Teorijske osnove elektrotehnike Demirchyan. Leonid Robertovič Neiman

Predgovor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Uvod. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . jedanaest

DIO I. OSNOVNI POJMOVI I ZAKONI TEORIJE ELEKTROMAGNETSKOG POLJA

I TEORIJE ELEKTRIČNIH I MAGNETSKIH KRUGA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Poglavlje 1. Generalizacija pojmova i zakona elektromagnetskog polja. . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.1. Općenito fizička osnova problemi teorije elektromagnetskog polja i teorije električnih i magnetskih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.2. Napunjeno elementarne čestice i elektromagnetsko polje kao posebne vrste materije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . osamnaest

1.3. Odnos između električnih i magnetskih pojava. Električno i magnetsko polje kao dvije strane jednog elektromagnetskog polja. . . . . . . . . . . . 21

1.4. Komunikacija naboja čestica i tijela s njihovim električnim poljem. Gaussov teorem. . . . . . . . 26 1.5. Polarizacija tvari. električni pomak. Maxwellov postulat. . . . . . . . 29 1.6. Električne struje provođenja, prijenosa i pomaka. . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1.7. Princip kontinuiteta električne struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.8. električni napon. Razlika električnih potencijala.

Elektromotorna sila. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.9. magnetski tok. Princip kontinuiteta magnetskog toka. . . . . . . . . . . . . . 52 1.10. Zakon elektromagnetske indukcije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 1.11. Protočna veza. EMF samoindukcije i međusobne indukcije. Načelo

elektromagnetska inercija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 1.12. Potencijalna i vrtložna električna polja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 1.13. Odnos između magnetskog polja i električne struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1.14. Magnetizacija tvari i jakost magnetskog polja. . . . . . . . . . . . . 69 1.15. Cijeli važeći zakon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 1.16. Osnovne jednadžbe elektromagnetskog polja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Poglavlje 2. Energetske i mehaničke manifestacije električnog i magnetskog polja. . . . . 76

2.1. Energija sustava nabijenih tijela. Distribucija energije u električno polje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

2.2. Energija sustava strujnih krugova s ​​električnim strujama.

Raspodjela energije u magnetskom polju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 2.3. Sile koje djeluju na naelektrizirana tijela. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 2.4. elektromagnetska sila. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Pitanja, vježbe, zadaci za 1. i 2. poglavlje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

1.1. Komunikacija naboja čestica i tijela s njihovim električnim poljem. Gaussov teorem. . . . . . . . 95 1.2. električni pomak. Maxwellov postulat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 1.3. Vrste električne struje i princip neprekidnosti električne struje. . . . 100 1.4. Električni napon i potencijal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 1.5. Magnetska indukcija. Princip kontinuiteta magnetskog toka. . . . . . . . . . 106

4 Sadržaj

1.6. Zakon elektromagnetske indukcije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 1.7. Induktivitet i međusobni induktivitet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 1.8. Potencijalna i vrtložna električna polja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 1.9. Odnos između magnetskog polja i električne struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 1.10. Magnetiziranje tvari i zakon ukupne struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 2.1. Energija sustava nabijenih tijela. Energetski krugovi sa strujama. . . . . . . . . . . . . 120 2.2. Sile koje djeluju na naelektrizirana tijela. elektromagnetska sila. . . . . . . . . . 123

Poglavlje 3. Osnovni pojmovi i zakoni teorije električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . 129 3.1. Električni i magnetski krugovi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 3.2. Elementi električnih krugova. Aktivni i pasivni dijelovi

električni krugovi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.3. Fizičke pojave u električnim krugovima. Krugovi s distribuiranim

parametri. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 3.4. Znanstvene apstrakcije prihvaćene u teoriji električnih krugova,

njihov praktični značaj i granice primjenjivosti.

Lanci s paušalnim parametrima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 3.5. Parametri električnih krugova. Linearni i nelinearni

električni i magnetski krugovi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 3.6. Odnosi napona i struje u osnovnim elementima

strujni krug. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 3.7. Uvjetni pozitivni smjerovi struje i EMF

u elementima kruga i napon na njihovim stezaljkama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 3.8. EMF izvori i izvori struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 3.9. Sheme električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 3.10. Topološki koncepti dijagrama električnog kruga. Shematski grafikon. . . . . . . . . . 153 3.11. Matrica čvorne veze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 3.12. Zakoni električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 3.13. Nodalne jednadžbe za struje u krugu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 3.14. Jednadžbe strujnog kruga. Konturna matrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.15. Jednadžbe za struje u dionicama kruga. Matrica presjeka. . . . . . . . . . . . . . . . 165 3.16. Veze između matrica veza, kontura i presjeka. . . . . . . . . . . . . . . . 168 3.17. Potpuni sustav jednadžbi električnih krugova. Diferencijalne jednadžbe

procesi u lancima s grupiranim parametrima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 3.18. Analiza i sinteza dvije su glavne zadaće teorije električnih krugova. . . . . . 174

DIO II. TEORIJA LINEARNIH ELEKTRIČNIH KRUGA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

Poglavlje 4. Osnovna svojstva i ekvivalentni parametri električnih krugova sa sinusoidnim strujama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

4.1. Sinusoidalni EMF, naponi i struje. Izvori sinusoidnog EMF-a i struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

4.2. Efektivne i prosječne vrijednosti periodičnih EMF, napona i struja. . . 180 4.3. Prikaz sinusoidalne EMF, napona i struja

pomoću rotirajućih vektora. Vektorski dijagrami. . . . . . . . . . . . . . . . 182

4.4. Ravnomjerna sinusna struja u krugu

sa serijskim spojem sekcija r , L è C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 4.5. Ravnomjerna sinusna struja u krugu

S paralelna veza segmenti g, L è C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 4.6. Djelatna, jalova i prividna snaga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 4.7. Trenutne fluktuacije snage i energije u krugu sinusne struje. . . . . 192 4.8. Ekvivalentni parametri složenog AC kruga,

promatrati u cjelini kao dvopol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 4.9. Nadomjesni sklopovi mreže s dva priključka na zadanoj frekvenciji. . . . . . . . . . . . . . . . . 198 4.10. Utjecaj različitih čimbenika na parametre nadomjesnog sklopa. . . . . . . . . . 200

Pitanja, vježbe, zadaci za 3. i 4. poglavlje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

3.1. Elementi električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 3.2. Izvori u električnim krugovima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 3.3. Topološki koncepti dijagrama električnog kruga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 3.4. Kirchhoffovi zakoni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 3.5. Topološke matrice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 3.6. Jednadžbe električnog kruga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 4.1. Karakteristike sinusne EMF, naponi i struje. . . . . . . . . . . . . . . 210 4.2. Vektorski dijagrami. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 4.3. Struja u serijskom i paralelnom krugu

elementi r , L , C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 4.4. Snaga u krugu sinusne struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 4.5. Ekvivalentni parametri kruga koji se smatra mrežom s dva priključka. . . . . . . 221

Poglavlje 5. Metode proračuna električnih krugova s ​​ustaljenim sinusoidnim i istosmjernim strujama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

5.1. Složena metoda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 5.2. Kompleksni otpor i vodljivost. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 5.3. Izrazi Ohmovih i Kirchhoffovih zakona u složenom obliku. . . . . . . . . . . . . . . 229 5.4. Proračun snage složenim naponom i strujom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 5.5. Proračun za serijsku vezu dijelova kruga. . . . . . . . . . . . . . . . . 231 5.6. Proračun za paralelno spajanje dionica kruga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 5.7. Proračun za mješovito spajanje lančanih dijelova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 5.8. O proračunu složenih električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 5.9. Proračun strujnog kruga temeljen na transformaciji trokuta

u ekvivalentnu vezu zvijezda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 5.10. Pretvorba EMF i izvora struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 5.11. Metoda struje petlje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 5.12. Metoda čvornih naprezanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 5.13. Metoda presjeka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 5.14. Metoda mješovitih količina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 5.15. Princip superpozicije i metoda proračuna sklopa na temelju njega. . . . . . . . . . . . 263 5.16. Načelo reciprociteta i na njemu zasnovana metoda izračunavanja lanca. . . . . . . . . . . . 265 5.17. Metoda ekvivalentnog generatora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

6 Sadržaj

5.18. Proračun krugova uz prisutnost međusobne indukcije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 5.19. Transformatori s linearnim karakteristikama.

