Основы электротехники презентация

Содержание

Содержание лекции Формальности Обзор курса Введение в теоретическую электротехнику: ТОЭ – это не сложно! Основные определения Законы Ома и Кирхгофа Классификация электрических цепей Краткие выводы

Слайд 1Теоретические основы электротехники
Дегтярев С. А., осенний семестр 2015/2016, ФИБС

Слайд 2Содержание лекции
Формальности
Обзор курса
Введение в теоретическую электротехнику:
ТОЭ – это не сложно!
Основные определения
Законы

Ома и Кирхгофа
Классификация электрических цепей
Краткие выводы

Слайд 3Формальности

Слайд 4Формальности (продолжение)
Виды промежуточного контроля:
Самостоятельные работы – обычно можно пользоваться конспектом, учебными

пособиями и т. п.

Контрольные работы – 3 работы за семестр; нельзя пользоваться никакими справочными материалами; ненаписанные контрольные выносятся на экзамен

Домашние задания – задаются на каждом практическом занятии, обязательно сдать на следующем практическом занятии

Слайд 5Рейтинг
Основные показатели для расчета рейтинга
Средний балл
Процент выполнения учебного плана (процент выполненных

работ – домашних, самостоятельных, контрольных)
Рейтинг = (средний балл) х (процент выполнения)
Посещаемость

Рейтинг может влиять на экзаменационную оценку в спорных случаях

Слайд 6Основная литература:
Основы теоретической электротехники: Учебное пособие / Ю. А. Бычков, В.

М. Золотницкий, Э. П. Чернышев, А. Н. Белянин – СПб.: Издательство «Лань», 2009.
Сборник задач по основам теоретической электротехники: Учебное пособие / Под. ред. Ю. А. Бычкова, В. М. Золотницкого, Э. П. Чернышева, А. Н. Белянина, Е. Б. Соловьевой. – СПб.: Издательство «Лань», 2011.
Основы теории цепей: Лабораторный практикум по теоретической электротехнике / Под ред. Ю. А. Бычкова, Е. Б. Соловьевой, Э. П. Чернышева. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012.
Справочник по основам теоретической электротехники: Учебное пособие / Под. ред. Ю. А. Бычкова, В. М. Золотницкого, Е. Б. Соловьевой, Э. П. Чернышева. – СПб.: Издательство «Лань», 2012.

Дополнительная литература:

Савельев И. В. Курс общей физики. Книга 2. Электричество и магнетизм
Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей
К. Титце, У. Шенк Полупроводниковая схемотехника
Хоровиц П., Хилл У. - Искусство схемотехники
Открытый курс 6.002 OCW MIT – http://ocw.mit.edu

Список литературы

Слайд 7Обзор курса
Основные темы курса теоретических основ электротехники (1 семестр):
Расчет резистивных электрических

цепей (схемотехника)
Расчет линейных динамических цепей (схемотехника, теория управления)
Численные методы расчета (компьютерная обработка сигналов)
Расчет линейных динамических цепей при синусоидальных воздействиях (схемотехника, схемы электропитания)
Операторный метод расчета цепей – преобразование Лапласа (теория управления)
Частотные характеристики (радиотехника, аудиотехника, ТВ)
Расчет трехфазных цепей (схемы электропитания)
Индуктивно связанные цепи (трансформаторная техника, схемы электропитания)

Слайд 8Обзор курса
Основные темы курса теоретических основ электротехники (2 семестр):
Спектральные методы расчета

цепей (радиотехника, телевидение, аудиовизуальная техника)
Активные цепи и операционные усилители (схемотехника, цифровая техника)
Длинные линии – цепи с распределенными параметрами (устройства СВЧ и антенны)
Дискретные системы (цифровая обработка сигналов, компьютерное зрение, цифровые устройства и микропроцессоры, системы на кристалле, медицинская техника)
Нелинейные системы (схемотехника, аудиовизуальная техника, радиотехника)

