Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Учебные материалы

При изучении дисциплины «Электротехника» обеспечивается фундаментальная подготовка студента в области общей электротехники и электроники; соблюдается связь с дисциплинами «математика», «физика» и «химия» и непрерывность в использовании ЭВМ в учебном процессе, происходит знакомство со стержневыми проблемами получения, передачи и преобразования электрической энергии, базовыми положениями по электроприводу и современной электронной базы, используемой в схемах автоматического управления, навыками и понятиями профессиональной терминологии, обязательными для прочного усвоения последующих дисциплин и практического использования полученных знаний в решении профессиональных задач.

Содержание курса

  1. Основные термины и определения электротехники
  2. Электрическая цепь
  3. Линейные электрические цепи постоянного тока
    1. Расчет электрической цепи методом эквивалентных преобразований
    2. Расчет электрической цепи по закону Кирхгофа
    3. Расчет электрической цепи методом контурных токов
    4. Расчет электрической цепи методом наложения
    5. Метод двух узлов
    6. Баланс мощности электрической цепи
    7. Расчет потенциальной диаграммы
  1. Линейные электрические цепи однофазного синусоидального переменного тока
    1. Расчет электрических цепей переменного тока
    2. Алгебраические операции с комплексными числами
    3. Анализ электрического состояния цепи переменного тока
      1. Анализ цепи с резистивным элементом
      2. Анализ цепи с катушкой индуктивности
      3. Анализ цепи с конденсатором
      4. Анализ цепи с последовательным соединением элементов R, L, C
    4. Мощность цепи синусоидального тока
    5. Коэффициент мощности и его экономическое значение
    6. Резонанс в цепях переменного тока
    7. Характерные особенности резонанса напряжений
  2. Трехфазные цепи
    1. Мощность трехфазной цепи
    2. Расчет трехфазных цепей
  3. Трансформаторы
    1. Однофазные трансформаторы
    2. Трехфазные трансформаторы
  4. Машины постоянного тока
    1. Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока параллельного возбуждения
    2. Условия самовозбуждения генератора
    3. Принцип действия двигателя постоянного тока
    4. Способы регулирования частоты вращения
    5. Способы пуска двигателя в ход
  5. Асинхронные машины
    1. Принцип действия асинхронного двигателя
    2. Особенности пуска в ход асинхронных двигателей
  6. Синхронные машины
    1. Принцип действия синхронного генератора
    2. Принцип действия синхронного двигателя
    3. Особенности пуска в ход синхронного двигателя

Расчёт электрических цепей с помощью законов Кирхгофа

Существует несколько методов расчёта электрических цепей, которые различаются между собой параметрами, которые необходимо найти, а так же количеством необходимых расчётов.

Вначале я расскажу, как произвести расчёт цепи в общем виде, но в результате размеры вычислений будут неоправданно большими. Данный метод расчёта основан на законах Ома и Кирхгофа и используется при расчётах небольших цепей с малым количеством контуров. Для этого составляют систему уравнений из (q — 1) уравнений для узлов цепи и n уравнений для независимых контуров. Независимые контуры характеризуются тем, что при составлении уравнений для каждого нового контура входит хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в предыдущий контур. Таким образом, количество уравнений в системе уравнений по данному методу расчёта цепи будет определяться следующим выражением

В качестве примера рассчитаем электрическую цепь, приведённую на рисунке ниже


Пример электрической цепи для расчёта по законам Ома и Кирхгофа.

В качестве примера возьмём следующие параметры схемы: E1 = 50 B, E2 = 30 B, R1 = R3 = 10 Ом, R2 = R5 = 20 Ом, R4 = 25 Ом.