Idealan transformator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 5.20. Strujni krugovi povezani kroz električno polje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 5.21. Bilanca snaga u složenom strujnom krugu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 5.22. Proračun složenih sklopova sa DC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 5.23. Problemi proračuna ustaljenih režima

složeni električni krugovi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 5.24. Topološke metode za proračun sklopova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

Pitanja, vježbe, zadaci za 5. poglavlje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

5.1. Složena metoda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 5.2. Metode proračuna složenih električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 5.3. Proračun električnih krugova uz prisutnost međusobne indukcije. . . . . . . . . . . . . 298

Poglavlje 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

6.1. Pojam rezonantnih i frekvencijskih karakteristika u električnim krugovima. . . 302 6.2. Rezonancija u slučaju serijskog spajanja sekcija r, L, C. . . . . . . . . . 302 6.3. Frekvencijski odziv serijskog kruga

iscrtava r, L, C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 6.4. Rezonancija s paralelnim spojem sekcija g, L, C. . . . . . . . . . . . . . . . . 307 6.5. Frekvencijski odziv paralelnog kruga

plohe g, L, C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 6.6. Frekvencijske karakteristike sklopova koji sadrže samo

reaktivni elementi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 6.7. Frekvencijske karakteristike sklopova u općem slučaju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 6.8. Rezonancija u induktivno spregnutim krugovima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 6.9. Praktični značaj pojave rezonancije u električnim krugovima. . . . . . . . . . 318

Poglavlje 7. Proračun trofaznih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

7.1. Polifazni krugovi i sustavi i njihova klasifikacija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 7.2. Proračun trofaznog kruga u općem slučaju neuravnoteženog EMF-a

i lančane asimetrije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 7.3. Dobivanje okretnog magnetskog polja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 7.4. Dekompozicija neuravnoteženih trofaznih sustava

na simetrične komponente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 7.5. O primjeni metode simetričnih komponenti

na proračun trofaznih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

Poglavlje 8. Proračun električnih krugova s ​​nesinusoidnim periodičkim EMF-om, naponima i strujama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

8.1. Metoda proračuna trenutnih ustaljenih napona i struja u linearnim električnim krugovima pod djelovanjem periodičke nesinusoidalne EMF. . . . 335

8.2. Ovisnost oblika krivulje struje o prirodi strujnog kruga

s nesinusnim naponom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 8.3. Radne periodične nesinusne struje, naponi i EMF. . . . 340

8.4. Djelatna snaga pri periodičkim nesinusnim strujama i naponima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

8.5. Značajke ponašanja viših harmonika u trofaznim krugovima. . . . . . . . . . . . . 343 8.6. O sastavu viših harmonika u prisutnosti simetrije

valni oblici struje ili napona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 8.7. Predstavljanje Fourierovog reda u složenom obliku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 8.8. Otkucaji vibracija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 8.9. modulirane vibracije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

Pitanja, zadaci i vježbe za 6., 7. i 8. poglavlje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

6.1. Rezonancija u serijskom spoju elemenata r, L, C. . . . . . . . . . . . . 352 6.2. Rezonancija s paralelnim spojem elemenata g, L, C. . . . . . . . . . . . . . . . 353 6.3. Rezonancija u krugovima s reaktivnim elementima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 6.4. Frekvencijske karakteristike električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 6.5. Rezonancija u električnim krugovima proizvoljnog tipa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 7.1. Klasifikacija višefaznih strujnih krugova i sustava. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 7.2. Proračun trofaznih električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 7.3. Rotirajuće magnetsko polje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 7.4. Metoda simetričnih komponenti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 8.1. Proračun električnih krugova s ​​periodikom

nesinusoidni naponi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 8.2. Oblik strujnih krivulja u električnom krugu

s nesinusnim naponom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 8.3. Efektivne vrijednosti periodičkih

nesinusne vrijednosti. djelatna snaga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 8.4. Viši harmonici u trofaznim krugovima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

Odgovaranje na pitanja, rješavanje zadataka i zadataka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

1.1. Komunikacija naboja čestica i tijela s njihovim električnim poljem. Gaussov teorem. . . . . . . 371 1.2. električni pomak. Maxwellov postulat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 1.3. Vrste električne struje i princip neprekidnosti električne struje. . . . 375 1.4. Električni napon i potencijal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 1.5. Magnetska indukcija. Princip kontinuiteta magnetskog toka. . . . . . . . . . 380 1.6. Zakon elektromagnetske indukcije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 1.7. Induktivitet i međusobni induktivitet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 1.8. Potencijalna i vrtložna električna polja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 1.9. Odnos između magnetskog polja i električne struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 1.10. Magnetiziranje tvari i zakon ukupne struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 2.1. Energija sustava nabijenih tijela. Energetski krugovi sa strujama. . . . . . . . . . . . . 389 2.1. Sile koje djeluju na naelektrizirana tijela. elektromagnetske sile. . . . . . . . . . 391 3.1. Elementi električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 3.2. Izvori u električnim krugovima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 3.3. Topološki koncepti dijagrama električnog kruga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 3.4. Kirchhoffovi zakoni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 3.5. Topološke matrice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

8 Sadržaj

3.6. Jednadžbe električnog kruga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 4.1. Karakteristike sinusne EMF, naponi i struje. . . . . . . . . . . . . . . 400 4.2. Vektorski dijagrami. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 4.3. Struja u serijskom i paralelnom krugu

elementi r , L , C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 4.4. Snaga u krugu sinusne struje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 4.5. Ekvivalentni parametri kruga koji se smatra mrežom s dva priključka. . . . . . . 405 5.1. Složena metoda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 5.2. Metode proračuna složenih električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 5.3. Proračun električnih krugova uz prisutnost međusobne indukcije. . . . . . . . . . . . . 422 6.1. Rezonancija u serijskom spoju elemenata r, L, C. . . . . . . . . . . . . . 424 6.2. Rezonancija s paralelnim spojem elemenata g, L, C. . . . . . . . . . . . . . . . 426 6.3. Rezonancija u krugovima s reaktivnim elementima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 6.4. Frekvencijske karakteristike električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 6.5. Rezonancija u električnim krugovima proizvoljnog tipa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 7.1. Klasifikacija višefaznih strujnih krugova i sustava. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 7.2. Proračun trofaznih električnih krugova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 7.3. Rotirajuće magnetsko polje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 7.4. Metoda simetričnih komponenti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 8.1. Proračun električnih krugova s ​​periodikom

nesinusoidni naponi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 8.2. Oblik strujnih krivulja u električnom krugu

s nesinusnim naponom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 8.3. Efektivne vrijednosti periodičkih

nesinusne vrijednosti. djelatna snaga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 8.4. Viši harmonici u trofaznim krugovima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

Abecedno kazalo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

Predgovor

Kolegij "Teorijske osnove elektrotehnike" u nas je postao tijekom cijelog 20. stoljeća. u uvjetima intenzivnog razvoja industrije, kao i velike proizvodnje, transformacije, prijenosa i širenja područja primjene energije elektromagnetskog polja. U Lenjingradu su ga stvorili i razvili redovni članovi Akademije znanosti SSSR-a V. F. Mitkevič, L. R. Neiman i profesor P. L. Kalantarov. Nakon Velikog Domovinskog rata stvorili su i 1948. objavili jedinstveni udžbenik posebno za tečaj TOE, koji je postao vodeći u SSSR-u. Ovaj je udžbenik preveden i objavljen u mnogim zemljama i odigrao je odlučujuću ulogu u stvaranju vlastitih škola TOE u njima. Godine 1966. razvoj predmeta TOE odražen je u novom udžbeniku koji su izradili L. R. Neiman i njegov učenik K. S. Demirchyan. Ovaj udžbenik o predmetu TOE izlazi 20 godina nakon posljednjeg, trećeg izdanja.

Početni program rada za pripremu četvrtog izdanja morao je biti promijenjen nakon događaja iz 1991. godine i naknadne kvalitativne promjene ekonomskih i organizacijskih temelja motivacije za obuku znanstvenog i inženjerskog kadra u Rusiji. U proteklih 20 godina tehnička sredstva računalstva i njihova dostupnost također su se značajno promijenile. Značajno povećao ulogu informacijske tehnologije u procesu učenja i profesionalna djelatnost. NA novi udžbenik Također sam morao uvesti prilagodbe koje se odnose na smanjenje sati izravne komunikacije studenata i nastavnika u razredu i povećanje udjela predmeta koji se samostalno svladavaju. U tom smislu udžbenik je dopunjen dijelovima koji omogućuju njegovu samostalnu izradu. N. V. Korovkin i V. L. Chechurin razvili su i uključili u udžbenik nove odjeljke, pitanja, smjernice, knjigu problema i primjere rješavanja najtipičnijih problema.

Stoljetno iskustvo u podučavanju TOE kolegija u SSSR-u i Rusiji pokazuje da početna orijentacija kolegija na primat razumijevanja značajki elektromagnetskih procesa u određenom uređaju koji se razmatra u odnosu na formalne metode izračuna postaje sve važnija. Razvoj mogućnosti računala i njihovog softvera danas i u budućnosti takav je da proučavanje računalnih metoda za njihov razvoj i razvoj prestaje biti prioritet. Do izražaja dolazi potreba razumijevanja suštine proučavanih pojava i metodoloških osnova standardnih programskih alata za ocjenu pouzdanosti dobivenih numeričkih i grafičkih podataka i njihove korespondencije stvarnim značajkama proračunatog uređaja ili pojave. Jedna od najvažnijih zadaća predloženog udžbenika je stvoriti kod čitatelja sposobnost i naviku da pronikne u bit fizikalnih pojava koje se događaju u sustavu ili uređaju koji se proučava.

10 Predgovor

SSSR, ali iu mnogim zemljama u kojima se ovaj predmet pojavio, zahvaljujući njegovim radovima i udžbenicima. Ja i moji studenti V. L. Chechurin i N. V. Korovkin dobili smo časnu i tešku zadaću da budemo dostojni nastaviti tradiciju koju su tijekom TOE postavili njegovi osnivači - voditelji odjela TOE Lenjingradskog politehničkog instituta, akademici Akademije znanosti SSSR-a Vladimir Fedorovich Mitkevich, Leonid Robertovich Neiman i profesor Pavel Lazarevich Kalantarov.

Autori smatraju da je njihova dužnost, prije svega, zahvaliti profesoru I. F. Kuznetsovu za njegov veliki rad na uređivanju ovog udžbenika, voditelju odjela za TOE Državnog politehničkog sveučilišta u Sankt Peterburgu, profesoru Instituta V. N., dopisnom članu Ruske federacije. Akademije znanosti P. A. Butyrin i profesor V. G. Mironov, koji su pomogli u izdavanju udžbenika.

Autori su zahvalni izvanrednoj profesorici E. E. Selini i višoj predavačici T. I. Korolevoj na pomoći u izradi pitanja, vježbi i zadataka. Pomoć studenata poslijediplomskog studija A. S. Adalev, Yu. Autori su zahvalni kandidatu tehničkih znanosti A. N. Modulinu i inženjeru V. A. Kuzmini na njihovoj neprocjenjivoj pomoći u pripremi rukopisa za objavljivanje, kao i izvanrednom profesoru R. P. na raspravi o novim dijelovima udžbenika na temelju onih korištenih u ovom izdanju. metodološki razvoj odjelima.

Dovršenju i oblikovanju izdanja ovog udžbenika presudno je pridonio financijska pomoć RFBR.

Redoviti član akademija znanosti SSSR-a i Rusije K. S. Demirchyan

Uvod

Teorijska elektrotehnika u Rusiji i SSSR-u razvila se na temelju spoznaje materijalnosti elektromagnetskog polja i važnosti razumijevanja slike tijeka razmatranih fizikalnih procesa za njihovu praktičnu upotrebu i opis u obliku matematičkih modela. Razvoj ove škole tijekom 20. stoljeća ističe se razvojem dostignuća u poljima, uglavnom, fizike elektromagnetskih pojava i primijenjene matematike. Praktična nedjeljivost proučavanja fizikalnih pojava, razvoj modela tih pojava i rješavanje primijenjenih problema povezanih s proračunom proučavanih fizikalnih veličina treba se smatrati karakterističnim za ovo razdoblje za znanstvenike u Rusiji i SSSR-u.

Prvi radovi na području električne energije u Rusiji pripadaju briljantnom ruskom znanstveniku akademiku M. V. Lomonosovu. M. V. Lomonosov, koji je stvorio mnoga izvanredna djela u različitim područjima znanosti, posvetio je veliki broj radova proučavanju elektriciteta. U svojim je teorijskim studijama iznio odredbe koje su bile daleko ispred njegove epohe i postavljao probleme iznimne dubine. Tako je na njegov prijedlog 1755. godine Akademija znanosti postavila zadatak "pronalaženja pravog uzroka električne sile i sastavljanja njezine točne teorije" kao konkurentsku temu za nagradu.

Suvremenik M. V. Lomonosova bio je ruski akademik F. Epinus. Pripada mu prioritet otkrića termoelektričnih pojava i fenomena elektrostatske indukcije. Posebno je zapažen izvještaj koji je napravio 1758. godine na Akademiji znanosti na temu "Govor o odnosu električne sile i magnetizma".

Trenutačno smo svjesni da postoji neraskidiva veza između električnih i magnetskih pojava, a ova odredba je temelj moderna nastava o elektromagnetskim pojavama. Međutim, znanstvena misao došla je do takvog uvjerenja tek kao rezultat dugotrajne akumulacije eksperimentalnih činjenica, a dugo su se vremena električni fenomeni i magnetski fenomeni smatrali neovisnima, međusobno nepovezanima. Gilbertov prvi detaljni znanstveni rad o magnetskim i električnim fenomenima objavljen je 1600. godine. Međutim, u tom je radu Gilbert došao do pogrešnog zaključka da električni i magnetski fenomeni nemaju međusobne veze.

