МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«Харьковский политехнический институт»

И. Г. Мякшина, Е. Г. Глебова

Текст лекций по ТОЭ

для студентов физико - технического факультета

по специальности «Инженерная электрофизика»

Харьков НТУ «ХПИ» 2007

ББК31.2

M99

УДК 621.3.01

Рецензенты: П. Н. Чернышев, канд. техн. наук, профессор, Национальный технический университет «ХПИ»,

А. Г. Сосков, д-р техн. наук, профессор, Харьковская национальная академия городского хозяйства

Мякшина И. Г.

М99 Текст лекций по ТОЭ для студентов физико-технического факультета по специальности «Инженерная электрофизика» / И. Г. Мякшина, Е. Г. Глебова. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2007. - 348 с. - На рус. яз.

ISBN 978-966-593-474-5

Текст лекций содержит изложение разделов: физические основы электротехники, линейные электрические цепи постоянного и гармоничного тока, трехфазные цепи, четырехполюсники, переходные процессы в линейных цепях, цепи с распределенными параметрами, нелинейные электрические и магнитные цепи.

Предназначено для студентов физико-технических и электротехнических специальностей.

СОДЕРЖАНИЕ

ВСТУПЛЕНИЕ

I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

1. Электростатическое поле

1.1. Напряженность электростатического поля

1.2. Электрическое поле точечного заряда

1.3.Работа сил электрического поля. Электрическое напряжение и потенциал

1.4. Потенциал поля точечного заряда

1.5. Эквипотенциальные линии

1.6.Дифференциальная связь между напряженностью и потенциалом

1.7. Электрическое поле в вещественной среде. Поляризация диэлектриков

1.8. Поток вектора сквозь поверхность

1.9. Теорема Еаусса для вакуума

1.10. Теорема Гаусса в интегральной форме для вещественной среды

1.11. Электрическое поле равномерно заряженной электрической оси

1.12. Электрическое поле двух параллельных разноименных электрических осей

1.13. Граничные условия в электрическом поле

1.14. Электрическая емкость и методика ее определения

1.15. Энергия электростатического поля

2. Электрическое поле постоянного тока в проводящей среде. (Стационарное электрическое поле)

2.1.Ток проводимости и его плотность

2.2.Основные законы стационарного электрического поля

2.3. Граничные условия для электрического поля в проводящей среде

2.4. Формальная аналогия стационарного и электростатического полей

2.5.Соотношение между сопротивлением и ёмкостью

2.6.Методика расчёта сопротивлений

3. Магнитное поле постоянных токов

3.1. Основные величины, характеризующие магнитное поле в пространстве

3.2.Основные уравнения магнитного поля в интегральной форме

3.3. Граничные условия в магнитном поле

3.4.Методы расчета магнитного поля

3.5.Магнитный поток и магнитное потокосцепление

3.6.Энергия магнитного поля

3.7.Методика расчета индуктивностей

3.8.Методика расчета взаимной индуктивности

II. ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

4. Линейные электрические цепи постоянного тока

4.1.Закон Ома в различных формах записи

4.2.Реальные активные элементы цепи и их эквивалентные схемы

4.3.Законы Кирхгофа

4.4.Работа и мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

4.5.Расчет простых цепей постоянного тока

4.6.Методы расчета сложных цепей постоянного тока

4.7.Основные теоремы теории линейных цепей

4.8.Эквивалентные преобразования сложных электрических цепей

4.9. Передача мощности от активного двухполюсника к пассивному

5. Линейные электрические цепи переменного тока

5.1. Физические явления, возникающие в переменных электромагнитных полях

5.2.Синусоидальные электрические величины

5.3.Действующее значение гармонического тока

5.4.Среднее значение синусоидального тока

5.5.Коэффициенты, характеризующие форму кривой

5.6.Изображение синусоидальных функций времени вращающимися векторами

5.7.Понятие о цепях с сосредоточенными и распределенными параметрами. Понятие о квазистационарных токах

