Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków wyd.6

W podręczniku podano podstawowe prawa, pojęcia i układy z elektrotechniki i elektroniki. Przedstawiono zasady działania przyrządów pomiarowych, maszyn elektrycznych, transformatorów, urządzeń elektronicznych i wybranych układów energoelektronicznych. Omówiono urządzenia do wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii" elektrycznej. Wiele uwagi poświęcono pomiarom wielkości elektrycznych i nieelektrycznych metodami elektrycznymi oraz sposobom użytkowania energii elektrycznej. Podręcznik jest przeznaczony dla studentów wydziałów nieelektrycznych, przede wszystkim mechanicznych, wyższych szkół technicznych. Może być również przydatny dla uczniów liceów profilowanych oraz inżynierów nieelektryków.

Spis treści

1. Podstawy elektrotechniki

doc. dr inż. Robert Kiełsznia, prof. dr inż. Andrzej Pilatowicz.

dr inż. Alicja Zielińska

1.1. Pojęcia podstawowe i jednostki miar
1.2. Pole elektrostatyczne, kondensatory
1.3. Obwód elektryczny
1.3.1. Elementy obwodu elektrycznego. Prawo Ohma
1.3.2. Rezystancja przewodników
1.3.3. Prawa Kirchhoffa
1.3.4. Liniowy obwód prądu stałego
1.3.5. Sposoby łączenia źródeł i rezystorów w liniowym obwodzie prądu stałego
1.3.6. Energia i moc, prawo Joule’a
1.3.7. Metody rozwiązywania liniowych obwodów prądu stałego
1.3.8. Nieliniowy obwód elektryczny prądu stałego
1.3.9. Przepływ prądu przez elektrolity. Akumulatory
1.4. Pole przepływowe prądu stałego
1.5. Magnetyzm i elektromagnetyzm
1.5.1. Wstęp
1.5.2. Pole magnetyczne
1.5.3. Indukcja magnetyczna
15.4. Siła działająca na przewód z prądem w polu magnetycznym. Prawo.Ampere’a
1.5.5. Siła działająca na ładunki elektryczne poruszające się w polu magnetycznym
1.5.6. Strumień indukcji magnetycznej. Rurka indukcji
1.5.7. Pole magnetyczne w środowisku jednorodnym. Natężenie pola magnetycznego
1.5.8. Siły wzajemnego oddziaływania między przewodami z prądem
1.5.9. Magnesowanie ciał
1.5.10. Prawo przepływu
1.5.11. Obwód magnetyczny 1.5.12. Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa dla obwodów magnetycznych
1.5.13. Obliczanie obwodów magnetycznych
1.5.14. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Siła elektromotoryczna indukowana
1.5.15. Zjawisko samoindukcji. Siła elektromotoryczna indukcji własnej. Indukcyjność własna
1.5.16. Energia pola magnetycznego cewki o indukcyjności L
1.5.17. Zjawisko indukcji wzajemnej. Siła elektromotoryczna indukcji wzajemnej
1.5.18. Prądy wirowe
1.6. Obwód elektryczny jednofazowy prądu sinusoidalnego
1.6.1. Wstęp
1.6.2. Powstawanie prądu sinusoidalnego
1.6.3. Wartość średnia i skuteczna prądu i napięcia
1.6.4. Moc i praca w obwodzie prądu sinusoidalnego
1.6.5. Przebiegi sinusoidalne przedstawione w postaci obracających się wektorów
1.6.6. Wielkości sinusoidalnie zmienne przedstawione jako wektory na płaszczyźnie
zmiennej zespolonej
1.6.7. Zastosowanie liczb zespolonych do obliczeń obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego
1.6.8. Analiza obwodu prądu sinusoidalnego złożonego z pojedynczych idealnych
elementów R, L, C 1.6.9. Analiza obwodu prądu sinusoidalnego złożonego z idealnych elementów R, L,C
połączonych szeregowo
1.6.10. Analiza obwodu prądu sinusoidalnego złożonego z idealnych elementów R, L, C połączonych równolegle
1.6.11. Zjawisko rezonansu
1.6.12. Obwody sprzężone
1.6.13. Czwórniki
1.6.14. Stany nieustalone w obwodach" zawierających elementy R, L. C
1.7. Okresowy niesinusoidalny prąd i napięcie w obwodzie elektrycznym
1.7.1. Rozwinięcie funkcji okresowej w szereg Fouriera
1.7.2. Obliczanie prądu i napięcia w obwodzie elektrycznym liniowym przy
niesinusoidalnej sem
1.8. Układy trójfazowe
1.8.1. Pojęcia podstawowe
1.8.2. Prąd i napięcie w układach trójfazowych symetrycznych
1.8.3. Prąd i napięcie., w układach trójfazowych niesymetrycznych
1.8.4. Moc w układach trójfazowych
1.8.5. Pole magnetyczne wirujące
1.8.6. Zastosowanie układów trójfazowych
1.8.7. Kompensacja mocy biernej
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Literatura

2. Podstawy elektroniki

dr inż. Jan Szymczvk

2.1. Diody półprzewodnikowe
2.1.1. Wiadomości ogólne
2.1.2. Dioda warstwowa
2.1.3. Dioda Zenera
2.1.4. Dioda elektroluminescencyjna — LED
2.1.5. Dioda pojemnościowa, warikap (waraktor)
2.1.6. Fotodioda i fotoogniwo
2.1.7. Transoptor (sprzęgacz optyczny)
2.2. Tranzystor warstwowy bipolarny
2.2.1. Zasada działania tranzystora
2.2.2. Tranzystor jako czwórnik i jego parametry
2.3. Tranzystor unipolarny
2.3.1. Tranzystor unipolarny złączowy (FET)
2.3.2. Tranzystor unipolarny z izolowaną bramką (MOSFET)
2.5. Tyrystory — krzemowe diody sterowane
2.6. Układy scalone
2.7. Wzmacniacze elektroniczne
2.7.1. Wzmacniacz rezystancyjny (oporowy) ze wspólnym emiterem — WE
2.7.2. Wzmacniacz w układzie wspólnego kolektora — WC
2.7.3. Wzmacniacze wielostopniowe
2.7.4. Wzmacniacze selektywne
2.7.5. Wzmacniacze mocy
2.8. Generatory
2.8.1. Wstęp
2.8.2. Ogólne warunki generacji drgań
2.8.3. Generatory LC
2.8.4. Generatory LC o zwiększonej stabilności częstotliwości
2.8.5. Generatory kwarcowe
2.8.6. Generatory RC
2.8.7. Generatory sygnałów niesinusoidalnych
2.9. Modulacja i demodulacja
2.9.1. Wstęp
2.9.2. Modulacja i demodulacja amplitudy
2.9.3. Modulacja i demodulacja częstotliwości
2.10. Układy impulsowe
2.10.1. Wiadomości ogólne
2.10.2. Przerzutnik bistabilny
2.10.3. Przerzutnik monostabilny
2.10.4. Przerzutnik Schmitta
2.11. Układy cyfrowe
2.11.2. Podstawowe elementy logiczne
2.11.3. Realizacja funkcji złożonych
2.11.4. Rodzaje i właściwości bramek logicznych
2.11.5. Przerzutniki i liczniki
2.11.6. Pamięci półprzewodnikowe
2.11.7. Systemy mikroprocesorowe
2.11.8. Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe
2.1.2. Źródła zasilające
2.12.1. Uwagi ogólne
2.12.2. Prostowniki
2.12.3. Filtry
2.12.4. Stabilizatory napięcia stałego
2.13. Wybrane przykłady zastosowania układów elektronicznych
2.13.1. Zastosowanie elektroniki w miernikach wielkości elektrycznych
2.13.2. Zastosowanie elektroniki w miernictwie przemysłowym
2.13.3. Zastosowanie elektroniki do .badań.materiałów
2.13.4. Zastosowanie urządzeń elektronicznych do wizualnej analizy zjawisk
2.13.5. Zastosowanie urządzeń-elektronicznych w automatyce
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Literatura

3. Pomiary wielkości elektrycznych i nieelektrycznych

prof. dr inż. Andrzej Wąsowski

3.1. Przyrządy pomiarowe elektromechaniczne
3.1.1. Uwagi ogólne o pomiarach i przyrządach pomiarowych
3.1.2. Przyrządy magnetoelektryczne
3.1.3. Przyrządy elektromagnetyczne
3.1.4. Przyrządy elektrodynamiczne
3.1.5. Liczniki indukcyjne
3.1.6. Rejestratory
3.1.7. Przekładniki
3.2. Metody pomiarów wielkości elektrycznych
3.2.1. Pomiar napięcia-i prądu
3.2.2. Pomiar rezystancji
3.2.3. Pomiar indukcyjności
3.2.4. Pomiarpojemności
3.2.5. Pomiar mocy i energii
3.3. Przetwarzanie wielkości nieelektrycznych na elektryczne
3.3.1. Uwagi ogólne
3.3.2. Pomiary temperatury
3.3.3. Pomiary wielkości mechanicznych
3.3.4. Pomiary natężenia przepływu
3.3.5. Pomiary przepływu ciepła
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Literatura

4. Maszyny. elektryczne i transformatory

dr inż. Wiesław Żwawski

4.1. Wstęp
4.2. Budowa maszyn elektrycznych
4.3. Maszyny prądu stałego
4.3.1. Budowa
4.3.2. Zasada działania i zależności podstawowe
4.3.3. Straty energii i sprawność maszyn
4.3.4. Oddziaływanie twornika
4.3.6. Rodzaje maszyn
4.3.7. Właściwości prądnic
4.3.8. Właściwości silników
4.4. Maszyny synchroniczne
4.4.1. Budowa
4.4.2. Zasada działania prądnicy synchronicznej
4.4.3. Bieg jałowy i stan zwarcia
4.4.4. Praca prądnicy na sieć własną
4.4.5. Współpraca prądnicy z siecią sztywną
4.4.6. Synchronizacja
4.4.7. Silnik synchroniczny
4.4.8. Alternatory
4.4.9. Silniki skokowe
4.5. Transformatory
4.5.1. Budowa
4.5.2. Stan jałowy transformatora jednofazowego
4.5.3. Stan obciążenia transformatora jednofazowego
4.5.4. Stan zwarcia transformatora
4.5.5. Praca równoległa transformatorów
4.5.6. Transformatory trójfazowe
4.5.7. Regulacja napięcia w transformatorze
4.5.8. Autotransformatory
4.6. Silniki indukcyjne (asynchroniczne)
4.6.1. Budowa
4.6.2. Zasada działania silnika indukcyjnego trójfazowego
4.6.3. Sposoby rozruchu silników indukcyjnych trójfazowych
4.6.4. Silniki indukcyjne jednofazowe
4.6.5. Silniki liniowe indukcyjne
4.6.6. Silniki elektryczne wykonawcze (SW)
4.7. Drgania i hałas maszyn elektrycznych
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Literatura

5. Użytkowanie energii elektrycznej

dr inż. Pawel Hempowicz

5.1. Napęd elektryczny
5.1.2. Regulacja prędkości kątowej silników elektrycznych
5.1.3. Regulacja prędkości kątowej silników prądu stałego
5.1.4. Regulacja prędkości kątowej silnika bocznikowego
5.1.5. Regulacja prędkości kątowej silnika szeregowego
5.1.6 Regulacja prędkości kątowej silników prądu przemiennego
5.1.7. Hamowanie silników elektrycznych
5.1.8. Hamowanie silników bocznikowych prądu stałego
5.1.9. Hamowanie silników szeregowych prądu stałego
5.1.10. Hamowanie silników indukcyjnych
5.1.11. Wielomaszynowe układy napędowe
5.1.12. Dobór silnika napędowego
5.1.13. Sprzęgła elektromagnetyczne
5.1.14. Luzowniki (zwalniaki)
5.2. Oświetlenie elektryczne
5.2.1. Pojęcia podstawowe, jednostki
5.2.2. Elektryczne źródła światła
5.2.3. Oprawy oświetleniowe
5.2.4. Wiadomości ogólne o oświetlaniu
5.3. Elektrotermia
5.3.1. Nagrzewanie rezystancyjne (oporowe)
5.3.2. Nagrzewanie elektrodowe
5.3.3. Nagrzewanie łukowe
5.3.4. Nagrzewanie indukcyjne
5.3.5. Nagrzewanie pojemnościowe
5.3.6. Nagrzewanie promiennikowe
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Literatura

6. Urządzenia do wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej

prof. dr inż. Andrzej Pilatowicz, dr inż. Alicja Zielińska

6.1.1. Energetyka
6.2. System elektroenergetyczny
6.2.1. Wytwarzanie energii elektrycznej
6.2.2. Przesył energii elektrycznej w SEE
6.2.3. Rozdział energii elektrycznej w SEE
6.3. Elementy systemu elektroenergetycznego
6.3.1. Wymagania ogólne i środowiskowe
6.3.2. Wymagania stawiane sieciom.i instalacjom
6.3.3. Układy sieci
6.3.4. Elektrownie
6.3.5. Linie elektroenergetyczne
6.3.6. Stacje elektroenergetyczne
6.3.7. Instalacje elektryczne
6.3.8. Jakość energii elektrycznej
6.4. Zabezpieczenia przeciwzakłóceniowe
6.4.1. Rodzaje zakłóceń i ograniczanie ich skutków
6.4.2. Ochrona sieci elektroenergetycznych przed przepięciami
6.4.3. Rodzaje zabezpieczeń przekaźnikowych
6.4.4. Zabezpieczenia linii, transformatorów i automatyka sieciowa
6.4.5. Zabezpieczenia silników
6.5. Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym
6.5.1. Oddziaływanie prądu elektrycznego na organizm ludzki
6.5.2. Układy sieciowe w ochronie przed porażeniem
6.5.3. Ochrona przed dotykiem bezpośrednim (ochrona podstawowa)
6.5.5. Zasada działania wyłącznika ochronnego różnicowprądowego
6.5.6. Ochrona przed przerzutem wysokiego napięcia w stacjach transformatorowych
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Literatura

7. Wybrane układy energoelektroniki

dr inż. Tadeusz Tomborowski

7.1. Wiadomości wstępne
7.2. Prostowniki niesterowane
7.2.1. Prostownik jednopulsowy
7.2.2. Prostowniki dwupulsowe
7.2.3. Prostowniki trójfazowe
7.2.4. Charakterystyka zewnętrzna prostownika
7.3. Prostowniki sterowane
7.3.1. Prostownik sterowany jednopulsowy
7.3.2. Prostowniki sterowane wielopulsowe
7.3.3. Prostowniki nawrotne (rewersyjne)
7.4. Łączniki i sterowniki prądu przemiennego
7.4.1. Układy jednofazowe
7.4.2. Układy trójfazowe
7.4.3. Przemienniki częstotliwości bezpośrednie
7.5. Łączniki i sterowniki prądu stałego
7.6. Falowniki niezależne
7.6.1. Falowniki napięcia
7.6.2. Falowniki prądu
7.7. Zastosowania układów energoelektroniki
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Literatura

Skorowidz