Sličnost između mehaničkog međudjelovanja električki nabijenih tijela i mehaničkog međudjelovanja polova magneta prirodno je dovela do pokušaja jednakog objašnjenja ovih pojava. Pojavila se ideja da su pozitivne i negativne magnetske mase raspoređene na krajevima magneta i koje su uzrok magnetske interakcije. Međutim, takva pretpostavka, kao što sada znamo, ne odgovara fizičkoj prirodi magnetskih pojava. Nastala je povijesno po analogiji s idejom o pozitivnom i negativnom elektricitetu, što odgovara fizičkoj biti električnih pojava. Prema suvremenim konceptima, električni

12 Uvod

nebo naboj bilo kojeg tijela tvori skup naboja koji su u neprekidnom gibanju pozitivno ili negativno nabijenih elementarnih čestica - protona, elektrona itd.

Kvantitativne odnose koji karakteriziraju mehaničke interakcije električki nabijenih tijela i mehaničke interakcije magnetskih masa polova magneta prvi je objavio Coulomb 1785. godine. Ali već je Coulomb upozorio na bitnu razliku između magnetskih masa i električnih naboja.

Razlika proizlazi iz sljedećih jednostavnih eksperimenata. Lako uspijevamo razdvojiti pozitivne i negativne električne naboje jedne od drugih, ali nikada i ni pod kakvim okolnostima ne možemo napraviti eksperiment kojim bi se pozitivne i negativne magnetske mase odvojile jedna od druge. S tim u vezi, Coulomb je sugerirao da se pojedinačni mali volumenski elementi magneta, kada se magnetiziraju, pretvaraju u male magnete i da se samo unutar takvih volumenskih elemenata pozitivne magnetske mase pomiču u jednom smjeru, a negativne u suprotnom smjeru.

Međutim, ako su pozitivna i negativna magnetska masa neovisno postojale unutar elementarnih magneta, tada bi se još uvijek moglo nadati nekom eksperimentu u kojem bi se izvršilo izravno djelovanje na te elementarne magnete, kako bi se odvojila negativna masa od pozitivne, kao što, djelujući na molekulu s ukupnim električnim nabojem jednakim nuli, uspijevamo je razdvojiti na negativno i pozitivno nabijene čestice - ione tzv. Ali čak ni u elementarnim procesima nikada se ne nalaze odvojeno postojeće pozitivne i negativne magnetske mase.

Otkrivanje stvarne prirode magnetskih fenomena datira s početka pretprošlog stoljeća. To je razdoblje obilježeno nizom izvanrednih otkrića koja su uspostavila najužu vezu između električnih i magnetskih pojava.

 1820 Oersted je napravio pokuse u kojima je otkrio mehanički učinak električne struje na magnetsku iglu.

 Godine 1820. Ampère je pokazao da je solenoid sa strujom sličan po svom djelovanju magnetu, te je sugerirao da su za permanentni magnet stvarni uzrok nastanka magnetskih djelovanja također električne struje koje se zatvaraju duž nekih elementarnih krugova unutar tijela magneta. Ove su ideje našle konkretan izraz u modernim konceptima, prema kojima je magnetsko polje trajnog magneta posljedica elementarnih električnih struja koje postoje u supstanci magneta i ekvivalentne su magnetskim momentima elementarnih čestica koje tvore tvar. . Konkretno, ove elementarne struje rezultat su rotacije elektrona oko svoje osi, kao i rotacije elektrona u orbitama u atomima.

Dakle, dolazimo do zaključka da magnetske mase zapravo ne postoje.

Sve gore navedene studije utvrdile su najvažniji stav da je kretanje električki nabijenih čestica i tijela uvijek popraćeno

4.1. Sinusoidalni EMF, naponi i struje. Izvori sinusoidnog EMF-a i struje
4.2. Efektivne i prosječne vrijednosti periodičnih EMF, napona i struja
4.3. Prikaz sinusoidnog EMF-a, napona i struja pomoću rotirajućih vektora. Vektorske karte
4.4. Ravnomjerna sinusna struja u krugu sa serijskim spojem sekcija r, L i C
4.5. Ravnomjerna sinusna struja u krugu s paralelnim spojem sekcija g, L i C
4.6. Djelatna, jalova i prividna snaga
4.7. Trenutne fluktuacije snage i energije u krugu sinusne struje
4.8. Ekvivalentni parametri složenog kruga izmjenične struje, promatranog kao cjelina kao mreža s dva priključka
4.9. Nadomjesni sklopovi mreže s dva priključka na zadanoj frekvenciji
4.10. Utjecaj različitih čimbenika na parametre nadomjesnog sklopa

3.1. Elementi električnih krugova


3.4. Kirchhoffovi zakoni
3.5. Topološke matrice


4.2. Vektorske karte
r, L, C

5.1. Složena metoda
5.2. Kompleksni otpor i vodljivost
5.3. Izrazi Ohmovih i Kirchhoffovih zakona u složenom obliku
5.4. Proračun snage složenim naponom i strujom
5.5. Proračun za serijsku vezu dijelova kruga
5.6. Proračun za paralelno spajanje dionica kruga
5.7. Proračun za mješovito spajanje dionica kruga
5.8. O proračunu složenih električnih krugova
5.9. Proračun strujnog kruga na temelju pretvaranja spoja u trokut u ekvivalentni spoj u zvijezdu
5.10. Pretvorba EMF i izvora struje
5.11. Metoda struje petlje
5.12. Metoda nodalnog naprezanja
5.13. Metoda presjeka
5.14. Metoda mješovite vrijednosti
5.15. Princip superpozicije i na njemu zasnovana metoda proračuna sklopa
5.16. Načelo reciprociteta i na njemu zasnovana metoda lančanog izračuna
5.17. Metoda ekvivalentnog generatora
5.18. Proračun krugova uz prisutnost međusobne indukcije
5.19. Transformatori s linearnim karakteristikama. Idealan transformator
5.20. Strujni krugovi povezani kroz električno polje
5.21. Bilanca snaga u složenom strujnom krugu
5.22. Proračun složenih strujnih krugova s ​​istosmjernom strujom
5.23. Problemi proračuna stacionarnih režima složenih električnih krugova
5.24. Topološke metode za proračun sklopova

5.1. Složena metoda

6.1. Pojam rezonantnih i frekvencijskih karakteristika u električnim krugovima
6.2. Rezonancija u slučaju serijskog povezivanja odjeljaka r, L, C
6.3. Frekvencijske karakteristike kruga sa serijskim spojem sekcija r, L, C
6.4. Rezonancija s paralelnim spajanjem sekcija g, L, C
6.5. Frekvencijske karakteristike kola s paralelnim spojem sekcija g, L, C
6.6. Frekvencijske karakteristike sklopova koji sadrže samo reaktivne elemente
6.7. Frekvencijske karakteristike sklopova u općem slučaju
6.8. Rezonancija u induktivno spregnutim krugovima
6.9. Praktični značaj pojave rezonancije u električnim krugovima

7.1. Polifazni krugovi i sustavi i njihova klasifikacija
7.2. Proračun trofaznog kruga u općem slučaju neuravnoteženosti EMF i neuravnoteženosti strujnog kruga
7.3. Dobivanje okretnog magnetskog polja
7.4. Dekompozicija neuravnoteženih trofaznih sustava na simetrične komponente
7.5. O primjeni metode simetričnih komponenti za proračun trofaznih strujnih krugova

8.1. Metoda za proračun trenutnih stacionarnih napona i struja u linearnim električnim krugovima pod djelovanjem periodičke nesinusne EMF
8.2. Ovisnost oblika krivulje struje o prirodi kruga pri nesinusoidnom naponu
8.3. Radne periodične nesinusne struje, naponi i EMF
8.4. Djelatna snaga pri periodičkim nesinusnim strujama i naponima
8.5. Značajke ponašanja viših harmonika u trofaznim krugovima
8.6. O sastavu viših harmonika u prisutnosti simetrije oblika krivulja struje ili napona
8.7. Predstavljanje Fourierovog reda u složenom obliku
8.8. Otkucaji vibracija
8.9. Modulirane oscilacije

6.1. Rezonancija kada su elementi spojeni u seriju r, L, C
g, L, C

1.1. Komunikacija naboja čestica i tijela s njihovim električnim poljem. Gaussov teorem
1.2. električni pomak. Maxwellov postulat
1.3. Vrste električne struje i princip neprekidnosti električne struje
1.4. Električni napon i potencijal
1.5. Magnetska indukcija. Princip kontinuiteta magnetskog toka
1.6. Zakon elektromagnetske indukcije
1.7. Induktivitet i međusobni induktivitet
1.8. Potencijalna i vrtložna električna polja
1.9. Veza magnetskog polja s električnom strujom
1.10. Magnetiziranje tvari i zakon ukupne struje
2.1. Energija sustava nabijenih tijela. Energija krugova sa strujama
2.2. Sile koje djeluju na naelektrizirana tijela. Elektromagnetske sile
3.1. Elementi električnih krugova
3.2. Izvori u električnim krugovima
3.3. Topološki koncepti dijagrama električnog kruga
3.4. Kirchhoffovi zakoni
3.5. Topološke matrice
3.6. Jednadžbe električnog kruga
4.1. Karakteristike sinusne EMF, naponi i struje
4.2. Vektorske karte
4.3. Struja u krugu sa serijskim i paralelnim spojem elemenata r, L, C
4.4. Snaga u krugu sinusne struje
4.5. Ekvivalentni parametri kruga koji se smatra mrežom s dva priključka
5.1. Složena metoda
5.2. Metode proračuna složenih električnih krugova
5.3. Proračun električnih krugova uz prisutnost međusobne indukcije
6.1. Rezonancija kada su elementi spojeni u seriju r, L, C
6.2. Rezonancija kada su elementi paralelno spojeni g, L, C
6.3. Rezonancija u krugovima s reaktivnim elementima
6.4. Frekvencijske karakteristike električnih krugova
6.5. Rezonancija u električnim krugovima proizvoljnog tipa
7.1. Klasifikacija višefaznih strujnih krugova i sustava
7.2. Proračun trofaznih električnih krugova
7.3. Rotirajuće magnetsko polje
7.4. Metoda simetrične komponente
8.1. Proračun električnih krugova na periodičke nesinusne napone
8.2. Oblik krivulja struje u električnom krugu pri nesinusoidnom naponu
8.3. Efektivne vrijednosti periodičnih nesinusoidnih veličina. Aktivna snaga
8.4. Viši harmonici u trofaznim krugovima

Kolegij "Teorijske osnove elektrotehnike" u našoj zemlji postao je tijekom cijelog XX. stoljeća. u uvjetima intenzivnog razvoja industrije, kao i velike proizvodnje, transformacije, prijenosa i širenja područja primjene energije elektromagnetskog polja.

Opće fizikalne osnove za probleme teorije elektromagnetskog polja i teorije električnih i magnetskih krugova.
Elektromagnetsko polje je glavni fizikalni agens koji se široko koristi u tehničkim i fizičkim uređajima za prijenos i pretvorbu energije ili signala. Procesi povezani s elektromagnetskim poljem karakteriziraju to što zahtijevaju opis elektromagnetskog polja u vremenu i prostoru. To predodređuje potrebu za razvojem metoda teorije elektromagnetskog polja. Složena priroda opisa elektromagnetskih pojava u određenim uređajima zahtijeva pronalaženje načina za proračun tih procesa, uglavnom ovisno o vremenu, što je povezano s razvojem teorije električnih krugova.

Izdvajajući pojedine uređaje u kojima se očituju pojedine značajke elektromagnetskog polja kao elemente električnih krugova, dobivamo priliku koristiti teoriju električnih krugova za stvaranje novih složenih uređaja i uređaja koji obavljaju određene funkcije. Teorija električnih krugova dobila je iznimno veliki razvoj upravo zbog činjenice da omogućuje pojednostavljenje proračuna elektromagnetskih procesa. Istovremeno, ova pojednostavljenja u osnovi sadrže niz pretpostavki i pretpostavki koje je potrebno razumjeti i vrednovati, za što je potrebno jasno poznavanje osnovnih fizikalnih zakona elektromagnetskih pojava i njihovih širokih generalizacija.

Sadržaj.
DIO I. OSNOVNI POJMOVI I ZAKONI TEORIJE ELEKTROMAGNETSKOG POLJA I TEORIJE ELEKTRIČNIH I MAGNETSKIH KRUGA.
Poglavlje 1. Generalizacija pojmova i zakona elektromagnetskog polja.
Poglavlje 2. Energetske i mehaničke manifestacije električnog i magnetskog polja.
Poglavlje 3. Osnovni pojmovi i zakoni teorije električnih krugova.
DIO II. TEORIJA LINEARNIH ELEKTRIČNIH KRUGA.
Poglavlje 4. Osnovna svojstva i ekvivalentni parametri električnih krugova.
Poglavlje 5. Metode proračuna električnih krugova s ​​ustaljenim sinusoidnim i istosmjernim strujama.
Poglavlje 6
Poglavlje 7. Proračun trofaznih krugova.
Poglavlje 8. Proračun električnih krugova s ​​nesinusoidnim periodičkim EMF-om, naponima i strujama.

Besplatno preuzimanje e-knjiga u prikladnom formatu, gledajte i čitajte:
Preuzmite knjigu Teorijske osnove elektrotehnike, svezak 1, Demirchyan K.S., Neiman L.R., Korovkin N.V., Chechurin V.L., 2004. - fileskachat.com, brzo i besplatno preuzimanje.

Preuzmite pdf
U nastavku možete kupiti ovu knjigu po najboljoj sniženoj cijeni s dostavom u cijeloj Rusiji.

Teorijske osnove elektrotehnike: U 3 sveska.Udžbenik za sveuč. Svezak 1. - 4. izd. / K.S. Demirchyan, L.R. Neiman, N.V. Korovkin, V.L. Čečurin. - St. Petersburg: Peter, 2003. - 463 str.: ilustr.

Prvi svezak sažima osnovne podatke o elektromagnetskim pojavama i formulira temeljne pojmove i zakone teorije električnih i magnetskih krugova. Svojstva su opisana linearni električni krugovi; dane su metode za proračun stacionarnih procesa u električnim krugovima; razmatra rezonantne pojave u krugovima i pitanja analize trofazni krugovi.

Udžbenik sadrži dijelove koji pomažu samostalno proučavanje složena teorijska građa. Sve cjeline popraćene su pitanjima, vježbama i zadacima. Većina njih ima odgovore i rješenja.

Udžbenik je namijenjen studentima viših tehničkih obrazovne ustanove, prvenstveno u elektro i elektroprivredi.

O strukturi udžbenika

Dobro " Teorijske osnove elektrotehnike» uključuje četiri dijela. Prva, relativno kratka, pod nazivom „Temeljni pojmovi i zakoni i teorije”, sadrži generalizacije pojmova i zakona iz područja elektromagnetskih pojava te razvoj formulacija i definicija temeljnih pojmova i zakona teorije električni i magnetski krugovi. Ovaj dio, koji povezuje tečajeve fizike i teorijske osnove elektrotehnike, istodobno kod čitatelja formira ispravne fizikalne ideje o procesima koji se odvijaju u električni i magnetski krugovi i u elektromagnetska polja. Također pomaže boljem razumijevanju matematičkih formulacija i metoda rješavanja problema predstavljenih u narednim dijelovima tečaja.