    Составим уравнение по первому закону Кирхгофа. Так как узла у нас два, то выберем узел А и составим для него уравнение. Я выбрал условно, что токи I1 и I2 втекают в узел, а I3 – вытекает, тогда уравнение будет иметь вид

Составим недостающие уравнения по второму закону Кирхгофа. В схеме у нас два независимых контура: E1R1R2R4E2R3 и E2R4R5, поэтому выбирая произвольное направление контуров составим недостающие два уравнения. Я выбрал обход по ходу часовой стрелке, поэтому уравнения имеют вид

Таким образом, получившаяся система уравнений будет иметь следующий вид

Решив данную систему, получим следующие результаты: I1 ≈ 0,564 А, I2 ≈ 0,103 А, I2 ≈ 0,667 А.

В результате решения системы уравнений по данному методу может оказаться, что токи получились отрицательными. Это значит, что действительное направление токов противоположно по направлению выбранному.

Начало изучения радиотехники начинающими

Перед тем, как изучать радиотехнику или электронику, нужно понять, зачем именно это нужно человеку. Если это увлечение на пару дней или месяцев, то лучше сразу бросить затею, поскольку, если относиться к электронике халатно и не соблюдать меры предосторожности, можно нанести сильный вред своему организму. Если данная сфера увлекала еще с детства, но не было времени начать заниматься, то сейчас самое время начать. Постепенное погружение подразумевает:

  • Получение или закрепление теоретических знаний физики. Для начала достаточно будет школьных знаний по электрофизике, включающих подробное изучение закона Ома – основы всей электрики.
  • Ознакомление с теорией. От более абстрактных вещей физики следует перейти к более осязаемым. Теория подразумевает точное и полное описание всех понятий, деталей, инструментов и приборов, которые будут использоваться на практике. Садиться и начать что-либо паять без теоретических основ не получится.
  • Применение на практике. Логическое завершение теории, позволяющее закрепить весь изученный материал и применить его при создании конкретных схем или приборов.

Закон Ома

Техника безопасности

Главное при выполнении электротехнических работ, это соблюдение техники безопасности. Если неправильная работа может привести к выходу из строя оборудования, то несоблюдение техники безопасности — к травмам, инвалидности или летальному исходу.

Главные правила — это не прикасаться к проводам, находящимся под напряжением, голыми руками, работать инструментом с изолированными ручками и при отключении питания вывешивать плакат «не включать, работают люди». Для более подробного изучения этого вопроса нужно взять книгу «Правила техники безопасности при электромонтажных и наладочных работах».

Читать еще:  Как выбрать толщиномер лакокрасочных покрытий автомобилей

Электрика для начинающих даёт разъяснения терминов энергии и мощности. Эти характеристики напрямую связаны с законом Ома. Энергия может перетекать из одной в другую форму. То есть она может быть ядерной, механической, тепловой и электрической.

В динамиках звуковых устройств потенциал электрического тока преобразовывается в энергию звуковых волн. В электродвигателях токовый энергопоток превращается в механическую энергию, которая заставляет вращаться ротор мотора.

Любые электрические устройства потребляют нужное количество электроэнергии в течение определённого временного промежутка. Количество потреблённой энергии в единицу времени является мощностью потребителя электричества. Более подробное толкование мощности можно найти в главах учебного пособия, посвящённых электромеханике для начинающих.

Мощность определяют по формуле:

Измеряется этот параметр в ваттах. Единица измерения мощности Ватт означает, что ток силой в один Ампер перемещается под напряжением 1 Вольт. При этом сопротивление проводника равно 1-му Ому. Такая трактовка характеристики тока наиболее понятна для начинающих постигать основы электричества.

Что такое даташит и для чего он нужен

Даташит (Datasheet) — это техническая спецификация, в которой указывается полная информация о радиодетали. Вся техническая информация, основная схема включения, параметры и типы корпусов указываются именно в этом документе.

Даташиты бывают на разных языках, в основном на английском. Есть и переведенные варианты.

Документация на микросхему NE555. Нарисован корпус и внешний вид детали.

Здесь подробно описывается микросхема, ее параметры и условия работы.

Такая документация есть на любую деталь. Это очень удобно и информативно, особенно при поиске аналогов. А помощью интернета поиск аналога деталей или схемы стал еще проще.

