Предисловие............................................................................................3
Введение. MATHCAD и электротехника................................................4
О работе с пособием.................................................................................5
1. Первый урок........................................................................................9
1.1. Основы пользовательского интерфейса......................................9
1.2. Ввод текста................................................................................10
1.3. Вычисления................................................................................12
1.4. Действия с комплексными числами...........................................19
2. Второй урок........................................................................................23
2.1. Функция и аргумент...................................................................23
2.2. Дискретный аргумент. Функция дискретного аргумента.........23
2.3. Построение графиков................................................................26
2.4. Форматирование графика .........................................................28
2.5. Массивы, матрицы, векторы.....................................................32
2.6. Трехмерные графики .................................................................36
3. Третий урок........................................................................................38
3.1. Построение волновых диаграмм...............................................38
3.2. Построение потенциальных диаграмм......................................41
3.3. Построение векторных диаграмм .............................................41
3.4. Функции с условием...................................................................44
3.5. Решение системы обыкновенных
дифференциальных уравнений........................................................46
3.6. Символьные вычисления..........................................................53
4. Основные понятия об электрических цепях постоянного тока........57
4.1. Источники и приемники электрической энергии....................57
4.2. Потенциал, полярность ЭДС и направление тока..................58
4.3. Разность потенциалов. Закон Ома...........................................59
4.4. Законы Кирхгофа. Соединение резисторов.
Баланс мощностей............................................................................62
5. Основные понятия об электрических цепях синусоидального
тока.........................................................................................................71
5.1. Введение в теорию переменных токов.....................................71
5.2. Действующее и среднее значения переменного тока
и напряжения....................................................................................74
5.3. Изображение синусоидальных функций времени вращающимися векторами. Векторные диаграммы......................76
5.4. Представление векторов, изображающих
синусоидальные величины, комплексными числами ....................79
5.5. Резистор, индуктивная катушка и конденсатор
в цепи переменного тока .................................................................80
6. Мощность в цепях переменного синусоидального тока...................89
6.1. Мощность в резисторе..............................................................89
6.2. Мощность в идеальной индуктивной катушке.......................90
6.3. Мощность в конденсаторе........................................................92
6.4. Знаки индуктивной и емкостной мощностей. Новые выражения для мощностей
в цепях синусоидального тока........................................................93
6.5. Мощность в трехфазных цепях
синусоидального тока......................................................................95
7. Установившиеся и переходные процессы в линейных электрических цепях..............................................................................99
7.1. Установившийся режим в цепи синусоидального переменного тока с элементами R, L, С. Исследование резонанса напряжений
и резонанса токов.............................................................................99
7.2. Расчет напряжений на фазах трехфазного приемника при соединении звездой и несимметричной нагрузке фаз...................................................................................103
7.3. Переходные процессы в электрических цепях
с сосредоточенными параметрами................................................107
8. Линейные электрические цепи с несинусоидальными токами.......120
8.1. Общие положения. Причины возникновения несинусоидальных токов...............................................................120
8.2. Разложение несинусоидальных кривых в ряд Фурье............120
8.3. Расчет токов при несинусоидальных ЭДС............................128
9. Нелинейные электрические цепи переменного тока, содержащие
катушку с ферромагнитным сердечником.....................................134
9.1. Общие положения...................................................................134
9.2. Понятие о феррорезонансных явлениях................................ 137
9.3. Феррорезонанс напряжений................................................... 137
9.4. Феррорезонанс токов..............................................................145
10. Магнитные цепи.............................................................................150
10.1. Основные сведения о магнитном поле.................................150
10.2. Связь магнитного поля с электрическим током.................. 153
10.3. Магнитное поле в веществе.................................................. 155
10.4. Закон полного тока...............................................................157
10.5. Ферромагнитные вещества...................................................159
10.6. Магнитные цепи.................................................................... 162
10.7. Закон Ома и законы Кирхгофа для магнитных цепей........ 162
10.8. Расчет неразветвленных магнитных цепей.......................... 165
10.9. Расчет разветвленных магнитных цепей..............................169
11. Электрические цепи с распределенными параметрами................174
11.1. Общие понятия об электрических цепях с распределенными параметрами...................................................................................174
11.2. Синусоидальный режим в однородной линии .................... 176
12. Электрическое поле постоянного тока в проводящей среде.........184
12.1. Общие положения.................................................................. 184
12.2. Расчет электрического поля заземлителя.............................185
13. Электрические машины постоянного тока...................................191
13.1. Краткие сведения об электрических машинах железнодорожного транспорта.....................................................191
13.2. Устройство и принцип действия электрической машины постоянного тока...........................................................................192
13.3. Магнитное поле электрических машин. Расчет магнитной цепи с использованием системы MATHCAD.................................................................................... 194
13.4. Двигатели постоянного тока. Расчет механических характеристик двигателя с последовательным возбуждением ... 201
14. Трансформаторы............................................................................207
14.1. Общие понятия......................................................................207
14.2. Уравнения состояния и схема замещения
трансформатора.............................................................................208
14.3. Определение параметров трансформатора из опытов холостого хода и короткого замыкания......................................210
14.4. Расчет изменения вторичного напряжения
и КПД трансформатора при изменении нагрузки.......................212
15. Асинхронные двигатели.................................................................215
15.1. Основные сведения................................................................215
15.2. Расчет рабочих характеристик асинхронного
двигателя........................................................................................218
15.3. Расчет механической и токовой характеристик с учетом вытеснения тока в роторе и насыщения магнитной цепи...........220
16. Надежность электротехнических систем......................................224
16.1. Общие положения. Понятие надежности.............................224
16.2. Решение задачи надежности.................................................227
16.3. Решение задачи надежности с помощью MATHCAD........230
Заключение..........................................................................................233
Об авторах...........................................................................................234
Рекомендуемая литература............................................................235