Drugi i najveći dio kolegija pod nazivom "" sadrži konzistentan prikaz ove teorije popraćen značajnim brojem primjera. Ovdje su glavna svojstva linearni električni krugovi te različiti pristupi proračunu stacionarnih i prijelaznih procesa u takvim krugovima. Glavna pozornost posvećena je metodama analize koje omogućuju izračunavanje karakteristika elektromagnetskih procesa u električnim krugovima, čija je struktura i parametri poznati. Istodobno se razmatraju i glavni pristupi problemima sinteze i dijagnostike sklopova, čija relevantnost u današnje vrijeme raste. Primjena metoda ovih odjeljaka udžbenika omogućuje vam stvaranje električnih krugova s ​​unaprijed određenim svojstvima, kao i određivanje parametara ili dijagnosticiranje stanja stvarnih uređaja.

Treći dio tečaja nosi naziv " Teorija nelinearnih električnih i magnetskih krugova". Određuje svojstva nelinearni električni i magnetski krugovi i metode proračuna procesa koji se u njima odvijaju. Parametri nelinearnih sklopova ovise o struji, naponu ili magnetskom toku, što dovodi do značajnog kompliciranja matematičkih modela nelinearnih elemenata i metoda za analizu procesa u nelinearni sklopovi. Međutim, ova su pitanja od velike važnosti zbog raširene uporabe elemenata sklopa s nelinearnim karakteristikama u modernim uređajima.

Posljednji, četvrti dio je "". Mnogi električni problemi ne mogu se u potpunosti riješiti teorija sklopova i treba ga riješiti pomoću metoda teorija elektromagnetskog polja. Prije svega, ove metode su potrebne za izračun najvažnijih elektromagnetski parametri električni uređaji, kao što su induktivitet, kapacitet, otpor, čime, međutim, ni izdaleka nije iscrpljen opseg njihove primjene. Bez upotrebe modernim metodama teorija elektromagnetskog polja nemoguće je razmatrati pitanja zračenja i širenja elektromagnetskih valova u svemiru, gubitke u snažnim energetskim uređajima, stvaranje i korištenje uređaja s jakim električnim ili magnetskim poljima itd.

Prisutnost u udžbeniku prvog dijela "Osnovni pojmovi i zakoni teorija elektromagnetizma polja i teorije električni i magnetski krugovi”, omogućuje početak razmatranja teorije elektromagnetsko polje iz općih jednadžbi, što nam omogućuje da detaljno razmotrimo pristupe rješavanju problema teorije elektromagnetsko polje te primjere njihova rješavanja u ograničenom obimu udžbenika.

Udžbenik ima kontinuiranu numeraciju poglavlja. U prvom svesku udžbenika nalazi se 1. dio „Temeljni pojmovi i zakoni teorija elektromagnetskog polja i teorija električni i magnetski krugovi” (poglavlja 1-3) i početak 2. dijela “ Teorija linearnih električnih krugova"(poglavlja 3-8), u drugom tomu - kraj 2. dijela" Teorija linearnih električnih krugova" (poglavlja 9-18), kao i dio 3 " Teorija nelinearnih električnih krugova"(poglavlja 19-22), u trećem tomu - 4. dio" Teorija elektromagnetskog polja» (poglavlja 23-30). Četvrti svezak sadrži pitanja, vježbe i zadatke za sve dijelove kolegija, kao i skup računskih zadataka za cijeli kolegij s smjernice za njihovu provedbu. Također sadrži odgovore na pitanja, rješenja vježbi i zadataka. Download Teorijske osnove elektrotehnike: U 3 sveska Udžbenik za sveučilišta. Svezak 1. - 4. izd. / K.S. Demirchyan, L.R. Neiman, N.V. Korovkin, V.L. Čečurin. - St. Petersburg: Peter, 2003

Predgovor

Uvod

DIO I Osnovni pojmovi i zakoni teorije elektromagnetskog polja i teorije električnih i magnetskih krugova

Poglavlje 1 Generalizacija pojmova i zakona elektromagnetskog polja

1.1. Opće fizikalne osnove problematike teorije elektromagnetskog polja i teorije električnih i magnetskih krugova

1.2. Nabijene elementarne čestice i elektromagnetsko polje kao posebne vrste tvari

1.3. Odnos između električnih i magnetskih pojava. Električno i magnetsko polje kao dvije strane jednog elektromagnetskog polja

1.4. Komunikacija naboja čestica i tijela s njihovim električnim poljem. Gaussov teorem

1.5. Polarizacija tvari. električni pomak. Maxwellov postulat

1.6. Električne struje provođenja, prijenosa i pomaka

1.7. Princip kontinuiteta električne struje

1.8. električni napon. Razlika električnih potencijala. Elektromotorna sila

1.9. magnetski tok. Princip kontinuiteta magnetskog toka

1.10. Zakon elektromagnetske indukcije

1.11. Protočna veza. EMF samoindukcije i međusobne indukcije. Princip elektromagnetske inercije

1.12. Potencijalna i vrtložna električna polja

1.13. Veza magnetskog polja s električnom strujom

1.14. Magnetizacija tvari i jakost magnetskog polja

1.15. Cijeli važeći zakon

1.16. Osnovne jednadžbe elektromagnetskog polja

2. Poglavlje Energetske i mehaničke manifestacije električnog i magnetskog polja

2.1. Energija sustava nabijenih tijela. Raspodjela energije u električnom polju

2.2. Energija sustava strujnih krugova s ​​električnim strujama. Distribucija energije u magnetskom polju

2.3. Sile koje djeluju na naelektrizirana tijela

2.4. elektromagnetska sila

Pitanja, vježbe, zadaci za 1. i 2. poglavlje

2.2. Sile koje djeluju na naelektrizirana tijela. elektromagnetska sila

Poglavlje 3 Osnovni pojmovi i zakoni teorije električnih krugova

3.1. Električni i magnetski krugovi

3.2. Elementi električnih krugova. Aktivni i pasivni dijelovi električnih krugova

3.3. Fizičke pojave u električnim krugovima. Sklopovi s raspodijeljenim parametrima

3.4. Znanstvene apstrakcije prihvaćene u teoriji električnih krugova, njihov praktični značaj i granice primjenjivosti. Lumped sklopovi

3.5. Parametri električnih krugova. Linearni i nelinearni električni i magnetski krugovi

3.6. Odnosi između napona i struje u glavnim elementima električnog kruga

3.7. Uvjetni pozitivni smjerovi struje i EMF u elementima kruga i napon na njihovim stezaljkama

3.8. EMF izvori i izvori struje

3.9. Dijagrami strujnih krugova

3.10. Topološki koncepti dijagrama električnog kruga. Shematski grafikon

3.11. Matrica čvorne veze

3.12. Zakoni električnih krugova

3.13. Nodalne jednadžbe za struje u krugu

3.14. Jednadžbe strujnog kruga. Konturna matrica

3.15. Jednadžbe za struje u dionicama kruga. Matrica presjeka

3.16. Veze između matrica veza, kontura i presjeka

3.17. Potpuni sustav jednadžbi električnih krugova. Diferencijalne jednadžbe procesa u krugovima sa skupljenim parametrima

3.18. Analiza i sinteza dvije su glavne zadaće teorije električnih krugova

DIO II Teorija linearnih električnih krugova

Poglavlje 4 Osnovna svojstva i ekvivalentni parametri električnih krugova sa sinusoidnim strujama