Еще даташит позволяет опознать неизвестную деталь или микросхему. Достаточно написать ее название в поисковике, добавить слово даташит, и в результатах поиска будет вся документация.

ПРОГРАММА №1 «Ремонт бытовой электроники»

Цель программы является приобретение лицами различного возраста профессиональных компетенций в области диагностики и схемотехники, программирования микроконтроллеров, пайки SMD компонентов и BGA микросхем, в том числе для работы с паяльным оборудованием, технологиями, профессиональными средствами, позволяющих выполнять виды профессиональной деятельности в соответствии с требованиями.

  • Принцип работа диода, его основные характеристики;
  • Диод Зенера или стабилитрон;
  • Расчёт токоограничительного резистора;
  • Диагностика диода на плате, поиск и выявление неисправностей;
  • Выпрямление переменного тока с помощью диодного моста;
  • Назначение резисторов на плате, применение, функции;
  • Характеристики резисторов, измерение характеристик, обозначения на схемах;
  • Структура транзистора, основные характеристики и показатели;
  • Проводимость различных транзисторов;
  • Схемы включения транзисторов на плате;
  • Типы конденсаторов, обозначения на схемах;
  • Применение конденсаторов в различных электронных устройствах, в зависимости от типа;
  • Включение конденсатора как накопителя энергии; как элемента фильтра помех; как частотнозадающий элемент в цепях генерации сигналов;
  • Оптопара, гальваническая развязка, обратная связь, ШИМ регулирование;
  • Топология построения импульсных преобразователей напряжения;
  • Типовые схемы, особенности при использовании в схеме;
  • «Узнаваемость» топологии схемы по характерному способу включения элементов;
  • Основные принципы расчета элементов в разрабатываемых Вами схем;
  • Назначение компонентов и обозначение их на схемах;
  • Работа с измерительными приборами;
  • Расходные материалы для пайки и работа с паяльным оборудованием;
  • Основы пайки.
  • Измерение частоты сигнала с помощью осциллографа;
  • Диагностика плат блоков питания;
  • Диагностика плат бытовой техники;
  • Поиск неисправности на плате;

Как самостоятельно изучить электронику с нуля?

Научиться можно только тому, что любишь.
Гёте И.

«Как самостоятельно изучить электронику с нуля?» — один из самых популярных вопросов на радиолюбительских форумах. При этом те ответы, которые я нашел, когда сам его задавал, мне мало помогли. Поэтому я решил дать свой.

Это эссе описывает общий подход к самообучению, а так как оно стало ежедневно получать множество просмотров, то я решил его развить и сделать небольшое руководство по самостоятельному изучению электроники и рассказать как это делаю я. Подписывайся на рассылку — будет интересно!

Творчество и результат

Чтобы что-то изучить надо это полюбить, гореть интересом и регулярно упражняться. Кажется, я только что озвучил прописную истину. Тем не менее. Для того, чтобы с лёгкостью и удовольствием изучать электронику надо её любить и относится к ней с любопытством и восхищением. Сейчас уже для всех привычно иметь возможность отправить видеосообщение на другой конец земли и мгновенно получить ответ. А это одно из достижений электоники. 100 лет труда тысяч ученых и инженеров.

Как нас обычно учат

Классический подход, который проповедуется в школах и университетах всего мира можно назвать подходом снизу-вверх. Сначала тебе рассказывают что такое электрон, атом, заряд, ток, резистор, конденсатор, индуктивность, заставляют решить сотни задач на нахождение токов в резисторных цепях, потом ещё сложней и т.д. Такой подход схож с восхождением на гору. Но лезть в гору сложней, чем спускаться. И многие сдаются так и не добравшись до вершины. Это верно в любом деле.

А что если спускаться с горы? Главная идея в том, чтобы сначала получить результат, а затем разобрать детально почему работает именно так. Т.е. это классический подход детских радиокружков. Он даёт возможность получить ощущение победы и успеха, которые в свою очередь стимулируют желание изучать электронику дальше. Понимаешь, очень сомнительная польза в изучении одной теории. Надо обязательно практиковаться, так как не все из теории 100% ложится на практику.