Слайд 9Пример
Лампа накаливания









Задача: моделировать поведение лампы накаливания в электрической цепи

*источник изображения: http://jeromeabel.net

Слайд 10Пример (продолжение)
Подключим лампу к источнику напряжения










*источники изображений: http://jeromeabel.net, https://openclipart.org

Слайд 11Пример (продолжение)
Цель
Построить модель объекта, пригодную для предсказания его поведения с достаточной

точностью

Средства достижения цели:
Рассматривать только интересные нам свойства и параметры объектов (абстракция)
Пользоваться наиболее простыми методами, точности которых еще хватает для решения задачи (упрощение и идеализация)
Применять известные математические методы для построения и использования модели

Слайд 12Пример (продолжение)
Какой ток будет протекать через лампочку?
Как долго лампочка будет работать

от одной батарейки?
Какого сечения нужно выбрать провода для соединения?










 

 

 

 

Слайд 13Сложный метод
 

Слайд 14Сложный метод
Уравнения Максвелла позволяют установить полную картину электромагнитного поля в каждой

точке пространства

Уравнения Максвелла в трехмерном пространстве – уравнения в частных производных, нужно применять сложные методы решения

Точность избыточна для нашей задачи

Слайд 15Упрощение
 

 
 
 
 
 
 
 

Слайд 16Упрощение
 

 
 
 
 
 
 
 

Слайд 17Упрощение
Исходные допущения:
Квазистационарность электромагнитного поля (размеры рассматриваемой области позволяют не учитывать конечность

скорости распространения электромагнитных волн)
Сосредоточенность сопротивления, индуктивности и емкости (существование элементов, обладающих только сопротивлением, только индуктивностью, только емкостью)

Слайд 18Двухполюсники
Двухполюсник (ДП) – часть цепи, имеющая два вывода (узла, полюса, зажима),

относительно которых определяются ее характеристики:


Слайд 19Ток
 

Слайд 20Ток (продолжение)
 

Слайд 21Напряжение
 

Слайд 22Напряжение (продолжение)
 
ДП
 
ДП
 

 
 

Слайд 23Полярность
Полярность пассивных элементов всегда согласована с направлением тока (ток течет от

«+» к «-»):




Полярность источников может быть несогласованной:





 

 

 

 

Слайд 24Энергия и мощность
 
ДП
 
 
ДП
 
 

Слайд 25Энергия и мощность (продолжение)
 

Слайд 26Энергия и мощность (продолжение)
 

Слайд 27Пассивные и активные элементы
 

Слайд 28Основы топологии электрических цепей
Ветвь – часть цепи, соединяющая два узла (в

частном случае может состоять из одного элемента)

Узел – место соединения двух и более ветвей (в случае соединения двух ветвей узел называется устранимым)

Контур – замкнутая последовательность ветвей (ветви не пересекаются и не повторяются)

Ячейка – простейший контур, не пересекаемый ветвями цепи, не входящими в него

Слайд 29Основы топологии электрических цепей (продолжение)

U
Контуры (ячейки)
Контур (не ячейка)
Неустранимый узел
Устранимый узел

Слайд 30R-элемент в электрической цепи
 

Слайд 31R-элемент в электрической цепи
 
 
 
 
 

 
 

Слайд 32Источник напряжения
Источник напряжения (ИН) – элемент, поддерживающий на своих зажимах заданное

напряжение, не зависящее от остальной цепи и от протекающего тока:




Направление тока может быть любым (возможно несогласованное включение)

Когда подключен к цепи, стремится ориентировать свой ток от своего «+» к своему «-» через остальную цепь



 

 

Слайд 33Источник напряжения (продолжение)
Вольт-амперная характеристика ИН:




Схема замещения и ВАХ реального источника напряжения:
 
 
 
 

R0

u(t)
 
 
 
 
 

Слайд 34Источник напряжения (продолжение)
Частный случай ИН с нулевым напряжением – короткое замыкание

(КЗ):




Идеальный ИН нельзя замыкать накоротко:


 

 


 

 


 

 

 

 

Слайд 35Источник тока
Источник тока (ИТ) – элемент, поддерживающий через свою ветвь заданный

ток, не зависящий от остальной цепи и от напряжения на зажимах:




Полярность может быть любой (возможно несогласованное включение)

Когда подключен к цепи, стремится ориентировать свой ток через цепь согласно заданному направлению



 

 

Слайд 36Источник тока (продолжение)
Вольт-амперная характеристика ИТ:




Частный случай ИТ с нулевым током –

холостой ход (ХХ):

 

 

 

 

 


 

 


 

Слайд 37Источник напряжения (продолжение)
 
 

 

Слайд 38Упрощение
Используем простую модель – идеальное сопротивление:










 
 
 
 

U
 

 

Слайд 39Вольт-амперная характеристика лампы

Слайд 40Пояснения
Вольта-мперная характеристика лампы накаливания нелинейна – выбранная модель не соответствует реальности



Сопротивление лампы зависит от температуры, которая зависит от напряжения

Вывод: либо нужно использовать другую более сложную модель (например, нелинейное сопротивление), либо вводить дополнительные ограничения (например, вести расчеты при фиксированном напряжении)


Слайд 41Законы Кирхгофа
Рассмотрим цепь:

u
b
a
c
 
 

 
 

i1
i2
i3

Слайд 42Законы Кирхгофа (продолжение)
Закон токов Кирхгофа (ЗТК)


Алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в

узле, равна нулю
Правило знаков: если ток втекает в узел, он входит в сумму со знаком «-», если вытекает из узла – со знаком «+»
Число независимых уравнений по ЗТК на единицу меньше числа количества узлов цепи:

 

 

Слайд 43Законы Кирхгофа (продолжение)
Закон напряжений Кирхгофа (ЗНК)


Алгебраическая сумма напряжений в контуре равна

нулю
Правило знаков: если при обходе контура сначала встречается положительный зажим элемента (участка цепи), соответствующее напряжение входит в сумму со знаком «+», отрицательный – со знаком «-»
Число независимых уравнений по ЗНК равно количеству ячеек в цепи:


 

 

Слайд 44Эквивалентные преобразования
 

u1

u1

Слайд 45Расчет линейных электрических цепей
Электрические цепи
Линейные электрические цепи
Резистивные цепи

Динамические цепи


Нелинейные электрические

цепи

Слайд 46Заключение
Краткие выводы:
Рассмотрен переход от физики электромагнетизма к теоретической электротехнике
Разобраны законы Ома

и Кирхгофа
Рассмотрены основные определения теории электрических цепей
Описана классификация электрических цепей

Слайд 47Задача 1
Дано:
Аккумуляторная батарея номинальным напряжением 3,7 В и емкостью 20000 мА∙ч
Лампа

накаливания, номинальное напряжение 5 В, сопротивление 20 Ом
Лампа подключена к батарее через преобразователь напряжения ( 3,7 В – 5 В)
Потери на преобразование напряжения, зависимость реальной емкости батареи от тока и нелинейность ВАХ лампы и т. п. не учитывать
Вопрос: сколько времени пройдет до полного разряда батареи?

Слайд 48Задача 2
Дано:
Сетевое зарядное устройство с выходом USB (напряжение 5 В), максимальный

выходной ток 1 А
Смартфон с аккумулятором емкостью 2400 мА∙ч и номинальным напряжением 3,7 В
Потери на преобразование напряжения и т. п. не учитывать
Вопрос: какое минимальное количество времени нужно затратить, чтобы полностью зарядить аккумуляторную батарею смартфона?

Слайд 49Спасибо за внимание!

Похожие презентации

Тракторы МТЗ-82 749
Исследование цикла Червякова с целью повышения эффективности ДВС 317
Основные понятия о точности и взаимозаменяемости 281
Technical Service Bulletin. Модель Mighty. Замена клапана ЕГР 244
Звук. Звуковые волны 362
Магнит. Магнит өріс бағыты 1405

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика