Geum.ru

Методические указания по изучению дисциплины «Теоретические основы электротехники» для студентов специальностей 050712 «Автоматизаций и управление», 050718 «Электроэнергетика» Павлодар, 2008

Вид материалаМетодические указания

Содержание


1 Общие сведения
Основная литература
Дополнительная литература
Выписка из учебного рабочего плана
2.1.2 Тематический план дисциплины для заочной формы обучения
ИТОГО за семестр
ИТОГО за семестр
2.1.3 Тематический план дисциплины для очной формы обучения
2.1.4 Тематический план дисциплины для заочной формы обучения
2 Методические указания по изучению дисциплины Тема 1. Введение
Подобный материал:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН


ПАВЛОДАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. С.ТОРАЙГЫРОВА


Кафедра «Радиотехника и телекоммуникации»


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ



по изучению дисциплины «Теоретические основы электротехники» для студентов специальностей 050712 «Автоматизаций и управление», 050718 «Электроэнергетика»


Павлодар, 2008

УТВЕРЖДАЮ


декан

энергетического факультета

_____________А.П.Кислов

«____»___________2008 г.


Составитель: к.т.н., доцент, профессор ПГУ Мустафина Р.М.______


Кафедра «Радиотехника и телекоммуникации»


Утверждено на заседании кафедры «___»____2008 г, протокол № ____ Заведующий кафедрой ____________А.Д.Тастенов


Одобрено методическим советом энергетического факультета

«____» ____________2008 г., протокол № _____

Председатель МС____________М.М.Кабдуалиева


Нормоконтролер кафедры РТиТК _________Н.И.Глухова

«___» __________ 2008 г.


1 Общие сведения


Курс “Теоретические основы электротехники” (ТОЭ) занимает основное место среди общепрофессиональных дисциплин, определяющих теоретический уровень профессиональной подготовки инженеров-электриков.

Предметом изучения курса являются электромагнитные явления и их применения для решения проблем энергетики, электроники, автоматики и телемеханики, вычислительной техники.

Курс ТОЭ как базовый курс должен обеспечить целенаправленную подготовку и воспитание будущего специалиста, т.е. воспитание его общественно-научного мировоззрения, его профессиональную подготовку, его умение формулировать и исследовать на должном уровне общие теоретические проблемы изучаемой специальности, умение развивать и реализовывать свои знания в области инженерной практики.

При изучении дисциплины ТОЭ рекомендуется следующая литература:

Основная литература



1 Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: в 2-х т. Учебник для вузов.- Л.: Энергоиздат. Ленинград. отд-ние, 1981.-1 т.-536 с., 2 т.-416 с.

2 Зевеке Г.В., Ионкин П.А. и др. Основы теории цепей: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1989.-528 с.

3 Теоретические основы электротехники / Под ред. Ионкина П.А. В 2-х т. Учебник для вузов.-М.: Высшая школа, 1976.- 1т.-544 с., 2 т.-378 с.

4 Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 1980.-528 с.

5 Задачник по теоретическим основам электротехники/ Под ред. Поливанова К.М.- М.: Энергия, 1976.-304 с.

6 Колли Я.Н., Соболева Л.П., Фрадкин Б.М. Сборник задач по теории поля.- М.: Энергия, 1976.-168 с.

7 Теоретические основы электротехники. Том.1./ Под ред. П.А.Ионкина. М: Высшая школа. 1976. 544 с.

8 Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Ч.1. М: Высшая школа. 1978. 528 с.

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

10 Матханов П.И. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи. М.: Высшая школа 1981. 333 с.

11 Толстов Ю.Г. Теория линейных электрических цепей. М.:Высшая школа. 1978.279с.

12 Поливанов К.М. Теоретические основы электротехники. М.: Энергия. 1975. 352 с.

13 Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи. Ч.1. М.: Энергия. 1978. 592 с.

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

15 Задачник по теоретическим основам электротехники. /теория цепей/./Под ред. К.М.Поливанова. М.: Энергия. 1973. 304 с.

16 Методические указания к лабораторным работам по ТОЭ, часть 1. Теория линейных электрических цепей/ Дробинский А.В., Мустафина Р.М. и др. - Павлодар, Ромаер Облстатуправление, 1987.-56с.

17 Методические указания к лабораторным работам по ТОЭ, часть 2. Теория линейных и нелинейных цепей/ Дробинский А.В., Мустафина Р.М. и др. - Павлодар, Ромаер Облстатуправление, 1989.-52с.

18 Теория линейных электрических цепей. Методические указания к лабораторным работам по ТОЭ, часть 1/ Дробинский А.В., Мустафина Р.М. и др. – Павлодар, РИО ПГУ, 2000–42 с.

19 Нелинейные цепи при периодических процессах. Методические указания и задания к расчетно-графической работе по ТОЭ/ Мустафина Р.М., Каркавина Н.С., Мустафина Г.М. – Павлодар, РИО ПГУ, 2000–46 с.

20 Цепи постоянного тока. Методические указания и задания к расчетно-графической работе по ТОЭ/ Мустафина Р.М., Мустафина Г.М., Глухова Н.И. – Павлодар, НИЦ ПГУ, 2003–37 с.

21 Цепи однофазного синусоидального тока. Методические указания и задания к расчетно-графической работе по ТОЭ/ Мустафина Р.М., Мустафина Г.М., Глухова Н.И. – Павлодар, НИЦ ПГУ, 2003–31 с.

22 Переходные процессы в линейных цепях с сосредоточенными параметрами. Методические указания и задания к расчетно-графической работе по ТОЭ/ Мустафина Р.М., Мустафина Г.М., Воликова М.П. – Павлодар, НИЦ ПГУ, 2003–29 с.

23 Линейные цепи постоянного тока. Методические указания и контрольные задания на контрольную работу № 1 по ТОЭ/ Мустафина Р.М., Инсебаев Т.А., Дробинский А.В., Мустафина Г.М., – Павлодар, НИЦ ПГУ, 2003–28 с.

24 Линейные цепи однофазного синусоидального тока. Методические указания и контрольные задания на контрольную работу № 2 по ТОЭ/ Мустафина Р.М., Инсебаев Т.А., Дробинский А.В., Мустафина Г.М., – Павлодар, НИЦ ПГУ, 2003–31 с.

25 Переходные процессы. Методические указания и задания на контрольную работу по ТОЭ № 3/ Мустафина Р.М., Мустафина Г.М., Воликова М.П. – Павлодар, НИЦ ПГУ, 2003–69 с.

26 Линейные электрические цепи. Тестовые задания по ТОЭ, часть 1. Учебно-методическое пособие/ Исенов С.С., Мустафина Г.М. - Павлодар: НИЦ ПГУ им. С.Торайгырова, 2004 – 53 с.

27 Электромагнитные поля. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине ТОЭ / Дробинский А.В., Каркавина Н.С., Мустафина Г.М. - Павлодар: НИЦ ПГУ им. С.Торайгырова, 2004 – 58 с.

28 Расчет длинных линий в установившемся режиме. Методические указания к практическим занятиям по цепям с распределенными параметрами (длинные линии)/ Мустафина Г.М. – Павлодар: ПГУ им. С.Торайгырова, 2004 – 14 с.

29 Теория линейных и нелинейных цепей. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине ТОЭ, часть 2 / Глухова Н.И., Дробинский А.В., Каркавина Н.С. - Павлодар: НИЦ ПГУ им. С.Торайгырова, 2004 – 53 с.

30 Цепи при периодических процессах, Методические указания и задания к курсовой работе по дисциплине ТОЭ / Мустафина Г.М. и др. - Павлодар: НИЦ ПГУ им. С.Торайгырова, 2004 – 48 с.

31 Расчет переходных процессов в линейных цепях с сосредоточенными параметрами. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине ТОЭ / Мустафина Г.М. и др. - Павлодар: НИЦ ПГУ им. С.Торайгырова, 2004 – 72 с.

32 Теория электромагнитного поля. Методические указания к выполнению типовых расчетов по ТОЭ, часть 3 / Б.В.Смирнитский и др. – Павлодар: Ромаер Облстатуправление, 1986.-30 с.


Дополнительная литература



31 Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи. Учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 1986.-352 с.

32 Каплянский А.Е. и др. Теоретические основы электротехники. Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1972.-448 с.

33 Бессонов Л.А. Нелинейные электрические цепи. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1977.-343 с.

34 Голодин О.Е. и др. Программированное изучение теоретических основ электротехники. Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1978.- 288 с.

35 Говорков В.А. Электрические и магнитные поля.- М.: Энергия, 1963.-488 с.

36 Говорков В.А., Купалин С.Д. Теория электромагнитного поля в упражнениях и задачах. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 1970.-304 с.

37 Шебес М.Р. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 1983.-344 с.

38 Демирчян К.С., Чегурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1986.-240 с.

39 Демирчян К.С., Бутырин П.А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 1988.-335 с.

40 Ишков А.П. Методические разработки к лабораторным работам по курсу электромагнитного поля.- Алма-Ата, НМК, 1976.-54 с.


Ф СО ПГУ 7.03.1/10

ВЫПИСКА ИЗ УЧЕБНОГО РАБОЧЕГО ПЛАНА специальностей 050702 «Автоматизация и управление» и 050718 «Электроэнергетика»

№
Форма обучения
Формы контроля
Объем работы студ. в часах
Распределение часов по курсам и семестрам (часов)

























всего






























Экз.
зач.
кп.
кр.
РГР
к. р.
общ
ауд
срс
лек
пр.
лаб
срсп/

срс
лек
пр.
лаб
срсп/

срс

1
очная на



























3 семестр
4 семестр




базе ОСО
3,4















285
105
180
22,5
15
15
22,5/

67
22,5
15
15
22,5/67,5

2
заочная на
4,5












4









4 семестр
5 Семестр




базе ОСО















5
270
48
222
12
12
-
15/

96
12
12
-
15/

96

3
очная на
2
























2 семестр






базе СПО


















135
45
90
15
15
15
22,5/

67
-
-
-
-

4
заочная на
3












3
135
24
111
3 семестр






базе СПО



























12
12
-
15/

96
-
-
-
-



2.1.1 Тематический план дисциплины для очной формы обучения

Ф СО ПГУ 7.18.1/13

№
Наименование тем
Количество часов

п/п



лек.
прак.
лаб.
СРС

1
Введение
1
-
-



2
Эл.цепи постоянного тока
4
2
4
11

3
Эл.цепи однофазного синусоидального тока
3
-



11

4
Комплексный метод расчета
3.5
3
2
11

5
Резонанс и частотные характеристики
2
2
3
11

6
Индуктивно-связанные цепи
2
3
2
11

7
Трехфазные цепи
5
3
4
12

8
Несинусоидальные периодические ЭДС, напряжения, токи
2
2
-
10.25

9
РГР № 1, 2
-
-
-
12.75

ИТОГО за семестр
22.5
15
15
90

11.
Переходные процессы в линейных цепях
6
5
4
13

12
Четырехполюсники при синусоидальных токах и напряжениях. Цепные схемы и фильтры.
2
2
-
11

13
Нелинейные электрические и магнитные цепи при постоянном токе
3
2
2
11

14
Нелинейные электрические и магнитные цепи при периодических процессах
4
3
6
11

15
Электрические цепи с распределенными параметрами

3.5
-
-
11

16
Электростатическое поле
2
2
2
12

17
Электрическое поле постоянного тока
2
1
1
8.25




РГР № 3, 4
-
-
-
12.75

ИТОГО за семестр
22.5
15
15
90

ИТОГО по дисциплине
45
30
30
180



2.1.2 Тематический план дисциплины для заочной формы обучения

Ф СО ПГУ 7.18.1/13


№
Наименование тем
Количество часов

п/п



лек.
прак.
лаб.
СРС



Введение
-
-
-
-


Основные понятия и законы теории цепей

2
-
-
10


Эл.цепи постоянного тока
3
2
-
11


Эл.цепи однофазного синусоидального тока
3
2
-
10


Комплексный метод расчета
-
4
-
11


Резонанс и частотные характеристики
1
1
-
11


Индуктивно-связанные цепи
1
1
-
11


Трехфазные цепи
2
2
-
11


Несинусоидальные периодические ЭДС, напряжения, токи
-
-
-
11




Контрольные работы № 1
-
-
-
25

ИТОГО за семестр
12
12
-
111


Четырехполюсники при синусоидальных токах и напряжениях. Круговые диаграммы. Передаточные функции. Цепные схемы и фильтры.
2
-
-
11


Переходные процессы в линейных цепях
3
4
-
11



Нелинейные электрические и магнитные цепи при постоянном токе
-
2
-
11


Нелинейные электрические и магнитные цепи при периодических процессах
3
3
-
11


Электрические цепи с распределенными параметрами

2
1
-
10


Уравнения электрического поля
-
-
-
10


Электростатическое поле
1
1
-
11


Электрическое поле постоянного тока
1
1
-
11




Контрольная работа № 2
-
-
-
25

ИТОГО за семестр
12
12
-
111

ИТОГО по дисциплине
24
24
-
222



2.1.3 Тематический план дисциплины для очной формы обучения (на базе среднего профессионального образования)

Ф СО ПГУ 7.18.1/13

№
Наименование тем
Количество часов

п/п



лек.
прак.
лаб.
СРС

11.
Переходные процессы в линейных цепях
6
5
4
13

12
Четырехполюсники при синусоидальных токах и напряжениях. Цепные схемы и фильтры.
2
2
-
11

13
Нелинейные электрические и магнитные цепи при постоянном токе
3
2
2
11

14
Нелинейные электрические и магнитные цепи при периодических процессах
4
3
6
11

15
Электрические цепи с распределенными параметрами

3.5
-
-
11

16
Электростатическое поле
2
2
2
12

17
Электрическое поле постоянного тока
2
1
1
8.25




РГР № 3, 4
-
-
-
12.75

ИТОГО за семестр
22.5
15
15
90



2.1.4 Тематический план дисциплины для заочной формы обучения (на базе среднего профессионального образования)

Ф СО ПГУ 7.18.1/13


№
Наименование тем
Количество часов

п/п



лек.
прак.
лаб.
СРС

10
Четырехполюсники при синусоидальных токах и напряжениях. Круговые диаграммы. Передаточные функции. Цепные схемы и фильтры.
2
-
-
11

11
Переходные процессы в линейных цепях
3
4
-
11

12
Нелинейные электрические и магнитные цепи при постоянном токе
-
2
-
11

13
Нелинейные электрические и магнитные цепи при периодических процессах
3
3
-
11

14
Электрические цепи с распределенными параметрами

2
1
-
10

15
Уравнения электрического поля
-
-
-
10

16
Электростатическое поле
1
1
-
11

17
Электрическое поле постоянного тока
1
1
-
11




Контрольная работа № 2
-
-
-
25

ИТОГО за семестр
12
12
-
111



2 Методические указания по изучению дисциплины




Тема 1. Введение



Историческое развитие электротехники. Основные понятия и определения. Физические основы электротехники. Современное состояние методов расчета электрических и магнитных цепей, электромагнитных полей. Содержание, цель и задачи курса ТОЭ и его место в учебном плане электрических специальностей. Рекомендуемая литература. ГОСТ “Электротехника”.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – введение и глава 1; [2]- введение; [4] – предисловие, глава 1.

Тема 2. Основные понятия и законы теории цепей

2.1 Электрическая цепь, её элементы; активные и пассивные части электрических цепей. Физические явления в электрических цепях. Цепи с распределенными и сосредоточенными параметрами. Параметры электрических цепей. Линейные и нелинейные электрические цепи. Закон Ома.

2.2 Источники ЭДС и источники тока. Схемы электрических цепей. Преобразования электрических цепей. Законы Кирхгофа. Два основных вида задач в теории электрических цепей - задачи анализа и синтеза цепей.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
    • определения и понятия электрической цепи, её элементов и их параметров, физические явления в электрических цепях, законы Ома и Кирхгофа;
    • понятия об источниках ЭДС и тока и их взаимном преобразовании;
    • активные и пассивные части электрических цепей.

