзисторов ............... ..... 310
15.8. Полевые транзисторы............... 313
15.9. Тиристоры.................. 316
Глава 16
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ ... 320
16.1. Гибридные интегральные микросхемы ...... 321
16.2. Полупроводниковые интегральные микросхемы . . . 327
Глава 17
ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ........ 334
17.1. Фотоэлектронные явления............. 335
17.2. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом...... 338
17.3. Фотоэлектронные умножителя .......... 341
17.4. Фоторезисторы , . ............... 343
17.5. Фотодиоды................... 347
17.6. Фототранзисторы............... . 349
глава И
ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ........ 351
18.1. Однополупериодные выпрямители......... 352
18.2. Двухполупериодные выпрямители ........ 354
18.3. Схемы выпрямления с умножением напряжения , . . 359
18.4. Сглаживающие фильтры............ 360
18.5. Трехфазные выпрямители ............ 364
18.6. Управляемые выпрямителя............ 366
18.7. Стабилизаторы постоянного напряжения ..... 367
18.8. Преобразователи постоянного напряжения .... 370
Г л а в а 14
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ........ 372
19.1. Основные технические показатели усилителей . . . 373
19.2. Каскады предварительного усиления ....... 380
19.3. Межкаскадные связи............... 385
19.4. Выходные каскады усилителей.......... 387
19.5. Обратная связь в усилителях........... 396
19.6. Широкополосные (импульсные) усилители .... 402
19.7. Избирательные усилители............ 404
19.8. Усилители постоянного тока . .......... 407
Г л а в а 20
ЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ 411
20.1. Генераторы типа LC............... 412
20.2. Генераторы типа RC............... 415
20.3. Генераторы импульсов ,............. 417
20.4. Электронные цифровые вольтметры........ 420
20.5. Электронный осциллограф............ 421
Глава 21
ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ..... 428
21.1. Системы счисления и операции над числами .... 429 ,
21.2. Логические основы работы цифровой ЭВМ ..... 433
21.3. Структурная схема цифроюй ЭВМ .,.,.... 438
21.4. Краткие сведения о программировании ,..... 441
21.5. Электронные аналоговые вычислительные машины . . 443
Г л а в а 22 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ .......... , . 448
22.1. Принципы построения систем автоматического управления (САУ)................... 448
22.2. Основные элементы систем автоматического регулирования (САР) ................ 450
22.3. Показатели качества САР............. 452
22.4. Электронные устройства в САУ.......... 454
22.5. Программное управление............. 458
22.6. Телемеханические системы............. 461
С писак литрплтипы................ 467
Цена: 300руб.
