Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат Теоретические основы электротехники 2 по специальности 050718-Электроэнергетика 3 кредита (135 часов)

Вид материала

Программа

Содержание

3 Введена впервые
Пояснительная записка
Задачи дисциплины

Подобный материал:

ТИПОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

Образование высшее профессиональное

Бакалавриат

Теоретические основы электротехники 2

по специальности 050718-Электроэнергетика

3 кредита (135 часов)

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Алматы

2005

Предисловие

1 РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА Учебно-методическим объединением по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникаций МО и Н РК при Алматинском институте энергетики и связи

2 УТВЕРЖДЕНА И ВВЕДЕНА В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства образования и науки Республики Казахстан от

3 ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ

4 Типовая учебная программа разработана в соответствии с государственным общеобязательным стандартом образования РК ГОСО РК 3.08.093-2004 по специальности бакалавриата 050718-Электроэнергетика цикла базовых дисциплин высшего профессионального образования, утвержденных приказом Министерства образования и науки Республики Казахстан от 07.08. 2004г. №

5 Программа рекомендована к изданию Президиумом учебно-методического объединения по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникаций МОиН РК протокол

Настоящая типовая программа не может быть тиражирована и распространена без разрешения Министерства образования и науки Республики Казахстан

Пояснительная записка

Дисциплина "Теоретические основы электротехники 2" является обязательным предметом для студентов высших учебных заведений и включается в учебные планы в качестве базовой дисциплины.

Цель дисциплины – изучение, как с качественной, так и с количественной стороны установившихся и переходных процессов в электрических и магнитных цепях, а также теории электромагнитного поля. Этот курс, базирующийся на курсах физики и высшей математики, содержит общую теорию цепей и электромагнитного поля и инженерные методы их расчета, анализа и синтеза. Он имеет исключительное значение для формирования научного кругозора специалистов по электроэнергетике, и на нем основываются все электроэнергетические дисциплины.

Задачи дисциплины– подготовить, на основе знаний качественных и количественных сторон процессов, происходящих в различных электротехнических устройствах, студента для успешного и грамотного решения задач, которые ставят специальные электроэнергетические дисциплины.

Перечень дисциплин, предшествующих изучению данной дисциплины: высшая математика, физика, информатика.

Перечень смежных дисциплины: электрические машины.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

методы расчета установившихся и переходных процессов в линейных электрических цепях;
основные уравнения и характеристики цепей с распределенными параметрами;
методы анализа нелинейных электрических и магнитных цепей;
основные соотношения, описывающие электромагнитные поля.

1 Содержание дисциплины

Введение

Цель и содержание дисциплины «Теоретические основы электротехники2». Основные задачи курса, роль в подготовке специалиста. Понятия и определения.

Переходные процессы в линейных электрических цепях.

Возникновение переходных процессов и законы коммутации. Переходный, принужденный и свободный процессы. Короткое замыкание цепи R,L. Включение цепи R,L на постоянное напряжение. Включение цепи R,L на постоянное и синусоидальное напряжение. Переходные процессы в неразветвленной цепи R,L,С. Апериодический разряд конденсатора. Предельный случай апериодического разряда конденсатора. Периодический (колебательный) разряд конденсатора. Включение цепи R,L,С на постоянное напряжение. Общий случай расчета переходных процессов классическим методом. Включение пассивного двухполюсника на непрерывно изменяющееся напряжение (формула и интеграл Дюамеля). Включение пассивного двухполюсника на напряжение любой формы. Применение преобразования Лапласа к расчету переходных процессов. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Эквивалентные операторные схемы.

Четырехполюсники и частотные электрические фильтры

Четырехполюсники и их основные уравнения. Определение коэффициентов четырехполюсника. Эквивалентные схемы четырехполюсника. Характеристическое сопротивление и постоянная передачи симметричного четырехполюсника. Цепные схемы. Частотные электрические фильтры. Высокочастотные фильтры. Низкочастотные фильтры. Полосные и заграждающие фильтры.

Цепи с распределенными параметрами

Токи и напряжения в длинных линиях. Уравнения однородной линии. Установившийся режим в однородной линии. Характеристики однородной линии. Входное сопротивление линии. Уравнения однородной линии с гиперболическими функциями. Коэффициент отражения волны. Согласованная нагрузка линии. Линия без потерь. Холостой ход, короткое замыкание и нагрузочный режим линии без потерь.

Нелинейные электрические цепи

Последние достижения в теории и технике нелинейных электрических цепей. Элементы и эквивалентные схемы простейших нелинейных цепей. Графический метод расчета неразветвленных цепей с нелинейными элементами. Графический метод расчета цепей с параллельным соединением нелинейных элементов. Графический метод расчета цепей со cмешанным соединением нелинейных и линейных элементов. Вольтамперные характеристики нелинейных активных двухполюсников. Примеры расчета разветвленных электрических цепей с нелинейными элементами. Применение теории активных двухполюсников для расчета цепей с линейными и нелинейными элементами.

Основные понятия и законы магнитных цепей. Расчет неразветвленных магнитных цепей. Расчет разветвленных магнитных цепей.

Явления в нелинейных цепях переменного тока. Методы расчета нелинейных цепей переменного тока. Общая характеристика цепей с источниками ЭДС одинаковой частоты. Форма кривой тока в цепи с вентилями. Простейшие выпрямители. Расчет тока в катушке со стальным магнитопроводом. Явление феррорезонанса.

Теория электромагнитного поля

О критериях разграничения задач электрических и магнитных цепей и задач теории электромагнитного поля. Электромагнитное поле как один из видов материи. Электростатическое поле. Величины, характеризующие поле и связь между ними. Силовые и эквипотенциальные линии. Свободные и связанные заряды. Поляризация, векторы смещения и поляризации. Теорема Гаусса. Основные уравнения электростатики. Поле в проводнике в условиях электростатики. Теорема единственности. Общая характеристика методов расчета электростатического поля. Метод наложения. Применение теоремы Гаусса для расчета поля. Метод зеркальных изображений. Поле системы заряженных тел. Три группы формул Максвелла. Потенциальные, емкостные коэффициенты, частичные емкости. Применение уравнений электростатики для расчета полей. Диэлектрический шар и диэлектрический цилиндр в однородном поле. Энергия электростатического поля. Силы, действующие в электростатическом поле.

Электрическое поле постоянного тока. Величины, характеризующие поле. Ток и плотность тока. Законы Ома, Кирхгофа и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Уравнение Лапласа. Граничные условия для электрического поля постоянного тока. Аналогия между электрическим полем и полем в диэлектрике. Общая характеристика задач на расчет электрического поля в проводящей среде и методов их решения. Энергия и сила в электрическом поле.

Магнитное поле постоянного тока. Основные величины, характеризующие поле. Уравнения магнитного поля в дифференциальной форме. Векторный и скалярный потенциал. Граничные условия. Энергия магнитного поля. Механические силы в магнитном поле. Взаимное соответствие электростатического (электрического) поля и магнитного поля постоянного тока. Шар и эллипсоид вращения в магнитном поле. Коэффициент размагничивания. Задачи Сирла.

Переменное электромагнитное поле. Полный электрический ток. Уравнения Максвелла. Граничные условия для векторов электромагнитного поля. Теорема Умова-Пойнтинга. Закон сохранения энергии. Уравнения Максвелла и теорема Умова -Пойнтинга в комплексной форме.

2 Примерный перечень тем практических занятий

2.1 Расчет цепей при несинусоидальных источниках питания.

2.2 Расчет цепей с распределенными параметрами.

2.3 Расчет переходных процессов классическим методом.

2.4 Расчет переходных процессов операторным методом.

2.5 Расчет электростатических полей.

2.6 Расчет электрических полей постоянного тока.

2.7 Расчет магнитных полей постоянного тока.

3 Примерный перечень лабораторных работ

3.1 Переходные процессы в цепи с одним накопителем энергии.

3.2 Переходные процессы в цепи R.L.С.

3.3 Исследование частотных электрических фильтров.

3.4 Исследование электрической цепи постоянного тока

нелинейными элементами.

3.5 Исследование цепи с электрическими вентилями.

3.6 Феррорезонанс напряжений.

3.7 Исследование плоскопараллельного потенциального поля на

модели (с использованием ЭВМ).

3.8 Моделирование поля трехфазной системы.

3.9 Исследование магнитного поля цилиндрической катушки.

3.10 Исследование намагничивания тел разной формы в одно-

родном магнитном поле.

4 Примерный перечень расчетно-графических работ

4.1 Расчет цепей при несинусоидальных источниках питания.

4.2 Переходные процессы в линейных электрических цепях.

4.3 Расчет цепей с распределенными параметрами.

4.4 Расчет электрических и магнитных полей.

5 Учебно-лабораторное оборудование

Регулируемые источники постоянного напряжения, источники однофазного синусоидального напряжения с регулируемой частотой и трехфазные генераторы с регулируемой величиной напряжения. Необходим набор резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов, а также электроизмерительной аппаратуры.

Список рекомендуемой литературы

1. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.

2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.-М.: Гардарики, 1999. - 638с.

3.Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Т.2. – СПб,: Питер,2003.-576с.

4. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л.

Теоретические основы электротехники. Т.3.- СПб,: Питер,2003.- 377с.

5. Теоретические основы электротехники. Т.1. Основы теории линейных цепей / Под ред. П.А.Ионкина - М.: Высшая школа, 1976. -544с.

6. Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1990.- 544с.

7. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. - М.: Высшая школа, 1986. - 263с.

8. Атабеков Г.И., Купалян С.Д. Тимофеев А.Б., Хухриков С.С. Теоретические основы электротехники. ч.2. Нелинейные электрические цепи; ч.3 Электромагнитное поле. - М.: Энергия, 1979. - 432с.

9. Сборник задач по теоретическим основам электротехники/ Л.Д.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е.Заруди и др.-М.: Высшая школа, 1988.-543 с.

10. Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники / Под ред. П.А.Ионкина.-М.: Энергоиздат, 1982.-768с.

11. Прянишников В.А. ТОЭ: Курс лекций: Учебное пособие – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб., 2000 – 368 с.

12. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench. В 2-х томах/ Под ред. Д.И. Панфилова – М.: ДОДЭКА, 1999.- т.1-Электротехника. – 304с.

13. Денисенко В.И., Зуслина Е.Х., Кондратенко Л.Н. ТОЭ. Лабораторный практикум. Часть2,3. (Методические указания и задания к лабораторным работам). Алматы: АИЭС, 2000,30с.

14. Денисенко В.И., Зуслина Е.Х.,Креслина С.Ю., Баймаганов А.С. ТОЭ. Компьютерное моделирование стационарных электрических и магнитных полей. Методические указания и задания к лабораторным работам по ТОЭ. Алматы: АИЭС, 2003,18 с.

15. Денисенко В.И., Зуслина Е.Х., Креслина С.Ю. ТОЭ. Компьютерное моделирование переходных и установившихся процессов в электрических цепях. Методические указания к лабораторным работам поТОЭ. Часть 2. Алматы: АИЭС, 2002,28с.

Авторы: