Булатова 28042013

Министерство образования и науки Республики Татарстан
Государственное автономное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Набережночелнинский экономико-строительный колледж имени Е.Н. Батенчука»
БУЛАТОВА ГИЛФИРА ХУСАИНОВНА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА В ТАБЛИЦАХ И СХЕМАХ
Учебно-методическое пособие
Набережные Челны 2013
УДК 621. 3 (075.32)
ББК 31.2я722
Электротехника в таблицах и схемах: учебно-методическое пособие
для обучающихся по профессиям НПО технического профиля.
Набережные Челны, 2013. 42 стр., 16 табл.
СОСТАВИТЕЛЬ:
Булатова Г.Х. – преподаватель физики и электротехники высшей
квалификационной категории ГАОУ СПО «Набережночелнинский
экономико-строительный колледж имени Е.Н. Батенчука»
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
кандидат физико-математических наук, доцент Тулвинский В.Б.
(ФГБОУ ВПО «НИСПТР»)
председатель цикловой комиссии естественнонаучных дисциплин
Габидинова Г.М. (ГАОУ СПО «Набережночелнинский экономикостроительный колледж имени Е.Н. Батенчука»)
Учебно-методическое пособие разработано в ГАОУ СПО
«Набережночелнинский экономико-строительный колледж имени Е.Н.
Батенчука» и предназначено для обучающихся по профессии НПО
150709.02 «Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)»,
изучающих дисциплину «Основы электротехники» в соответствии с
требованиями ФГОС НПО. Пособие содержит сравнительные таблицы,
схемы, опорные конспекты по изучению разделов, справочный материал и
тестовые задания.
© Булатова Г.Х., 2013
ВВЕДЕНИЕ
Электротехника является одной из фундаментальных дисциплин в
системе подготовки квалифицированных рабочих, эта наука об основных
законах физики в области электричества, применяемых в промышленности
и в быту. Её преподавание направлено в соответствии с ФГОС НПО на
формирование базы для освоения общих и профессиональных
компетенций. Электротехника, основанная на положениях курсов
математики и физики, развивает логическое мышление и способствует
овладению практическими производственными навыками.
Сварка – это процесс соединения металлов и пластмасс без
использования крепежных деталей и приспособлений. Сварка позволяет
надежно соединять металлические элементы при ремонте, изготовлении
деталей взамен поврежденных, а также при создании различных новых
изделий. Основной работой сварщика является подготовка к сварочным
работам, сборка конструкции согласно чертежам, осуществление
сварочного соединения и контроль результатов.
Сварщик – профессионал должен знать физику, электротехнику,
математику, технологию плавления металлов, свойства газов,
применяемых для антиокисления, методы и принципы действия
используемых агрегатов и оборудования. Большое значение имеет
соблюдение техники безопасности и производственной санитарии.
Сегодня рабочему-сварщику недостаточно выполнять несколько
пусть даже сложных операций освоенного им способа сварки. Он должен
понимать физическую сущность основных процессов, происходящих при
сварке, знать особенности сварки различных конструкционных
материалов, а также смысл и технологические возможности других, как
традиционных, так и новых, перспективных способов сварки. Отсюда
следует необходимость постоянного совершенствования обучения,
повышения профессионального мастерства рабочих-сварщиков.
Кроме технологической подготовки существенным компонентом
профессионального образования стало формирование таких качеств
личности, как самостоятельность, способность принимать ответственные
решения, творческий подход к любому делу, умение постоянно учиться,
коммуникабельность, способность к сотрудничеству, социальная и
профессиональная ответственность и т.д.
К.Д.Ушинский говорил, что сравнение есть основа всякого
понимания и всякого мышления. «…В дидактике - писал он, – сравнение
должно быть основным приемом. Если вы хотите, чтобы какой-нибудь
предмет внешней природы был понят ясно, то отличайте его от самых
сходных с ним предметов и находите в нем сходство с самыми
отдаленными от него предметами, тогда только выясните себе все
существенные признаки предмета, а это и значит понять предмет. Поэтому
напрасно нас упрекают в том, что мы везде настаиваем на сравнении:
другого пути для понимания предметов внешней природы нет».
3
Доказано, что сравнение как прием обучения имеет три
разновидности: сопоставление, противопоставление и полное сравнение.
Полное сравнение включает одновременно изучение сходства и различий
предметов и явлений.
Прием сравнения в форме таблиц, диаграмм, графиков на уроках
электротехники способствует глубокому овладению теоретическими
основами знаний в области электромагнитных явлений в технических
устройствах, анализу физических явлений, следовательно, активизирует
познавательную деятельность обучающихся и развивает мышление.
Такая технология обучения сокращает время на приобретение
знаний, улучшает их качество, прочность и глубину, повышает интересы
обучающихся по их выбранной профессии.
В пособии приведен традиционный и инновационный теоретический
материал по всем разделам электротехники в соответствии с ФГОС НПО.
Обучающийся имеет возможность самостоятельно проверить знания,
полученные при изучении пособия и закрепленные решением задач. Для
этого приведены выводы, примечания и контрольные вопросы для
повторения.
Для лучшей фиксации внимания читателя формулировки важнейших
определений, законов, формул даны жирным шрифтом. Работая с
пособием обучающимся необходимо придерживаться следующих
рекомендаций:
1.
внимательно просмотрите пособие и найдите материал,
соответствующий вашей теме;
2.
изучите и проанализируйте законы, формулы нахождения
физических величин, единицы их измерения;
3.
научитесь приемам сравнения схем, диаграмм, графиков;
4.
эффективно используйте справочный материал.
Перечень разделов дисциплины «Основы электротехники», в
которых можно применить сравнительные таблицы:
1. Электрические и магнитные цепи
1.1. Электрические цепи постоянного тока
1.2. Однофазный переменный ток
1.3. Трёхфазный переменный ток
1.4. Магнитные цепи
2. Электротехнические устройства
2.1. Электрические измерения
2.2. Основы электроники
2.3. Электрические машины
3. Производство, распределение и потребление электрической
энергии
3.1. Производство и распределение электрической энергии.
4
1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ
1.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Электрической цепью (ЭЦ) называется совокупность устройств, обеспечивающих протекание электрического
тока. Её основными элементами должны быть:
- источники электрической энергии;
- приёмники электрической энергии;
- соединительные провода.
Таблица 1. Источники постоянного тока
Вид
сравнения
№
п/п
1.
Сходные
свойства
2.
3.
Различные
свойства
4.
5.
Вопросы
Дайте определение постоянного
тока
Каковы условия возникновения
постоянного тока?
Сравниваемые объекты
Электрофорная
Гальванический
Термоэлемент
Аккумулятор
машина
элемент
Электрический ток – это явление направленного движения электрических зарядов в
электрическом поле
Наличие электрического поля и свободных заряженных частиц
Как источники постоянного тока
изображаются на схеме?
Какие виды энергии превращаются в
энергию электрического тока при
помощи постоянного источника
тока?
Для получения какого напряжения
нужны источники тока?
механическая
тепловая
высокого
химическая
низкого
6.
Какова область применения
источника тока?
в лабораторных
исследованиях
7.
В чём преимущество постоянного
в получении
5
частичная защита
сварочного аппарата
от перегрузок
простота обращения,
в быту
в профессии
автомеханика
простота
способность к
источника тока?
8.
9.
Каково напряжение на зажимах
источника при замкнутой цепи?
В чём недостатки источника тока?
высокого
напряжения
дешевизна
обращения,
компактность
консервации
энергии
20-30 кВ
20-100В
1,1-2В
1,5-2,2 В
громоздкость
необходимость
подогрева
быстро выходит из
строя
в необходимости
постоянной
подзарядки
Вывод: различные источники тока имеют разное устройство, преимущества и область применения, однако все они
создают электрический ток в замкнутой электрической цепи.
Таблица 2. Способы соединения источников электрической энергии
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Вопросы
Для чего нужно данное
соединение источников тока?
Одинакова ли эквивалентная
ЭДС (ЕЭ)?
Одинаково ли эквивалентное
внутреннее сопротивление
(r0Э)?
Последовательное соединение
Повышает напряжение питания
ЕЭ =  Е
Сравниваемые объекты
Параллельное соединение
Повышает мощность
источника
Смешанное соединение
Повышает напряжение и
мощность
ЕЭ = Е
Е1 - Е2 = IR
r0Э =
r0Э =  r0
1