5.8.Дифференциально-интегральное уравнение элементарной цепи переменного тока

5.9. Закон Ома для амплитудных и действующих значений в цепи переменного тока

5.10.Треугольник напряжений

5.11.Треугольник сопротивлений

5.12.Треугольник токов

5.13.Треугольник проводимостей

5.14.Связи между сопротивлениями и проводимостями в цепи переменного тока

5.15. Анализ простейших цепей переменного тока

5.16. Метод комплексных амплитуд

5.17.Изображение синусоидальных функций времени комплексными числами

5.18.Теоремы дифференцирования и интегрирования

5.19.Закон Ома в комплексной форме

5.20.Комплексы полного сопротивления и полной проводимости

5.21.Законы Кирхгофа в комплексной форме

5.22.Расчет последовательного соединения

5.23.Расчет параллельного соединения

5.24.Расчет смешанного соединения

5.25.Мгновенная и средняя мощность цепи переменного тока

5.26.Активные и реактивные процессы в цепи переменного тока

5.27.Треугольник мощностей

5.28.Комплексная форма записи мощности

5.29.Измерение активной мощности

5.30.Баланс мощностей в цепи переменного тока

5.31.Резонансные явления в цепи переменного тока

5.32.Цепи переменного тока с индуктивными связями

6. Несинусоидальные периодические токи и напряжения в линейных цепях

7. Трехфазные электрические цепи

7.1. Получение трехфазной системы ЭДС

7.2.Соотношения между линейными и фазными величинами

7.3.Расчет трехфазных цепей

7.4.Расчет симметричных трехфазных цепей

7.5.Мгновенная и средняя мощность симметричной трехфазной цепи

7.6.Примеры расчета трехфазных цепей

7.7.Крайние случаи несимметрии трехфазных цепей

7.8.Измерение активной мощности в трехфазных цепях

7.9.Образование вращающегося магнитного поля

8. Теория четырехполюсников

8.1.Классификация ЧП

8.2.Общепринятые условные положительные направления токов и напряжений ЧП в зависимости от режимов работы

8.3.Уравнения ЧП

8.4.Матричная форма записи уравнений ЧП

8.5.Сложные ЧП

8.6.Схемы замещения ЧП

8.7.Экспериментальное определение первичных параметров ЧП

8.8.Вторичные параметры симметричного четырехполюсника

8.9.Уравнения симметричного четырехполюсника, записанные через его вторичные параметры

8.10. Вторичные параметры несимметричных ЧП

9. Переходные процессы в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами

9.1.Вводные замечания

9.2.Сущность классического метода расчета переходных процессов

9.3.Законы коммутации

9.4.Переходные процессы в цепях с одним индуктивным накопителем энергии

9.5.Переходные процессы в цепях с одним емкостным накопителем энергии

9.6 Переходные процессы в цепях R, L, С

9.7.Операторный метод расчёта переходных процессов

9.8.Временной метод расчета переходных процессов

9.9.Метод переменных состояния

10. Линейные электрические цепи с распределенными параметрами

10.1. Первичные параметры линии

10.2. Дифференциальные уравнения длинной однородной линии

10.3.Дифференциальные уравнения линии в установившемся синусоидальном режиме

10.4. Решение дифференциальных уравнений линии в установившемся синусоидальном режиме

10.5. Бегущие волны в линии

10.6.Определение постоянных интегрирования в дифференциальных уравнениях линии

10.7. Линия как четырехполюсник

10.8. Линия без искажений

10.9. Линия без потерь

10.10. Переходные процессы в линиях

III. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

11. Нелинейные электрические цепи постоянного тока

11.1. Виды сопротивлений нелинейных элементов

11.2.Методы расчета нелинейных цепей постоянного тока

12. Магнитные цепи при постоянных магнитных потоках

12.1. Основные свойства ферромагнитных материалов

12.2.Основные допущения, принимаемые при расчете магнитных цепей

12.3. Основные соотношения, используемые при расчете магнитных цепей

12.4. Классификация магнитных цепей

12.5. Типы задач расчета магнитных цепей

12.6. Расчет неразветвленных магнитных цепей

12.7. Расчет несимметричных разветвленных магнитных цепей

13. Нелинейные электрические цепи переменного тока

13.1. Потери в стали при переменных магнитных потоках

13.2.Катушка с ферромагнитным сердечником. Форма кривой тока при синусоидальном напряжении

13.3. Трансформатор с ферромагнитным сердечником

13.4. Явление феррорезонанса

13.5.Методы расчета переходных процессов в нелинейных электрических цепях