4.1. Sinusoidalni EMF, naponi i struje. Izvori sinusoidnog EMF-a i struje

4.2. Efektivne i prosječne vrijednosti periodičnih EMF, napona i struja

4.3. Prikaz sinusoidnog EMF-a, napona i struja pomoću rotirajućih vektora. Vektorske karte

4.4. Ravnomjerna sinusna struja u krugu sa serijskim spojem sekcija r, L i C

4.5. Ravnomjerna sinusna struja u krugu s paralelnim spojem sekcija g, L i C

4.6. Djelatna, jalova i prividna snaga

4.7. Trenutne fluktuacije snage i energije u krugu sinusne struje

4.8. Ekvivalentni parametri složenog kruga izmjenične struje, promatranog kao cjelina kao mreža s dva priključka

4.9. Nadomjesni sklopovi mreže s dva priključka na zadanoj frekvenciji

4.10. Utjecaj različitih čimbenika na parametre nadomjesnog sklopa

Pitanja, vježbe, zadaci za 3. i 4. poglavlje

3.4. Kirchhoffovi zakoni

3.5. Topološke matrice

4.2. Vektorske karte

5. poglavlje Metode proračuna električnih krugova pri ustaljenim sinusnim i istosmjernim strujama

5.1. Složena metoda

5.2. Kompleksni otpor i vodljivost

5.3. Izrazi Ohmovih i Kirchhoffovih zakona u složenom obliku

5.4. Proračun snage složenim naponom i strujom

5.5. Proračun za serijsku vezu dijelova kruga

5.6. Proračun za paralelno spajanje dionica kruga

5.7. Proračun za mješovito spajanje dionica kruga

5.8. O proračunu složenih električnih krugova

5.9. Proračun strujnog kruga na temelju pretvaranja spoja u trokut u ekvivalentni spoj u zvijezdu

5.10. Pretvorba EMF i izvora struje

5.11. Metoda struje petlje

5.12. Metoda nodalnog naprezanja

5.13. Metoda presjeka

5.14. Metoda mješovite vrijednosti

5.15. Princip superpozicije i na njemu zasnovana metoda proračuna sklopa

5.16. Načelo reciprociteta i na njemu zasnovana metoda lančanog izračuna

5.17. Metoda ekvivalentnog generatora

5.18. Proračun krugova uz prisutnost međusobne indukcije

5.19. Transformatori s linearnim karakteristikama. Idealan transformator

5.20. Strujni krugovi povezani kroz električno polje

5.21. Bilanca snaga u složenom strujnom krugu

5.22. Proračun složenih strujnih krugova s ​​istosmjernom strujom

5.23. Problemi proračuna stacionarnih režima složenih električnih krugova

5.24. Topološke metode za proračun sklopova

Pitanja, vježbe, zadaci za 5. poglavlje

5.1. Složena metoda

Poglavlje 6 Fenomeni rezonancije i frekvencijske karakteristike

6.1. Pojam rezonantnih i frekvencijskih karakteristika u električnim krugovima

6.2. Rezonancija u slučaju serijskog spajanja sekcija r, L, C

6.3. Frekvencijske karakteristike kruga sa serijskim spojem sekcija r, L, C

6.4. Rezonancija s paralelnim spojem sekcija g, L, C

6.5. Frekvencijske karakteristike kruga s paralelnim spojem sekcija g, L, C

6.6. Frekvencijske karakteristike sklopova koji sadrže samo reaktivne elemente

6.7. Frekvencijske karakteristike sklopova u općem slučaju

6.8. Rezonancija u induktivno spregnutim krugovima

6.9. Praktični značaj pojave rezonancije u električnim krugovima

Poglavlje 7 Proračun trofaznih krugova

7.1. Polifazni krugovi i sustavi i njihova klasifikacija

7.2. Proračun trofaznog kruga u općem slučaju asimetrije EMF i asimetrije kruga

7.3. Dobivanje okretnog magnetskog polja

7.4. Dekompozicija neuravnoteženih trofaznih sustava na simetrične komponente

7.5. O primjeni metode simetričnih komponenti za proračun trofaznih strujnih krugova

Poglavlje 8 Proračun električnih krugova s ​​nesinusoidnim periodičkim EMF-om, naponima i strujama

8.1. Metoda za proračun trenutnih stacionarnih napona i struja u linearnim električnim krugovima pod djelovanjem periodičke nesinusne EMF

8.2. Ovisnost oblika krivulje struje o prirodi kruga pri nesinusoidnom naponu

8.3. Radne periodične nesinusne struje, naponi i EMF

8.4. Djelatna snaga pri periodičkim nesinusnim strujama i naponima

8.5. Značajke ponašanja viših harmonika u trofaznim krugovima

8.6. O sastavu viših harmonika u prisutnosti simetrije oblika krivulja struje ili napona

8.7. Predstavljanje Fourierovog reda u složenom obliku

8.8. Otkucaji vibracija

8.9. Modulirane oscilacije

Pitanja, zadaci i vježbe za 6., 7. i 8. poglavlje

8.2. Oblik krivulja struje u električnom krugu pri nesinusoidnom naponu

Odgovaranje na pitanja, rješavanje zadataka i zadataka

1.1. Komunikacija naboja čestica i tijela s njihovim električnim poljem. Gaussov teorem

1.2. električni pomak. Maxwellov postulat

1.3. Vrste električne struje i princip neprekidnosti električne struje

1.4. Električni napon i potencijal

1.5. Magnetska indukcija. Princip kontinuiteta magnetskog toka

1.6. Zakon elektromagnetske indukcije

1.7. Induktivitet i međusobni induktivitet

1.8. Potencijalna i vrtložna električna polja

1.9. Veza magnetskog polja s električnom strujom

1.10. Magnetiziranje tvari i zakon ukupne struje

2.1. Energija sustava nabijenih tijela. Energija krugova sa strujama

2.1. Sile koje djeluju na naelektrizirana tijela. Elektromagnetske sile

3.1. Elementi električnih krugova

3.2. Izvori u električnim krugovima

3.3. Topološki koncepti dijagrama električnog kruga

3.4. Kirchhoffovi zakoni

3.5. Topološke matrice

3.6. Jednadžbe električnog kruga

4.1. Karakteristike sinusne EMF, naponi i struje

4.2. Vektorske karte

4.3. Struja u krugu sa serijskim i paralelnim spojem elemenata r, L, C

4.4. Snaga u krugu sinusne struje

4.5. Ekvivalentni parametri kruga koji se smatra mrežom s dva priključka

5.1. Složena metoda

5.2. Metode proračuna složenih električnih krugova

5.3. Proračun električnih krugova uz prisutnost međusobne indukcije

6.1. Rezonancija u serijskom spoju elemenata r, L, C

6.2. Rezonancija kada su elementi g, L, C spojeni paralelno

6.3. Rezonancija u krugovima s reaktivnim elementima

6.4. Frekvencijske karakteristike električnih krugova

6.5. Rezonancija u električnim krugovima proizvoljnog tipa

7.1. Klasifikacija višefaznih strujnih krugova i sustava

7.2. Proračun trofaznih električnih krugova

7.3. Rotirajuće magnetsko polje

7.4. Metoda simetrične komponente

8.1. Proračun električnih krugova na periodičke nesinusne napone

8.2. Oblik strujnih krivulja u električnom krugu

pri nesinusoidnom naponu

8.3. Efektivne vrijednosti periodičnih nesinusoidnih veličina. Aktivna snaga

8.4. Viši harmonici u trofaznim krugovima

Abecedno kazalo

Abecedno kazalo

aktivni napon, 197

aktivna struja, 197

amplituda napona, struje, EMF, 177

analiza električnih krugova, 174

ravnoteža snaga, 280

otkucaji vibracija, 348

vektorski dijagram, 183

rotirajući vektori, 182

grana električnog kruga, 152

y-grana, 258

z-odvojak, 258

generalizirano, 159

međusobna induktivnost, 60, 145

vrtložna strujanja, 201

uključenje, Ubrajanje

brojač, 271

suglasnik, 271

okretno magnetsko polje, 327

okružnica, 329

pulsirajući, 329

viši harmonici, 335

u trofaznim krugovima, 343

smjer, 153

glasnik, 153

drvo dvostruko, 286

dijagram ožičenja, 153

dvopolni aktivni, 152

pasivno, 153

efektivna vrijednost

sinusni naponi, struje, EMF, 181

nesinusoidni naponi, struje, EMF, 340

periodični naponi, struje, EMF, 180

stablo grafikona, 154

topografski dijagram, 326

dielektrična osjetljivost, 30

apsolutna propusnost, 34

rođak, 34

faktor kvalitete kruga, 303

Joule-Lenz, 45

Kirchhoff II, 158

drugi u složenom obliku, 229

prvi, 157

prvi u složenom obliku, 229

Coulomb, 27

u složenom obliku, 229

u obliku matrice, 243

puna struja, 73

elektromagnetska indukcija u Maxwellovoj formulaciji, 56

u Faradayevoj formulaciji, 58

električni, 18

vezano, 32

osnovna, 19

prigušenje konture, 303

vlastita induktivnost, 60

ekvivalent, 271

savršen izvor, 147

ovisan, 148

ovisan, 148

energija, 51, 130

fluktuacije energije, 192

kompleksna amplituda, 225

snaga, 230

vodljivost, 229

otpor, 228

kompleksni napon, struja, emf, 227

složena metoda, 224

strujni krug, 152

krest faktor, 182

modulacija, 350

snaga, 190

pri periodičkim nesinusoidnim naponima i strujama, 342

magnetska indukcija, 53

jakost magnetskog polja, 71

jednak potencijal, 48

linija električnog pomaka, 35

magnetska indukcija, 23

magnetska konstanta, 66 elementarna struja magnetski moment, 71

magnetski pojas, 67

magnetomotorna sila,

73 Maxwell

postulat, 35

matrica identiteta, 169

konture, 164

odjeljci, 166

spojevi,156

naličje, 171

otpor, 234

stup, 161

transponirano, 157

trenutni napon, struja, emf, 177

struje petlje, 242

simetrične komponente, 329

proračun topološkog sklopa, 283

čvorni naponi, 249

ekvivalentni generator, 267

višefazni sustav, 321

asimetričan, 322

neuravnotežen, 322

simetričan, 321

simetrični nulti niz, 322

simetrični negativni niz, 322

simetrični pozitivni niz, 322

uravnotežen, 322

modulacija oscilacija, 348

amplituda, 350

faza, 351

frekvencija, 351

djelatna snaga, 189

pri nesinusoidnim naponima i strujama, 341

trenutak, 189, 192

puna, 190

mlaznica, 190

trofazni sustav, 325

magnetizacija materije, 70, 72

linijski napon, 324

faza, 324

električni, 44

jakost magnetskog polja, 70

električno polje, 22

neutralna točka, 323

neutralna žica, 323

magnetsko polje gustoće energije, 82

električno polje, 77

osnovni (prvi) harmonik Fourierovog niza, 335

pad napona, 45

ekvivalentni parametri, 195

periodični naponi, struje, EMF, 180, 335

gustoća struje, 36

površinski učinak, 201

Površina jednakog potencijala,

magnetski, 21, 23

električni, 21-22

vrtlog, 64

potencijal, 47, 64

stacionarni, 47

treća strana, 49

elektromagnetski, 19

elektrostatički, 45

puna struja, 35, 73

širina pojasa, 306

polarizacija tvari, 30

konstantna komponenta Fourierovog reda, 335

električni potencijal, 45, 47

gubici vrtložnih struja, 201

protok vektora napetosti

električno polje, 28

uzajamna indukcija, 60

magnetski, 52

samoindukcija, 60

spoj toka, 59

pretvorba izvora, 240

pretvaranje spoja trokut u ekvivalentni spoj zvijezda, 238

načelo reciprociteta, 265

prekrivanja, 263

kontinuitet magnetskog toka, 54

električni kontinuitet, 42

elektromagnetska inercija, 61

aktivno provođenje, 189

uzajamno, 255

val, 308

ulaz, 255

kapacitivni, 189

induktivni, 189

pun, 189

mlaz, 189

vlastiti, 251

specifično za elektriku, 37

praznina, 19

električna razlika potencijala, 46

elektrika, 64

ugađanje obrisa, 307

reaktivni napon, 197

reaktivna struja, 197

rezonancija, 302

u induktivno spregnutim krugovima, 317

napon, 303

s paralelnim spojem odjeljaka g, L, C, 307

u serijskom spoju, 302

graf komunikacije, 154

u električnom polju, 85

u elektromagnetskom polju, 87

simetrične komponente

trofazni sustav, 329

sinteza električnih kola, 174

spoj

paralelno, 152, 231

serijski, 152, 231

(vezna) zvijezda, 323

(vezujući) poligon, 323

(uvez) trokutom, 324

mješovito, 152

aktivni otpor, 185

aktivni ekvivalent, 196

uzajamno, 249

uveo

aktivno, 277

mlaz, 277

unos, 249

kapacitivni, 185

induktivni, 185

kontura, 243

općenito, 246, 249

dovršeno, 185

puni ekvivalent, 196

reaktivni ekvivalent, 196

mlaznica, 185

vlastiti, 246, 249

specifično za elektriku, 37

diskretni spektar, 348

prosječna vrijednost sinusnih napona, struja, EMF, 181

zamjena električnog kruga, 150

električni krug, 149

Gauss, 26

Langevin, 280

Norton, 268

Thevenena, 267

linearno, 324

prijenos, 38

vodljivost, 36

faza, 324

električni, 36

polarizacija, 39

električni pomak, 39

idealni transformator, 279

linearno, 275

savršeno, 278

trokut

napon, 197

vodljivost, 197

otpor, 197

magnetska indukcija, 52

jakost električnog polja, 23

električni pomak, 35

fazni kut napona, struje, EMF, 178

sklop električnog kruga, 152

operacijsko pojačalo, 149

vrijednosti stabilnog stanja, 177

stabilno stanje, 184, 187

fazni napon, struja, EMF, 177

osnovna, 177

karakteristika

amplituda-frekvencija, 348

vanjski, 147

volt-amper, 138

fazna frekvencija, 348

kompleks, 233

aktivan, 131

linearno, 139

magnetski, 130

nelinearno, 139

pasivno, 131

s raspodijeljenim parametrima, 134

s usredotočenim

parametri, 137

električni, 130

modulacija, 350

napon, struja, EMF, 177

nosač, 350

rezonantan, 303

kut, 177

frekvencijske karakteristike, 302

lanci u općem slučaju, 314

lanci reaktivnih elemenata, 311

lanci s paralelnim spojem sekcija g, L, C, 309

lanci sa serijskim povezivanjem sekcija r, L, C, 304

električni kapacitet, 48

trajno, 27

električni filteri, 340

električni dipol, 29

dipolni električni moment, 29

električni pomak, 33

elektromotorna sila, 49

uzajamna indukcija, 60

samoindukcija, 60

magnetsko polje, 81

strujni sustavi, 81

Električno polje, 77 Download Teorijske osnove elektrotehnike: U 3 sveska Udžbenik za sveučilišta. Svezak 1. - 4. izd. / K.S. Demirchyan, L.R. Neiman, N.V. Korovkin, V.L. Čečurin. - St. Petersburg: Peter, 2003