Читать еще:  Как открутить патрон с шуруповерта: пошаговая инструкция и рекомендации

Есть такая старая инженерная шутка гласит: «Раз ты хорош в математике, то тебе надо пойти в электронику». Типичная чушь. Электроника — это творчество, новизна идей, практика. И не обязательно впадать в дебри теоритический расчетов, чтобы создавать электронные устройства. Ты вполне можешь освоить необходимые знания самостоятельно. А математику подтянешь в процессе творчества.

Главное — это понять основной принцип, и только потом тонкости. Такой подход просто переворачивает мир самостоятельного изучения. Он не нов. Так рисуют художники: сначала набросок, затем детализация. Так проектируют различные большие системы и т.д. Такой подход похож на «метод тыка», но только если не искать ответа, а тупо повторять одно и тоже действие.

Понравилось устройство? Собирай, разбирайся почему оно сделано именно так и какие идеи заложены в его конструкцию: почему именно эти детали используются, почему именно так соединены, какие принципы используются? А можно ли что-нибудь улучшить или просто заменить какую-нибудь деталь?

Конструирование — это творчество, но ему можно научиться. Для это надо только выполнять простые действия: читать, повторять чужие устройства, обдумывать результат, наслаждаться процессом, быть смелым и уверенным в себе.

Математика в электронике

В радиолюбительском конструировании считать несобственные интегралы вряд ли придётся, но знание закона Ома, правил Кирхгофа, формул делителя тока/напряжения, владение комплексной арифметикой и тригонометрией может пригодиться. Это азы азов. Хочешь уметь больше — люби математику и физику. Это не только полезно, но и чрезвычайно занимательно. Конечно, это не обязательно. Можно делать достаточно крутые устройства вообще ничего этого не зная. Только это будут устройства, придуманные кем-то другим.

Когда я, после очень длительного перерыва, понял, что электроника снова меня зовёт и манит в ряды радиолюбителей, то сразу стало ясно, что мои знания давно уже улетучились, а доступность компонентов и технологий стала шире. Что я стал делать? Путь был только один — признать себя полным нолём и стартовать из ничего: знакомых опытных электронщиков нет, какой-либо программы самообучения тоже нет, форумы я отбросил потому, что они представляют собой свалку информации и отнимают много времени (какой-то вопрос можно там узнать вкратце, но получить цельные знания очень сложно — там все такие важные, что лопнуть можно!)

И тогда япошел самым старым и простым путём: через книги. В хороших книгах тематика обсуждается наиболее полно и нет пустой болтовни. Конечно, в книгах есть и ошибки, и косноязычие. Просто надо знать какие книги читать и в каком порядке. После прочтения хорошо написанных книг и результат будет отличным.

Мой совет прост, но полезен — читайте книги и журналы. Я, к примеру, хочу не только повторять чужие схемы, а уметь конструировать свои. Создавать — это интересно и весело. Именно таким должно быть моё хобби: интересным и занимательным. Да и ваше тоже.

Какие книги помогут освить электронику

Много времени я провел выискивая подходящие книги. И понял, что надо сказать спасибо СССР. Такой массив полезных книг после него остался! СССР можно ругать, можно хвалить. Смотря за что. Так вот за книги и журналы для радиолюбителей и школьников надо благодарить. Тиражи бешеные, авторы отборные. До сих пор можно найти книги для новичков, которые дадут фору всем современным. Поэтому есть смысл пройтись по букинистам и поспрашивать (да и скачать все можно).

  1. Седов Е.А. — Мир электроники — 1990
  2. Борисов. Энциклопедия юного радиолюбителя
  3. Сворень. Электроника. Шаг за шагом
  4. Сворень. Транзисторы. Шаг за шагом. 1971
  5. Айсберг. Радио? Это очень просто!
  6. Айсберг. Транзистор? Это очень просто!
  7. Климчевский Ч. — Азбука радиолюбителя.
  8. Атанас Шишков. Первые шаги в радиоэлектронике
  9. Эймишен. Электроника? Нет ничего проще.
  10. Б.С.Иванов. Осциллограф — ваш помощник (как работать с осциллографом)
  11. В. Новопольский — Работа с осциллографом
  12. Хабловски. И. Электроника в вопросах и ответах
  13. Никулин, Повный. Энциклопедия начинающего радиолюбителя
  14. Ревич. Занимательная электроника
  15. Колдунов. Радиолюбительская азбука
  16. Шишков. Первые шаги в радиоэлектронике
  17. Радиоэлектроника. Понемногу — обо всём.
  18. Колдунов. Радиолюбительская азбука
  19. Бессонов В.В. Электроника для начинающих и не только
  20. В. Новопольский — Работа с осциллографом
  21. Тигранян. Хрестоматия радиолюбителя

Это мой список книг для самых «маленьких». Обязательно следует пролистывать и журналы Радио с 70х по 90е гг. После этого можно уже читать:

  1. Гендин. Советы по конструированию
  2. Хоровиц, Хилл. Искусство схемотехники.
  3. Кауфман, Сидман. Практическое руководство по расчетам схем в электронике
  4. Ленк. Электронные схемы. руководство
  5. Волович Г. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств
  6. Титце, Шенк. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд.
  7. Шустов М. А. Практическая схемотехника.
  8. Гаврилов С.А.-Полупроводниковые схемы. Секреты разработчика
  9. Барнс. Эллектронное конструирование
  10. Миловзоров. Элементы информационных систем
  11. Ревич. Практическое программирвоание МК AVR
  12. Белов. Самоучитель по Микропроцессорной технике
  13. Суэмацу. Микрокомпьютерные системы управления. Первое знакомство
  14. Ю.Сато. Обработка сигналов
  15. Д.Харрис, С.Харрис. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера
  16. Янсен. Курс цифровой электроники

Думаю, эти книги ответят на множество вопросов. Более специальные знания можно почерпнуть из более специальных книг: по аудиоусилителям, по микроконтроллерам и т.д.

И конечно же нужно практиковаться. Без паяльника вся теория в прорубь. Это как водить машину в голове.
Кстати, более подробные обзоры некоторых книг из списка выше можешь прочитать в разделе «Читалка».

Читать еще:  Чем можно заменить паяльник в домашних условиях

Что еще следует делать?

Учиться читать схемы устройств! Учиться анализировать схему и стараться понять как работает устройство. Этот навык приходит только с тренировкой. Начинать надо с самых простых схем, постепенно наращивая сложность. Благодаря этому ты не только изучишь обозначения радиоэлементов на схемах, но и научишься их анализировать, а также запомнишь ходовые приемы и решения.

Дорого ли заниматься электроникой

К сожалению, деньги потребуются! Радиолюбительство не самое дешевое хобби и потребуется некоторый минимум фин. вложений. Но начать можно практически без вложений: книги можно доставать буккросингах или брать в библиотеках, читать в электронном виде, приборы можно купить для начала самые простые, а более продвинутые купить тогда, когда будет не хватать возможностей простых приборов.

Сейчас купить можно всё: осциллограф, генератор, источник питания и другие измерительные приборы для домашней лаборатории — всё это следует со временем приобрести (или сделать самому то, что в домашних условиях сделать можно)

Но когда ты маленький и начинающий можно обойтись пальником и деталями из сломанный техники, которую кто-нибудь выкидывает или просто валялась дома давно без дела. Главное иметь желание! А остальное приложится.

Что делать, если не получается?

Продолжать! Редко что-то получается хорошо с первого раза. А бывает так, что результатов нет и нет — будто упёрся в невидимый барьер. Кто-то этот барьер преодолевает за полгода-год, а другие только через несколько лет.

Если сталкиваешься со сложностями, то не надо рвать волосы и думать о себе, что ты самый тупой на свете, так как Вася понимает, что такое обратный ток коллектора, а вот ты все никак не можешь понять почему он играет роль. Может быть Вася просто надувает щёки, а сам ни бум-бум =)

Качествои и скорость самообучения зависят не только от личных способностей, но и от окружения. Вот тут надо радоваться существованию форумов. На них все таки встречаются (и часто) вежливые профессионалы, готовые с радостью учить новичков. (Есть еще всякие грымзы, но считаю таких людей потерянной веткой эволюции. Мне их жаль. загибать пальцы — это понты самого низкого уровня. Лучше просто молчать)

Полезные программы

Обязательно следует ознакомиться с САПРами: рисовалками принципиальных схем и печатных плат, симуляторами, — полезные и удобные программы (Eagele, SprintLayout и т.д.). Я выделил на сайте целый раздел под них. Время от времени там будут появляться материалы по работе с программами, которые использую сам.

И самое главное — испытывайте радость творчества от радиолюбительства! На мой взгляд к любому делу следует относится как к игре. Тогда оно будет и занимательным и познавательным.

О практике

Обычно каждый радиолюбитель всегда знает какое устройство хочет сделать. Но если ты еще не определился, то я посоветую собрать источник питания, разобраться для чего нужна и как работает каждая его часть. Затем можно обратить внимание на усилители. И собрать, например, аудиоусилитель.

Можно поэксперементировать с самыми простыми электрическими цепями: делителем напряжения, диодным выпрямителем, фильтрами ВЧ/СЧ/НЧ, транзистором и однотранзисторными каскадами, простейшими цифровыми схемами, конденсаторами, индуктивностями. Всё это пригодится в дальнейшем, а знание таких основных цепей и компонентов придаст уверенность в своих силах.

Когда шаг за шагом идешь от простейшего к более сложному, тогда знания порционно накладываются друг на друга и легче освоить более сложные темы. Но иногда не ясно из каких кирпичиков и как следует сложить здание. Поэтому иногда следует действовать наоборот: поставить цель собрать какое-нибудь устройство и освоить множество вопросов при его сборке.

Закон Ома

Следующим понятием в основах электрики для начинающих является закон Ома. Он утверждает, что сила тока равна напряжению, поделенному на сопротивление. Этот закон действует как для переменного тока, так и для постоянного.

Сопротивление измеряют в омах. Так, сквозь проводник с сопротивлением 1 ом при напряжении 1 вольт проходит ток 1 ампер. Закон Ома порождает два интересных следствия:

  • Если известна A, протекающая через систему, и сопротивление цепи, то можно вычислить мощность.
  • Мощность также можно посчитать, зная действующее сопротивление и U.

При этом для определения мощности берется не напряжение сети, а U, примененное к проводнику. Получается, если какой-либо прибор включен в систему через удлинитель, то действие будет применено как к прибору, так и к проводам удлинительного устройства. В результате провода будут нагреваться.

Конечно, нежелательно, чтобы соединения нагревались, так как именно это приводит к различным нарушениям работы электропроводки.

Однако основные проблемы заключаются не в самом проводе, а в различных местах соединения. В этих точках сопротивление бывает в десятки раз выше, чем по периметру провода. Со временем в результате окисления сопротивление может лишь повышаться.

Особенно опасными являются места соединения различных металлов. В них процессы окисления проходят гораздо быстрее. Самые частые зоны соединений:

  • Места скручивания проводов.
  • Клеммы выключателей, розеток.
  • Зажимные контакты.
  • Контакты в распределительных щитках.
  • Вилки и розетки.

Поэтому при ремонте первым делом стоит обратить внимание на эти участки. Они должны быть доступными для монтажа и контроля.

Выполняя вышеописанные правила, можно самостоятельно решать некоторые бытовые вопросы, связанные с электрикой в доме. Главное — помнить о технике безопасности.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector