5

Spis Treści

Przedmowa

9

Wykaz najważniejszych oznaczeń

11

1. Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych
w obwodach prądu stałego

13

1.1. Cel ćwiczenia

13

1.2. Wprowadzenie teoretyczne

13

1.3. Pomiary wielkości elektrycznych i ich rodzaje

28

1.4. Literatura

38

1.5. Pomiary laboratoryjne

39

2. Obwody jednofazowe prądu przemiennego

47

1.1. Wprowadzenie

47

2.2. Zapis symboliczny prądu sinusoidalnego

48

2.3. Prawo Ohma w postaci zespolonej

51

2.4. Moc czynna, bierna i pozorna

53

2.5. Rezystancja R w obwodzie prądu przemiennego

54

2.6. Indukcyjność L w obwodzie prądu przemiennego

56

2.7. Pojemność C w obwodzie prądu przemiennego

57

2.8. Impedancja szeregowego i admitancja równoległego
połączenia elementów

59

2.9. Kompensacja mocy biernej

60

2.10. Pomiary wielkości elektrycznych

64

2.11. Literatura

70

2.12. Pomiary laboratoryjne

71

3. Badanie obwodów trójfazowych

77

3.1. Układy połączeń w obwodach trójfazowych

77

3.2. Pomiar mocy w układach trójfazowych

97

3.4. Literatura

103

3.5. Ćwiczenie laboratoryjne

104

4. Badanie silnika asynchronicznego

115

4.1. Budowa i zasada działania silnika asynchronicznego

115

4.2. Charakterystyki mechaniczne silnika

124

4.3. Poślizg

129

4.4. Sprawność, moc, prędkość obrotowa

129

4.5. Rozruch i regulacja prędkości silników indukcyjnych

133

6

4.6. Charakterystyka mechaniczna silnika pierścieniowego
i klatkowego

140

4.7. Literatura

150

4.8. Ćwiczenie laboratoryjne

151

5. Ochrona przeciwporażeniowa i zabezpieczenia urządzeń
elektrycznych

155

5.1. Zabezpieczenia od zwarć i przeciążeń

155

5.2. Ochrona przeciwporażeniowa

164

5.3. Literatura

176

5.4. Pomiary laboratoryjne

177

6. Badanie elektronicznych elementów półprzewodnikowych

183

6.1. Półprzewodniki

183

6.2. Dioda półprzewodnikowa

183

6.3. Dioda Zenera

186

6.4. Dioda pojemnościowa

187

6.5. Tranzystor

190

6.6. Tyrystor

193

6.7. Pochodne struktury czterowarstwowe

198

6.8. Wykorzystanie oscyloskopu do zdejmowania charakterystyk
statycznych elektronicznych elementów półprzewodnikowych

201

6.9. Literatura

203

6.10. Pomiary laboratoryjne

203

7. Układy zasilające

207

7.1. Wprowadzenie

207

7.2. Prostowniki

209

7.3. Filtry wygładzające RC, LC

219

7.4. Stabilizatory napięcia

222

7.5. Literatura

230

7.6. Pomiary laboratoryjne

230

8. Stany nieustalone

237

8.1. Stany przejściowe i ustalone

237

8.2. Obwód zawierający RL

239

8.3. Obwód zawierający RC

241

8.4. Stany nieustalone w szeregowym połączeniu RLC

243

8.5. Załączanie napięcia stałego (ładowanie C przez R i L)

244

8.6. Płaszczyzna fazowa

247

8.7. Literatura

251

8.8. Pomiary laboratoryjne

252

7

9. Obwody rezonansowe

257

9.1. Wprowadzenie

257

9.2. Parametry charakteryzujące obwody rezonansowe

257

9.3. Szeregowy obwód rezonansowy

259

9.4. Równoległy obwód rezonansowy

262

9.5. Literatura

266

9.6. Pomiary laboratoryjne

266

10. Wzmacniacz operacyjny i jego zastosowania

271

10.1. Wstęp

271

10.2. Podstawowe pojęcia

272

10.3. Własności idealnego wzmacniacza operacyjnego

273

10.4. Podstawowe układy pracy wzmacniaczy operacyjnych

277

10.5. Podsumowanie

301

10.6. Literatura

301

10.7. Pomiary laboratoryjne

302

8

9

Przedmowa

Zastosowanie elektroniki i elektrotechniki we wszystkich działach techniki
ciągle wzrasta. Również inżynierowie specjalności nieelektrycznych spotykają
się w coraz szerszym zakresie z zagadnieniami elektrotechniki i elektroniki.

Niniejszy skrypt przeznaczony jest dla studentów wydziałów nieelektrycznych
wyższych szkół technicznych. W związku z tym, że na poszczególnych wy-
działach istnieje kilka kierunków studiów, na których realizowany jest zróżni-
cowany program kształcenia, przedstawiony w skrypcie materiał jest na tyle
szeroki, że obejmuje zagadnienia, które wymagane są w wielu kursach kształ-
cenia politechnicznego. Układ treści skryptu charakteryzuje się komplekso-
wym powiązaniem elektrotechniki z elektroniką w jedną nierozerwalną całość.

Skrypt jest z założenia samowystarczalny jako podręcznik do realizacji ćwi-
czeń laboratoryjnych z podstaw elektrotechniki i elektroniki. Zagadnienia
przedstawione w skrypcie mogą być przydatne również przy zaliczaniu wykła-
dów i ćwiczeń rachunkowych z Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki.

Tom 1 zawiera podstawowe wiadomości z zakresu podstaw elektrotechniki
i podstaw elektroniki. Tom 2 zawiera materiał z zakresu układów elektronicz-
nych oraz niektórych zastosowań elektroniki i elektrotechniki przydatnych na
poszczególnych kierunkach i specjalnościach.

10

11

WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ

α

− współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora,

współczynnik tłumienia

β

− wzmocnienie dla prądu stałego tranzystora,

stała kątowa

u

− wartość chwilowa napięcia

U

− wartość skuteczna napięcia, napięcie stałe

m

U

− wartość maksymalna amplitudy napięcia

U

− postać zespolona napięcia

)

(s

U

− wartość operatorowa napięcia (Laplace’a)

i

− wartość chwilowa prądu

I

− wartość skuteczna prądu, prąd stały

m

I

− wartość maksymalna amplitudy prądu

I

− postać zespolona prądu

)

(

s

I

− wartość operatorowa prądu (Laplace’a)

T

− okres, temperatura

t

− czas

f

− częstotliwość

ω

− prędkość kątowa (pulsacja)

ϕ

− kąt przesunięcia fazowego, argument impedancji

Z

− impedancja, moduł impedancji

Z

− impedancja zespolona

Y

− admitancja

R

− rezystancja

C

− pojemność

L

− indukcyjność

X

− reaktancja

C

X

− reaktancja pojemnościowa

L

X

− reaktancja indukcyjna

P

− moc czynna, moc średnia

Q

− moc bierna prądu sinusoidalnego

12

S

− moc pozorna prądu sinusoidalnego

P

cos

− współczynnik mocy

Q

q,

− ładunek elektryczny

n

z,

− liczba zwojów

u

k

− współczynnik kształtu napięcia

i

k

− współczynnik kształtu prądu

γ

− współczynnik tętnień (pulsacji), stała przenoszenia

τ

− stała czasowa układu

ξ

− współczynnik tłumienia obwodu rezonansowego

L

Q

− dobroć cewki

C

Q

− dobroć kondensatora

Q

− dobroć obwodu rezonansowego

B

− indukcja magnetyczna, szerokość pasma w Hz

E

− natężenie pola elektrycznego, amplituda SEM

G

− konduktancja

r

− odległość, promień

ρ

− rezystywność

W

− praca, energia

K

− wzmocnienie (wartość skuteczna)

)

(

ω

j

K

− wzmocnienie zespolone, transmitancja widmowa

)

(

s

T

− transmitancja operatorowa Laplace’a

s

− zmienna zespolona Laplace’a, poślizg

M

− moment elektromagnetyczny silnika

m

φ

− wartość maksymalna strumienia wirującego

pola magnetycznego