1
r0
Каковы схемы включения
источников электрической
энергии?
Примечание: Источники с одинаковыми ЭДС включаются последовательно и параллельно, а в ЭЦ с несколькими
источниками, включенными встречно друг другу (аккумулятор и его зарядное устройство), необходимо различать
источник, работающий в режиме генератора, и источник, работающий в режиме потребителя.
Последовательным соединением называется соединение конца 1-го потребителя с началом цепи 2-ого и т.д.
6
Параллельным соединением называется соединение начала цепей в одной точке (узел 1), а концы цепей в другой
узел (2). Оба узла подключаются к разноименным зажимам источника питания.
Смешанным соединением называется, резисторы, соединенные параллельно, включаются последовательно с
другими резисторами.
Таблица 3. Способы соединения приёмников электрической энергии
№
п/п
Вопросы
1.
Как на схеме
изображаются соединения
потребителей?
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Какая физическая
величина при данном
соединении остается
постоянной?
Как находится
напряжение?
Как находится сила тока?
Как находится
сопротивление?
Как находится мощность,
потребляемая ЭЦ?
Как находится мощность,
отдаваемая источником?
Сравниваемые объекты
Параллельное соединение
Последовательное соединение
Сила тока
Напряжение
U = U1 + U2 + U3
U = const
I = const
I = I1 + I2 + I3
Смешанное соединение
При последовательном
соединении – сила тока;
При параллельном напряжение
1
R
R = R1 + R2 + R3
1
1
=
R
R1  R 2  R 3
R = R1 +Ref +R4
1
Ref =
1
1

R2  R3 R5  R6
PЭЦ = P1 + P2 + P3
P = P1 + P2 + P3
P = P1 + P2 + P3 +P4 +P5 +P6
P = P1 + P2 + P3
P = P1 + P2 + P3
+P4 +P5 +P6
Проводимость: G=
PИСТ = UI = I2R =
U2
R
7
8.
Как записывается закон
Ома для участка цепи?
I=
U
R1  R 2  R 3
I=
U
G
I=
U
R 1  R ef  R 4
Примечание: При последовательном соединении потребителей энергии в соответствии со вторым законом
Кирхгофа: 0=U1+U2+U3 или U=U1 +U2 +U3. При параллельном соединении потребителей энергии в соответствии с
первым законом Кирхгофа (законы свои он сформулировал в возрасте 26 лет) алгебраическая сумма токов для любого
узла ЭЦ равна нулю: I – I1 – I2 – I3 = 0, или I = I1 + I2 + I3
Вопросы для повторения:
1. В каких единицах выражают ЭДС, напряжение и ток?
2. От чего зависит сопротивление металлического проводника?
3. Напишите выражение закона Ома для участка цепи и закона Ома для полной цепи.
4. Как определяется ток при коротком замыкании зажимов источника энергии?
5. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа.
6. Сформулируйте закон Джоуля - Ленца.
7. Как рассчитать поперечное сечение провода?
8. Какие электрические цепи называются нелинейными?
9. Какое сопротивление называется нелинейным?
10. Соблюдаются ли для нелинейных цепей законы Кирхгофа?
11. Каково соотношение генерируемых и потребляемых мощностей в цепях постоянного тока?
Темы рефератов для внеаудиторной самостоятельной работы по теме «Электрические цепи постоянного
тока»:
1. Методы расчёта линейных электрических цепей.
2. Расчёт нелинейных электрических цепей постоянного тока.
8
1.2. ОДНОФАЗНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
Электрические цепи переменного тока – это цепи, с изменяющимся периодически во времени током.
Таблица 4. Цепи переменного тока
Сравниваемые объекты
№
п/п
Вопросы
1.
В чём отличие схем?
2.
Совпадают ли колебания силы тока с
колебаниями напряжения по фазе?
3.
В чём отличие графиков?
Активное сопротивление
Ёмкостное сопротивление
Индуктивное
сопротивление
в проводнике с активным
сопротивлением колебания
силы тока совпадают по фазе с
колебаниями напряжения
и = Иm cos t
i = Im cos t
колебания силы тока на
конденсаторе опережают
колебания напряжения по

фазе на
2
и = Иm cos t

i = Im cos ( t + )
2
колебания силы тока на
катушке отстают от
колебаний напряжения по

фазе на
2
и = Иm cos t

i = Im cos ( t - )
2
9
4.
В чём отличие диаграмм?
5.
По какой формуле определяется
сопротивление?
6.
7.
Как
записывается
закон Ома для
участка цепи?
Действующее
значение силы тока
Амплитудное
значение силы тока
По какой формуле вычисляется
мгновенная мощность?
1
1
=
с
2с
U
I=
XC
U
Im = m
XC
IU
Р = - 0 0 (1  cos 2t )
2
XС =
R
U
R
U
Im = m
R
IU
Р = 0 0 (1  cos 2t )
2
I=
X L = L = 2 
U
XL
U
Im = m
XL
I=
р = IU sin2 t
Примечание: Электрические цепи переменного тока – это цепи, с изменяющимся периодически во времени
током. Элемент цепи, на котором происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды
энергии, называется активным сопротивлением. Резистор представляет собой активное сопротивление. Цепь с
катушкой индуктивности или с конденсатором мощность не потребляет, а лишь происходит перекачивание
электрической энергии от источника в катушку или в конденсатор и обратно. Катушка индуктивности и конденсатор
представляют собой реактивное сопротивление. Действующие значения тока и напряжения основаны на тепловом
действии тока, не зависящем от его направления. Действующими значениями тока и напряжения называют
соответствующие параметры такого постоянного тока, при котором в данном проводнике за данный промежуток
времени выделяется столько же теплоты, что и при переменном токе. При изменении тока по синусоиде его
действующее значение меньше амплитудного в
ЭДС и напряжения: U =
U0
; E =
2
2 раз, т.е. I =
I0
= 0,707 I0. Такое же соотношение справедливо для
2
E0
. Электроизмерительные приборы переменного тока проградуированы в
2
действующих значениях измеряемых величин. Иногда действующие значения называют эффективными.
10
Таблица 5. Резонансы напряжений и токов в электрических цепях
№
п/п
Вопросы
1.
В чём отличие схем?
2.
Совпадают ли колебания силы
тока с колебаниями напряжения
по фазе?
Последовательная
цепь индуктивности и
активного
сопротивления
Сравниваемые объекты
Последовательная цепь
Последовательная цепь
индуктивной катушки и
емкости и активного
конденсатора
сопротивления
с резистором
tg  =
U L L
=
UR
R
tg  =
Напряжений
3.
UL  UC
=
UR
1
L 
C
=
R
tg  =
В чём отличие
диаграмм
треугольников?
Сопротивлений
11
UC
1
=
UR
СR
Параллельная цепь
индуктивной катушки
и конденсатора с
резистором
IL  IC
I а1
Iа1 -активная
составляющая тока,
IL и IC – реактивные
токи
tg  =
Мощностей
4.
По какой формуле вычисляется
полное сопротивление?
5.
По какой формуле
вычисляется
мощность?
Полная
Активная
Реактивная
Z=
R  XL
2
S= P2  QL
2
2
Z=
R  XC
S=
P 2  QC
2
2
Z=
R  (X L  XC )
2
2
Z1= R 2  XL
2
Z2 = R 2  XC
2
2
P = Sсos  =IUсos 
Q = S sin  =IU sin 
Примечание: Когда напряжение на индуктивности и емкости UL и UC, взаимно сдвинутые по фазе на 1800, равны
по величине, то они полностью компенсируют друг друга. Напряжение, приложенное к цепи, равно напряжению на
активном сопротивлении, а ток в цепи совпадает по фазе с напряжением. Этот случай называется резонансом
напряжения. Условием резонанса напряжений является равенство индуктивного и ёмкостного сопротивлений цепи:
ХL = XC или L 
поэтому
Срез=
1
U
1
, а ток в цепи: I= ; резонансная частота: fрез =
. Для промышленной частоты f= 50 Гц,
C
R
2 LC
10
, мкФ .
L
Резонанс
напряжений
широко
применяется
в
приемно-передающей
аппаратуре
и
радиоизмерительных приборах. Если общий ток равен активной составляющей тока в цепи, т.е. IL = IC, тогда этот случай
называется резонансом токов.
Вопросы для повторения:
1. Какой ток называется переменным?
2. Что такое мгновенное значение ЭДС, тока и напряжения?
3. Дайте определение понятиям амплитуды, частоты, периода и фазы.
4. Какова связь между периодом и частотой?
5. Что такое коэффициент мощности и как можно его увеличить на практике?
12
1.3. ТРЁХФАЗНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
Трёхфазной системой переменного тока называется совокупность трёх однофазных переменных токов
одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых относительно друг друга по фазе на угол 120 0.
Таблица 6. Способы соединения фаз источника и приемника
№
п/п
Вопросы
1.
В чём отличие схем?
2.
Чем отличаются диаграммы?
3.
Каковы соотношения между
линейными и фазными токами?
4.
Каковы соотношения между
линейными и фазными
напряжениями?
Сравниваемые объекты
Соединение звездой
линейный ток совпадает с фазным током: IЛ = IФ
линейные напряжения больше фазных напряжений
в 3 раза: UЛ = 3 UФ
13
Соединение треугольником
линейные токи равны векторным разностям
фазных токов

 
  
IА  IАВ  IСА IВ  IВС  IАВ
 

IС  IСА  IВС
линейные токи больше фазных токов в
3 раза: IЛ = 3 IФ
линейные напряжения равны фазным
напряжениям
UЛ = UФ
5.
По какой формуле
вычисляется
мощность?
S = 3 UЛ IЛ cos  = 3 UФ IФ cos 
Полная
Активная
P=
Реактивная
3 UЛ IЛ sin  = 3 UФ IФ sin 
Q=
3 UЛ IЛ = 3 UФ IФ
Примечание: Способ соединения трёхфазной нагрузки не зависит от способа соединения фаз генератора.
Возможность переключения фаз со звезды на треугольник и наоборот часто используется для регулирования тока или
мощности
Задача для самостоятельного решения:
К трём источникам с одинаковым напряжением, мгновенное значение которого определяется по выражению

u  59  sin( 314  t  ) В, подключены резистор, катушка индуктивности и конденсатор. Найти выражения для мгновенных
4
значений токов в каждом случае и определить их действующие значения, если R = 10 Ом; L = 10 мГн и С = 1 мкФ.
Решение:
В цепи с резистором мгновенное значение тока совпадает по фазе с напряжением и по закону Ома: iR =

4
= 59  sin( 314  t  ) A. Действующее значение тока соответственно равно: I =
U
=
R
Um 1
= 4,2 А. В цепи с катушкой
2 R

, её реактивное сопротивление: XL = L = 3,14 Ом, а мгновенное
2
U
3
1
значение тока: iL = 18,8  sin( 314  t  ) A. Действующее значение тока: I = m
= 13,3 А. В цепи с конденсатором ток
4
2 XL

1
опережает по фазе напряжение на , его реактивное сопротивление: XC =
= 3,18 кОм, мгновенное значение тока:
2
C
U

1
iC = 18,5  sin( 314  t  ) A, а действующее значение тока: I = m
= 13,1 А.
4
2 XC
индуктивности ток отстаёт по фазе от напряжения на
Темы рефератов для внеаудиторной самостоятельной работы по теме «Переменный ток»:
1. Представление синусоидальных функций с помощью векторов и комплексных чисел.
2. Сопротивления и проводимости в цепях синусоидального тока.
14
1.4. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ
Магнитные цепи (МЦ) – это совокупность тел и сред, представляющих собой путь, по которому замыкается
магнитный поток.
Таблица 7. Аналогия между электрической и магнитной цепями
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Электрическая
Наименование
Обозначение
Ток
Напряжение
Электрическое
сопротивление
ЭДС
Плотность тока
I
U
6.
Закон Ома
7.
Первый закон Кирхгофа
Магнитная
Единица
измерения
А
В
Магнитный поток
Магнитное напряжение
Ом
Магнитное сопротивление
В
А
м2
МДС
Плотность магнитного тока
(индукция)
R
Е
I
S
Наименование
U
R
I  0
Закон Ома
I=
Первый закон Кирхгофа
Единица
измерения
Ф
Вб
Uм= HI
А
I
1
Rм =
S
Гн
А
Вб
Ф
B=
Тл = 2
S
м
I
Ф=
Rм
Ф  0
Обозначение
Закон полного тока
 E   U   IR
 I   HI   R м Ф
Примечание: На основе приведенной аналогии при расчёте магнитных цепей часто пользуются эквивалентными
схемами замещения.
8.
Второй закон Кирхгофа
Темы рефератов для внеаудиторной самостоятельной работы по теме «Магнитные цепи»:
1. Свойства магнитомягких и магнитотвёрдых материалов.
2. Устройства, где применяются магнитомягкие и магнитотвёрдые материалы.
3. Зависимость намагничивающей силы соленоида заданной геометрии от сечения провода и числа витков.
15
2. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
2.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Измерение – это определение значений физической величины опытным путём с помощью измерительных
приборов (ЭП).
Таблица 8. Область применения ЭП в зависимости от их системы.
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Система приборов
Магнитоэлектрическая
Электромагнитная
Электродинамическая
Ферродинамическая
Индукционная
Электростатическая
Термоэлектрическая
Вибрационная
Область использования
Амперметры, вольтметры и омметры постоянного тока
Амперметры, вольтметры, фазометры переменного тока
Амперметры, вольтметры, ваттметры постоянного и переменного тока
Ваттметры переменного тока
Счётчики электрической энергии переменного тока
Вольтметры в цепях, имеющих значительные магнитные поля
Амперметры, вольтметры переменного тока
Частотомеры
Вопросы для повторения:
1. Какие устройства относятся к электротехническим устройствам?
2. Назовите основные характеристики измерительных приборов.
3. В чём отличие аналоговых измерительных приборов от цифровых приборов?
4. Назовите основные конструктивные элементы электромеханических измерительных приборов.
5. Объясните устройство, назначение, основные достоинства и недостатки приборов магнитоэлектрической,
электромагнитной, электродинамической, ферродинамической, термоэлектрической, вибрационной, электростатической
и индукционной систем.
16
Таблица 9. Электроизмерительные приборы (ЭП).
№
п/п
1.
2.
Вопросы
Какая физическая
величина
измеряется
прибором?
В каких единицах
измеряются I, U,
R, P, W?
Амперметр
Описание свойств
Вольтметр
Омметр
Ваттметр
Счётчик
Pмощность
Wэнергия
I – сила тока
U - напряжение
R - сопротивление
(А) Ампер
(В) Вольт
(Ом)
Дж (Джоуль)
мостовая схема
НИ-нуль-индикатор
последовательно
3.
Схема включения
ЭП
ИМ-измерительный
механизм
шунтирование амперметра
4.
параллельно
добавочное сопротивление
к вольтметру
Как расширить
предел измерения
ЭП?
17
1 – токовая обмотка;
2 – обмотка напряжения
RA
I
, n
, где
IA
n 1
n-коэффициент
расширения предела
измерения,
I-измеряемый ток,
IA –ток, на который
рассчитан амперметр
RШ 
5.
По какой формуле
вычисляется
сопротивление?
6.
Можно ли ЭП
включить к
источнику тока?
Почему?
R Д  R V  (n  1) , n 
Нельзя. Сгорит. У
амперметра маленькое
сопротивление
U
,
UV
U – измеряемое
напряжение,
UV – напряжение, на
которое рассчитано
напряжение
Можно, так как у
вольтметра большое
сопротивление
Rx 
R2  R3
R4
В качестве источника
питания мегомметры
содержат небольшие
генераторы напряжением
500В или 1000В
Можно в цепь
переменного тока
Примечание: Все электротехнические устройства обладают электрическим сопротивлением. Для измерения
среднего сопротивления применяют методы амперметра-вольтметра и омметра. Электроизмерительные приборы
отличаются способом включения в электрическую сеть.
Вопросы для повторения:
1. Что такое абсолютная погрешность ЭП?
2. Что такое относительная погрешность?
3. Как определить погрешность измерений?
Темы рефератов для внеаудиторной самостоятельной работы по теме «Электрические измерения»:
1. Области применения цифровых измерительных приборов.
2. Основные особенности электронных аналоговых приборов и области их применения.
3. Применение информационно-измерительных комплексов.
4. Измерение высоких напряжений и больших токов.
18
СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Как определить погрешности измерений?
Выполнение лабораторных работ связано с измерением различных физических величин и последующей
обработкой их результатов. Измерение – нахождение значения физической величины опытным путём с помощью
средств измерений. Прямое измерение – определение значения физической величины непосредственно средствами
измерения. Косвенное измерение – определение значения физической величины по формуле, связывающей её с
другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями.
Введём следующие обозначения:
А, В, С, ... – физические величины.
Апр – приближённое значение физической величины, т. е. значение полученное путём прямых или косвенных
измерений.
ΔА – абсолютная погрешность измерения физической величины.
 – относительная погрешность измерения физической величины.  
А
. 100%
А пр
и А – абсолютная инструментальная погрешность, определяемая конструкцией прибора.
Таблица 10. Абсолютные инструментальные погрешности средств измерений.
№ п/п
1.
2.
Средства измерений
Амперметр школьный
Вольтметр школьный
Предел измерения
2А
6В
Цена деления
0,1 А
0,2 В
Абсолютная инструментальная погрешность
 0,05 А
 0,15 В
 0 А – абсолютная погрешность отсчёта (она равна половине цены деления, при измерении времени – цене
деления часов).
Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной
погрешности и абсолютной погрешности отсчета при отсутствии других погрешностей:  А = и А +  0 А.
Абсолютную погрешность измерения обычно округляют до одной значащей цифры (  А = 0,17  0,2); числовое
значение результата измерений округляют так, чтобы его последняя цифра оказалась в том же разряде, что и цифра
погрешности (А=10,332  10,3).
19
Таблица 11. Формулы для вычисления относительной погрешности косвенных измерений
№ п/п
1
2
3
4
Формула для физической величины
А = ВСД
А = В / СД
А=В+С
А2 = В2 С / Д
Формула для относительной погрешности
Е = В/В + С/С + Д/ Д
Е = В/В + С/С + Д/ Д
Е = В + С / В+С
Е = В/В + 1/2 С/С + 1/2 Д/Д
Абсолютная погрешность косвенных измерений определяется по формуле  А = Апр  (  выражается
десятичной дробью).
2. О классе точности электроизмерительных приборов
Для определения абсолютной инструментальной погрешности прибора надо знать класс точности прибора. Класс
точности  пр измерительного прибора показывает, сколько процентов составляет абсолютная инструментальная
погрешность и А от всей шкалы прибора (Аmax):  
иА
 100% .
А max
Таблица 12. Класс точности ЭП
Классы точности электроизмерительных приборов, %
0,5
1
1,5
2,5
4
Зная класс точности прибора (  пр ) и всю его шкалу (Аmax), определяют абсолютную погрешность и А измерения
0,1
0,2
физической величины А этим прибором: и А =
 пр А max
100
3. Порядок выполнения отчета по лабораторной работе
1. На двойном листе в клетку напишите в правом верхнем углу свою фамилию, инициалы, номер группы.
2. Опустившись ниже на 2 см, напишите текст: «Лабораторная работа № …» и тему лабораторной работы.
3. Далее должна быть записана цель работы. Под целью записывается используемые приборы и материалы.
4. Далее оформляется ход лабораторной работы: чертёжи, формулы искомых и их погрешностей, таблицы
результатов измерений и вычислений.
5. Оформление работы обязательно завершается окончательным результатом и выводом. Результат измерения
записывается в виде: А = А пр   А;  = …%.
20
2.2. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
Прогрессирующей областью электроники является полупроводниковая техника с более высоким КПД, меньшим
габаритным размером, большим сроком службы, меньшей потребляемой мощностью.
Выпрямители – это устройства, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный ток.
Таблица 13. Выпрямители
№
п/п
Вопросы
1.
В чём отличие
схем
выпрямителей?
2.
Начертите
временные
диаграммы
напряжений
3.
Назовите
преимущества
выпрямителей
Однополупериодный
простота
конструкции, питает
нагрузку малой
мощности
Сравниваемые объекты- выпрямители
Трёхфазный
Двухполупериодный
Двухполупериодный
однополупериодный с
мостовой
нейтральной точкой
коэффициент
пульсации
значительно ниже
обеспечивает
большую частоту и
меньшую амплитуду
пульсаций,
экономично, так как
требуется обмотка с
вдвое меньшим
числом витков
21
применяется в
маломощных силовых
установках
Трёхфазный
двухполупериодный
мостовой
снижает пульсацию
выпрямленного
напряжения,
применяется в
управляемых мощных
выпрямителях
4.
Назовите
недостатки
выпрямителей
имеет высокий
коэффициент
пульсаций, что
затрудняет его
сглаживание, редко
используется в
современных
выпрямителях
выпрямленный ток
создаёт
дополнительный
постоянный
сложная
обратное напряжение,
магнитный поток,
конструкция
действующее на
чтобы не допустить
трансформатора и
каждый диод в 2 раза
насыщения магнитной
его неэкономичность
меньше
системы, приходится
увеличивать сечение
стержней и габариты
трансформатора
сложная схема
Ларионова - это 3
мостовые схемы,
работающие на
единую нагрузку
Пример расчёта основных элементов выпрямителя:
Для работы двигателя постоянного тока ДПМ-30-Н2 от промышленной сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц
используется выпрямитель. Двигатель с возбуждением от постоянных магнитов имеет следующие основные
электрические параметры Uн=27 В; Iн=0,7 А.
Необходимо выбрать схему выпрямителя и рассчитать основные его элементы.
Решение:
В данном случае для питания двигателя достаточно иметь лишь два элемента: трансформатор и вентиль. Это
связано с тем, что достаточно высокая частота пульсаций практически не оказывает влияния на рабочие характеристики
двигателя, который реагирует лишь на среднее выпрямленное напряжение Uн. ср.
Исходя из характеристик двигателя, выбираем в качестве вентиля выпрямительный блок серии КЦ402 с мостовой
схемой соединения и параметрами Uобр.max= 100В, Iпр.max=1 А. Сам двигатель может быть включен непосредственно в
диагональ моста с пульсирующим напряжением, в то время как вторая диагональ подключается к вторичной обмотке
трансформатора.
Поскольку для двухполупериодного однофазного выпрямителя Uн. ср=0,9U2, действующее напряжение на
вторичной обмотке трансформатора U2=
U н.ср.
0,9
=
27
=30 В. Таким образом для работы выпрямителя необходим
0,9
трансформатор с первичным напряжением U1=220 В и вторичным U2=30 В.
22
Номинальная мощность трансформатора Pном= U2Iн =30·0,7 = 21 Вт.
Ответ: Для работы двигателя постоянного тока от источника переменного напряжения 220 В целесообразно
использовать однофазный двухполупериодный выпрямитель, состоящий из выпрямительного блока серии КЦ402,
работающего в комплексе с трансформатором, вторичное напряжение которого U2=30 В.
Вопросы для повторения:
1. Перечислите основные элементы выпрямительного устройства.
2. Назовите основные параметры выпрямителя.
3. Изобразите схему однополупериодного выпрямителя и объясните его работу.
4. Изобразите схему двухполупериодного выпрямителя и объясните его работу.
5. Изобразите мостовую схему выпрямителя и объясните его работу.
6. Изобразите схему трёхфазного выпрямителя с нейтральной точкой и объясните его работу.
7. Изобразите мостовую схему трёхфазного выпрямителя и объясните его работу.
8. Укажите назначение фильтра и его основной параметр.
9. Поясните принцип действия индуктивного и емкостного фильтров.
10.Что является основным параметром стабилизатора?
23
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
24
Условные графические обозначения
полупроводниковых приборов
выпрямительный и
импульсный диод
стабилитрон и
стабистор
симметричный
стабилитрон
варикап
излучающий диод
биополярный
транзистор р-n-ртипа
полевой транзистор
с управляющим рn-переходом с р каналом
полевой транзистор
с управляющим рn-переходом с nканалом
полевой транзистор
с встроенным р каналом
МДП - транзистор с
встроенным nканалом
МДП - транзистор с
индуцированным рканалом
МДП - транзистор с
индуцированным nканалом
тринистор с
управлением по
катоду
динистор
тринистор с
управлением по
аноду
25
Классификация
транзисторов
по исходному
полупроводниково
му материалу
усилительные
генераторные
по
мощности
ключевые
малой
по режиму
активный
режим
отсечки
средней
мощной
по частоте
режим
насыщения
низкой
по
функциональному
назначению
26
средней
высокой
сверхвысокой
Классификация
усилителей
по
назначению
напряжение
ток
по роду
работы
линейный
(пропорциональный)
мощность
по характеру
спектра
сигналов
постоянного
тока (УПТ)
низкой
частоты
(УНЧ)
широкополосный
(ШУ)
релейный
по связи
между
каскадами
избирательный (ИУ)
27
гальванический
реостатноемкостный
трансформаторный
Задачи для устного решения:
1. Доказать рассуждением, что соединение IпAs (арсенид индия), в котором количества в (молях) индия и
мышьяка одинаковы, обладают проводимостью типа собственной проводимости элементов четвертой группы (Ge, Si).
Какого типа будет проводимость при увеличении концентрации индия, мышьяка?
2. Для получения примесной проводимости нужного типа в полупроводниковой технике часто применяют фосфор,
галлий, мышьяк, индий, сурьму. Какие из этих элементов можно ввести в качестве примеси в германий, чтобы получить
электронную проводимость?
Вопросы для повторения:
1. Какие виды пробоя р – n - перехода существуют и в чём их отличие?
2. В чём заключается принцип действия биополярного транзистора?
3. В чём различие принципа действия полевого транзистора с р – n – переходом МДП-транзистором?
4. Каким преимуществом обладает тринистор по сравнению динистором?
5. На каких физических свойствах и явлениях основан принцип действия различных индикаторных приборов?
6. Что такое активные и пассивные индикаторы?
7. Как устроена осциллографическая электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением?
8. Объясните принцип действия полупроводникового диода.
9. Что такое инверторы, ведомые сетью?
10. Что такое триггер?
Темы рефератов для внеаудиторной самостоятельной работы по теме «Основы электроники»:
1. Полупроводниковые диоды.
2. Биополярные транзисторы.
3. Операционные усилители.
4. Гибридные интегральные схемы.
5. Полупроводниковые интегральные схемы.
6. Выпрямители
7. Инверторы.
28
2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Электрическими машинами (ЭМ) называют электромагнитные механизмы и устройства, преобразующие:
- механическую энергию в электрическую энергию (генераторы)
- электрическую энергию в механическую энергию (двигатели)
- электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида (трансформаторы,
электромашинные преобразователи).
Таблица 14. Типы электрических машин (режим двигателя)
№
п/п
Вопросы
1.
Устройство ЭМ
2.
Принцип действия ЭМ
3.
В чём отличие схем
ЭМ?
Сравниваемые объекты
Электрические машины переменного тока
Асинхронная (АМ)
Синхронная (СМ)
статор
статор
ротор
ротор
два кольца со щетками
Взаимодействие вращающегося
магнитного поля, создаваемого
обмотками статора, с токами,
наведенными этим полем в
обмотке ротора
Взаимодействие вращающегося
магнитного поля, создаваемого
обмотками статора, с постоянным
магнитным полем, создаваемым
обмоткой ротора
29
Электрическая машина
постоянного тока (МПТ)
статор
ротор
коллектор со щётками
Взаимодействие постоянного
магнитного поля, создаваемого
обмотками статора, с током в
проводнике, подаваемым в
обмотку ротора через щётки и
коллектор
4.
5.
6.
Одинаковы ли схемы
включения?
Основные
параметры
ЭМ
Частота
вращения
частота вращения
60f (1  S)
n=
p
Мощность
Р = 0,105 Мвр n
Применение ЭМ
трёхфазный асинхронный
двигатель - основной приводной
двигатель металлорежущих
станков и подъёмных механизмов
ЭДС Е = Се Фn
Р=
3 UIсos 
трёхфазный синхронный генератор
– основной источник
электрической энергии
переменного тока
30
частота вращения
U
n=
R
(C е Ф )  ( Я ) I Я
СеФ
Р = 0,105 Мврn
Двигатель постоянного тока –
основной приводной двигатель
транспортных устройств;
генератор постоянного тока –
основной источник электрической
энергии постоянного тока
Задача на определение мощности сварочной дуги
От генератора с ЭДС 40В и внутренним сопротивлением 0,04 Ом ток
поступает по медному кабелю площадью поперечного сечения 170 мм 2 к месту
электросварки, удаленному от генератора на 50 м. Найти напряжение на
зажимах генератора и на сварочном аппарате, если сила тока в цепи равна 200
А. Какова мощность сварочной дуги?
Дано:
СИ
Решение:
 = 40 В
r = 0,04 Ом
 = 1,7·10-8 Ом·м
S = 170 мм2
l = 50м
I = 200 A
Uг= ? Uсв = ? Р =?
2  50м
2l
= 1,710-8 Ом м
= 10-2 Ом.
S
1,7  10  4 м 2
40 В


I=
; RСВ= - r =
- 0,04 Ом =
I
R СВ  r
200 А
Rпр = 
= 1,7·10-4 м2
=0,16 Ом.
UСВ= IRСВ = 200 А 0,16 Ом = 32 В.
UГ = UСВ - IRпр = 32 В – 200 А 10-2 Ом =30 В.
Р = UГ I = 30 В 200 А = 6000 ВТ = 6 кВт.
Ответ: UГ = 30 В. UСВ = 32 В. Р = 6 кВт.
Вопросы для повторения:
1. Почему дуга является вредной в электрических аппаратах?
2. Какие факторы способствуют образованию электрической дуги?
3. Что такое электрический предохранитель?
4. В чём отличие контактора от пускателя?
5. Какие виды защиты электрических цепей вы знаете?
6. Объясните назначение и конструкцию автоматов.
7. Назовите известные вам типы электромагнитного реле.
8. Назовите основные конструктивные элементы электрических машин.
9.Объясните принцип действия генератора постоянного тока.
10.Объясните назначение коллектора в электрических машинах.
11.Какова роль щеток в электрических машинах постоянного тока?
Темы рефератов для внеаудиторной самостоятельной работы по
теме «Электрические машины»:
1. Области применения электрических двигателей.
2. Области применения генераторов постоянного тока.
3. Назначение выключателей высокого напряжения, разъединителей,
выключателей нагрузки.
4. Роль электротехнических контактов в электротехнике.
5. Методы борьбы с дугой в электрических аппаратах.
6.Установки, связанные с вашей профессией, в которых применяются
асинхронные двигатели, синхронные генераторы.
ТИПЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ
а - постоянного тока; б - синхронные; в - асинхронные с фазным ротором;
г - асинхронные трёхфазные с коротко замкнутым ротором серии 4А; 1 – вал,
2 – шпонка, 3 – подшипник, 4 – статор, 5 обмотка статора, 6 – ротор(якорь);
7 – вентилятор, 8 – коробка выводов, 9 – лапа, 10 – коллектор, 11 – щётки,
12 – продольные и поперечные расстояния в лапах, 13 – длина выступающего
конца вала, 14 – размер выступающей крышки; h – высота оси вращения; d1 и
d2 – диаметры вала и отверстий в лапах.
32
ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
3. ТРЁХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
сухой
масляный
2. ЛАБОРАТОРНЫЙ АВТОТРАНСФОРМАТОР
3. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
4. СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
33
СХЕМЫ СВАРОЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. Схема генератора с расщепленными обмотками
1, 2 – регулируемая и нерегулируемая обмотки возбуждения; 3 – реостат;
4 – сериесная обмотка; а, б, с – щётки
2. Схема сварочного генератора с размагничивающим действием
реакции якоря
1. обмотка возбуждения;
2. размагничивающая обмотка; а, б, с – щётки
34
СХЕМЫ СВАРОЧНЫХ АППАРАТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Схема сварочного трансформатора со встроенным дросселем
Т – трансформатор; 1, 3 – первичная и вторичная обмотки; 2 – сердечник;
4 – обмотка дросселя Др; 5, 6 – неподвижная и подвижная части сердечника;
7 – винтовое приспособление; а – зазор.
2. Схема сварочного аппарата с подвижным магнитным шунтом
1. – сердечник; 2, 6 – обмотки трансформатора; соответственно первичная и
вторичная; 3 – винтовой механизм; 4 – добавочный сердечник; 5 – обмотка
дросселя; а – зазор.
3. Схема сварочного трансформатора с отдельным дросселем
1.- реактивная обмотка; 2 – магнитный шунт; 3, 4 – обмотки соответственно
вторичная и первичная.
35
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ СВАРОЧНОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
К источникам питания сварочных трансформаторов предъявляются
специфические требования: при заданной мощности они должны создавать
большие токи в нагрузке, причём резкое изменение сопротивления нагрузки не
должно сказываться на значении сварочного тока. Невысокие напряжения при
больших токах обеспечивают не только тепловыделение в сварочном контакте,
но и безопасность сварщика, работающего среди металлических конструкций с
высокой электропроводностью. Сварочные трансформаторы обеспечивают
понижение напряжения от 220 В или 380 В до 60 В-70 В. Такое напряжение на
зажимах вторичной обмотки устанавливается при холостом ходе сварочного
трансформатора. В процессе сварки оно колеблется от 60-70 В до близких к
нулю. Сопротивление электрической дуги, возникающей при сварке,
изменяется при перемещениях руки сварщика. Если бы напряжение на
зажимах вторичной обмотки трансформатора поддерживалась постоянным,
возникали бы резкие колебания тока в цепи и регулировать тепловыделение
было бы невозможно. Поэтому сварочный трансформатор устроен так, что при
резком уменьшении сопротивления дуги ток в цепи увеличивается
незначительно, а произведение I2R, определяющее количество теплоты,
сохраняется на требуемом уровне. В соответствии с законом Ома для участка
цепи при резком уменьшении сопротивления и незначительном увеличении
тока, напряжение на дуге снижается. Сварочный трансформатор имеет
крутопадающую внешнюю характеристику.
Сварочный трансформатор выдерживает короткие замыкания,
возникающие в случае прикосновения электрода к сварочному шву. Ток
короткого замыкания ограничен. Вторичная обмотка трансформатора
рассчитана на достаточно длительное протекание этого тока. Сварочные
трансформаторы изготовляют с большим регулируемым индуктивным
сопротивлением обмоток. При этом увеличивают не активное сопротивление
проводов, а индуктивное сопротивление рассеяния обмоток, т. к. увеличение
активного сопротивления привело бы к возрастанию потерь энергии и
перегреву трансформатора. Для увеличения индуктивного сопротивления
рассеяния обмоток вводят в магнитопровод трансформатора шунтирующий
магнитопроводящий стержень. Изменяя воздушный зазор в шунтирующем
стержне, можно изменять магнитный поток рассеяния. В конструкции
отечественного сварочного трансформатора СТАН-1 подвижный стержень
выполняет функции магнитного шунта. В трансформаторе СТЭ в цепь
вторичной обмотки включают дроссель с регулируемым воздушным зазором.
В трансформаторе ТС-500 изменяют расстояние между первичной и вторичной
обмотками.
36
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ:
«СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ»
№
п/п
1.
2.
3.
Вопросы
Варианты ответов
Почему для сварки
используют трансформаторы
с крутопадающей внешней
характеристикой?
Почему сварочный
трансформатор
рассчитывают на
сравнительно небольшое
вторичное напряжение?
Почему для получения
крутопадающей внешней
характеристики
целесообразно увеличивать
индуктивное, а не активное
сопротивление
трансформатора?
А). Для получения на вторичной обмотке
устойчивого напряжения 60-70 В.
Б). Для ограничения тока короткого замыкания
А). Для повышения при заданной мощности
сварочного тока
Б). Для улучшения условий безопасности сварщика
В). Для получения крутопадающей внешней
характеристики
А). По конструктивным соображениям
Б). Для уменьшения тепловых потерь
А). Изменением воздушного зазора в дросселе
Б). Изменением рассеяния за счёт изменения
расстояния между обмотками
В). Изменением воздушного зазора в магнитном
шунте
4.
Как изменяют индуктивное
сопротивление рассеяния
обмоток в трансформаторе
СТАН – 1?
5.
Какие однофазные сварочные А). СТЭ
трансформаторы
Б). СТАН – 1; ТС – 500
выпускаются отечественной
промышленностью?
В). Все трансформаторы, перечисленные выше
Вопросы для повторения:
1. Опишите устройство трансформатора.
2. На каком законе основан принцип действия трансформатора?
3. Как определяют мощность потерь энергии в сердечнике и обмотках
трансформатора?
4. Как определяется КПД трансформатора и от чего он зависит?
5. Как устроен трёхфазный трансформатор?
6. Какие
способы
соединения
приняты
для
трёхфазных
трансформаторов?
7. Какую
зависимость
называют
внешней
характеристикой
трансформатора?
8. Каково назначение сварочных трансформаторов?
Темы рефератов для внеаудиторной самостоятельной работы по
теме «Трансформаторы»:
1.Нагруженный трансформатор. Анализ работы, схема замещения,
измерения параметров.
2.Экспериментальное определение параметров трансформатора в режиме
холостого хода.
37
3. ПРОИЗВОДСТВО, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ПОТРЕБЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. ПРОИЗВОДСТВО И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ
Таблица 15. Производство электроэнергии
Тип
традиционных
электростанций
КПД
электростанций
% от всей
вырабатываемой
энергии
Тип
нетрадиционных
электростанций
ТЭС
ТЭЦ
ГЭС
АЭС
30-35%
70%
80-90%
25-30%
20%
10%
40%
Электростанции,
Приливные использующие
Солнечные Ветряные Геотермальные
(ПЭС)
энергию
морских волн
Примечание: осуществляется производство в основном с помощью
электромеханических индукционных генераторов.
Источники энергии ТЭЦ – уголь, газ, мазут, сланцы.
Энергия
Внутренняя
Механическая
Электрическая
топлива
энергия пара
(кинетическая)
энергия
энергия турбин
Источники энергии ГЭС – потенциальная энергия воды.
Энергия воды
Кинетическая
Электрическая энергия
энергия турбин
Динамика производства электроэнергии в России, млрд. кВт∙ч.*
1200
1082
1000
996
860
878
891
916
891
932
1015
1040
953
992
800
600
400
200
49,3
0
год
1941
1990
1995
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
* Материал взят из сайта Федеральной службы государственной статистики
http://www.gks.ru/
38
2009
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Таблица 16. Использование электроэнергии
Сферы хозяйства
Промышленность и строительство
Городской транспорт
Сельское хозяйство
Жилой комплекс и быт
Количество используемой электроэнергии, %
70
15
10
4
Схема передачи электроэнергии от производителей к потребителям:
ПТП – повышающие трансформаторные подстанции;
ЛЭП – линия электропередачи;
РТП – районные трансформаторные подстанции;
ПтТП – потребительские трансформаторные подстанции
39
1,5 %
56 %
0,5 %
7%
3%
потребители
распред.
подстанций
ЛЭП
генератор
турбина
100 %
топливо
паровой котел
СХЕМА ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПУТИ ОТ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ К ПОТРЕБИТЕЛЮ
28 %
4%
потери электроэнергии
Примечание: 1% потерь электроэнергии в сутки – 0,5 млн. рублей
убытка. Для уменьшения тепловых потерь в линиях электропередачи (ЛЭП)
можно увеличить сечение проводников S, что экономически невыгодно, либо
уменьшить силу тока I. Чтобы передаваемая мощность P=UI осталась
неизменной при уменьшении силы тока, необходимо увеличить напряжение U
в ЛЭП (U = 500 кВ; 750 кВ; 1150 кВ – ЛЭП)
Q=I2R, где R=  l  Q = I2  l t
S
S
40
ЛИТЕРАТУРА
1.
Бутырин П.А. Электротехника: учебник для учреждений нач. проф.
образования /П.А. Бутырин, О.В. Толчеев, Ф.Н. Шакирзянов; под ред. П.А.
Бутырина – 9-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.-272с.
2.
Прошин В.М. Электротехника: учебник для учреждений нач. проф.
образования /В.М.Прошин. -3 – е изд. стер, - М.: Издательский центр
«Академия», 2012.-288с.
3.
Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники: учеб. Пособие
/Ю.Г.Синдеев. – изд. 15 – е, стереотипное – Ростов н/Д: Феникс, 2013. – 407 с.
– (начальное профессиональное образование)
41
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................................................... 3
1.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ............................................... 5
1.2. ОДНОФАЗНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК ........................................................................ 9
1.3. ТРЁХФАЗНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК........................................................................13
2. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ..................................................................16
2.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ................................................................................16
2.2. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ .............................................................................................21
2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ .....................................................................................29
3. ПРОИЗВОДСТВО, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ПОТРЕБЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ................................................................................................38
3.1. ПРОИЗВОДСТВО И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ .38
ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................................................41
42