должен уметь:
  • преобразовывать соединения элементов треугольником в соединение звездой и обратное преобразование и рассчитывать цепи при этих преобразованиях;
  • рассчитывать входное сопротивление при последовательном, параллельном и смешанном соединениях элементов;
  • рассчитывать токи и напряжения на участках цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединениях элементов.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 3; [2]- глава 1; [4] –глава 1.


Тема 3. Электрические цепи постоянного тока


3.1 Расчет цепей постоянного тока при использовании законов Кирхгофа и Ома. Расчет при последовательном, параллельном и смешанном соединении участков цепи. Преобразование источников ЭДС и тока.

3.2 Потенциальная диаграмма. Баланс мощностей в электрических цепях. Метод контурных токов. Метод узловых потенциалов. Уравнения состояния цепи в матричной форме.

3.3 Принцип наложения. Теорема о компенсации. Метод эквивалентного генератора.

3.4 Линейные соотношения в электрических цепях. Передача энергии по двухпроводной линии.

3.5 Свойства взаимности; входные и взаимные проводимости цепей.

3.6 Применение топологических методов для расчёта линейных электрических цепей.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • знать методы эквивалентного генератора, наложения, компенсации для расчета линейных цепей;
  • построение потенциальной диаграммы.

должен уметь:

рассчитывать линейные электрические цепи постоянного тока:
  • по законам Ома и Кирхгофа;
  • по методам контурного тока, узловых потенциалов и двух узлов;

определять входное сопротивление цепи;

рассчитывать баланс мощности;

определять напряжение на любом участке цепи с ЭДС и без ЭДС.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 4; [2]- глава 2; [4] – глава 1; [20]; [23]; [18]; [5] – глава 1; [26].


Тема 4. Электрические цепи однофазного синусоидального тока


4.1 Синусоидальные ЭДС, напряжения, токи. Источники синусоидальных ЭДС, токов. Действующие и средние значения периодических ЭДС, напряжений, токов; коэффициенты формы, амплитуды.

4.2 Изображение синусоидальных ЭДС, напряжений, токов с помощью вращающихся векторов; векторные диаграммы. Установившийся синусоидальный ток в резисторе. Установившийся синусоидальный ток в индуктивности.

4.3 Установившийся синусоидальный ток в конденсаторе. Мгновенная мощность и колебания энергии в цепи синусоидального тока. Активная, реактивная и полная мощности. Условия передачи максимальной мощности от источника к приёмнику.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • понятия и определения синусоидальных токов, напряжений и ЭДС, фазы и начальной фазы;
  • понятия амплитудного, действующего и среднего значений синусоидальных величин;
  • возможность применения комплексного метода расчета в цепях синусоидального тока;
  • поведение установившегося синусоидального тока в резисторе, индуктивности и конденсаторе;
  • виды мощностей в цепи синусоидального тока, условия передачи максимальной мощности от источника к приемнику.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 4; [2]- глава 3; [4] – глава 5; [5] – глава 4.


Тема 5. Комплексный метод расчета электрических цепей при установившихся синусоидальных токах


5.1 Основные определения комплексного (символического) метода расчета цепей синусоидального тока. Последовательное соединение элементов R, L, C; закон Ома в комплексной форме; комплексное сопротивление. Параллельное соединение элементов R, L, C; законы Кирхгофа в комплексной форме. Комплексная проводимость.

5.2 Расчет мощности по комплексным напряжению и току. Баланс мощностей в сложных цепях. Топографическая диаграмма. Применение к расчету цепей синусоидального тока методов расчета, рассмотренных для цепей постоянного тока.

В результате изучения данной темы студент

должен уметь:
  • рассчитывать комплексным методом и строить векторные диаграммы для простых и сложных цепей однофазного синусоидального тока;
  • рассчитывать баланс мощности, проводимости;
  • применять методы расчета линейных цепей постоянного тока к расчету цепей синусоидального тока.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 5; [2]- глава 4; [4] – глава 5; [5] – глава 4; [21]; [24]; [17]; [19]; [26].


Тема 6. Резонанс и частотные характеристики


6.1 Резонанс в неразветвленной цепи. Частотные характеристики с последовательным соединением R, L, C.

6.2 Резонанс при параллельном соединении R, L, C. Частотные характеристики этой цепи. Практическое значение явления резонанса в электрических цепях.

6.3 Комплексные уравнения прямой и окружности. Круговые диаграммы для неразветвленных и разветвленных цепей.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • определения резонансов токов и напряжений, условия их возникновения;
  • практическое применение резонансов.

должен уметь:
  • рассчитывать цепи в этих режимов и строить векторные диаграммы.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 6; [2]- глава - 5; [4] – глава 5; [5] – глава 4; [16]; [18]; [26].


Тема 7. Индуктивно-связанные цепи


7.1 Электромагнитная индукция. Явления самоиндукции и взаимной индукции. Расчет неразветвленных цепей при наличии взаимной индукции.

7.2 Расчет разветвленных цепей при наличии взаимной индукции. Развязка индуктивно-связанных ветвей. Трансформатор без сердечника. Передача энергии между индуктивно связанными элементами цепи.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • определения явлений самоиндукции и взаимной индукции, их физическую сущность;

должен уметь:
  • рассчитывать цепи при наличии взаимной индукции и строить векторные диаграммы.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 5; [2]- глава - 6; [4] – глава 5; [5] – глава 4; [16]; [18]; [21]; [24]; [26].


Тема 8. Четырехполюсники при синусоидальных токах и напряжениях. Круговые диаграммы. Передаточные функции. Цепные схемы и электрические фильтры


8.1 Четырехполюсники и их основные уравнения. Определение коэффициентов четырехполюсников. Эквивалентные схемы четырехполюсника.

8.2 Характеристическое сопротивление и постоянная передача симметричного четырехполюсника. Цепные схемы.

8.3 Частотные электрические фильтры. Высокочастотные и низкочастотные фильтры. Полные и заграждающие фильтры.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • определения и основные уравнения четырехполюсников;
  • определения и различные виды фильтров и область их применения.

должен уметь:
  • рассчитывать коэффициенты и режимы четырехполюсников.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – главы 13 и 14; [2]- главы 8 и 18 ; [4] – главы 6 и 13; [5] – глава 7; [18].


Тема 9. Трехфазные системы


9.1 Краткие исторические сведения о развитии трехфазных цепей. Расчет симметричных трехфазных цепей.

9.2 Расчет трехфазных несимметричных цепей при соединении звезда (с нулевым проводом: Z= 0; Z¹0; без нулевого провода).

9.3 Расчет трехфазных несимметричных цепей при соединении треугольником. Измерение мощности в трехфазных цепях. Получение вращающегося поля. Принцип работы асинхронного двигателя.

9.4 Разложение несимметричных трехфазных систем на симметричные составляющие. Применение метода симметричных составляющих к расчету трехфазных цепей с несимметричной нагрузкой и несимметричным участком в линии.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • определения трехфазных ЭДС, цепей (симметричных и несимметричных).

должен уметь:
  • рассчитывать трехфазные цепи при различных режимах их работы;
  • определять линейные и фазные величины;
  • строить топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов в различных режимах.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 7; [2]- главы 10 и 11; [4] –глава 7; [5] – глава 5; [16]; [18]; [26].


Тема 10. Несинусоидальные периодические ЭДС, напряжения, токи


10.1 Несинусоидальные токи, ЭДС; природа возникновения их, представление периодических кривых в виде рядов Фурье. Расчет линейных электрических цепей при несинусоидальных периодических ЭДС.

10.2 Действующие, средние значения периодических несинусоидальных токов, напряжений, ЭДС; коэффициент формы, амплитуды искажения. Мощность в цепи при периодических несинусоидальных токах и напряжениях. Резонанс при несинусоидальных ЭДС и токах.

10.3 Особенности высших гармоник в трехфазных цепях. Несинусоидальные кривые с периодическими огибающими. Действующие значения ЭДС, напряжений и токов с периодическими огибающими.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • определения несинусоидальных периодических величин, природу их возникновения, представление в виде рядов Фурье, действующее и среднее значения;
  • особенности высших гармоник в трехфазных цепях;

должен уметь:
  • рассчитывать цепи при несинусоидальных источниках;
  • рассчитывать трехфазные цепи при несинусоидальных источниках.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 8; [2]- глава 12; [4] –глава 8; [5] – глава 6.


Тема 11. Переходные процессы в линейных цепях


11.1 Установившиеся и переходные процессы. Законы коммутации, начальные условия. Основы классического метода анализа и расчета переходных процессов.

11.2 Включение цепи R, L на постоянное и синусоидальное напряжение. Включение цепи R, C на постоянное напряжение. Короткое замыкание в цепях R, L и R, C.

11.3 Апериодический разряд конденсатора. Предельный случай апериодического разряда конденсатора. Периодический разряд конденсатора.

11.4 Включение цепи R, L, C на постоянное напряжение (апериодический, предельный апериодический и периодический характеры переходного процесса).

11.5 Общий случай расчета переходных процессов классическим методом в сложной цепи.

11.6 Включение пассивного двухполюсника на непрерывно изменяющееся напряжение (формула и интеграл Дюамеля). Включение пассивного двухполюсника на напряжение любой формы.

11.7 Операторный метод расчета. Преобразования Лапласа. Изображения простейших функций, производных и интегралов по времени. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме.

11.8 Переход от изображения к оригиналу. Теорема разложения. Методика расчета переходных процессов операторным методом.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • понятия установившегося, свободного и переходного процессов;
  • первый и второй законы коммутации;
  • физические явления в цепях при переходных процессах;
  • виды переходных процессов в цепях второго порядка;
  • применение интеграла Дюамеля к расчету переходных процессов;

должен уметь:
  • рассчитывать переходные процессы классическим и операторным методом.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – главы 9, 10, 12; [2]- главы 14 и 15; [4] –глава 10; [5] – глава 9; [17]; [22]; [24]; [29]; [31].


Тема 12. Нелинейные электрические и магнитные цепи при постоянном токе


12.1 Графоаналитический метод расчета цепей при последовательном, параллельном и смешанном соединениях нелинейных элементов.

12.2 Расчет сложной электрической цепи с одним нелинейным элементом. Расчет сложной электрической цепи численными методами. Вольтамперные характеристики нелинейных активных двухполюсников. Применение теории активных двухполюсников для расчета цепей с линейными и нелинейными элементами.

12.3 Законы и параметры магнитных цепей. Расчет магнитной цепи с последовательным соединением участков. Расчет разветвленных магнитных цепей.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • определения нелинейного элемента и нелинейных цепей;
  • основные характеристики и область применения нелинейных элементов;

должен уметь:

- рассчитывать нелинейные электрические и магнитные цепи при постоянном токе графическим и графоаналитическим методами.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1, том 2] – главы 1 и2; [2]- главы 22, 23, 24; [4] – главы 2и3; [5] - – главы 2 и3.


Тема 13. Нелинейные электрические и магнитные цепи при периодических процессах


13.1 Особые свойства нелинейных электрических цепей. Элементы электрической цепи с нелинейными сопротивлениями, их параметры и характеристики. Инерционные и безинерционные нелинейные элементы.

13.2 Особенности периодических процессов в цепях с безинерционными нелинейными элементами.

13.3 Потери в сердечниках из ферромагнитного материала. Метод эквивалентных синусоид. Уравнение, векторная диаграмма и эквивалентная схема катушки с ферромагнитным сердечником.

13.4 Общая характеристика цепей с источниками ЭДС одинаковой частотой.

13.5 Феррорезонанс токов и напряжений.

13.6. О расчете нелинейных цепей с вентилями. Выпрямление переменного тока.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • определения инерционных, безинерционных и управляемых нелинейных элементов, физические особенности процессов в них;
  • выпрямление переменного тока;

должен уметь:
  • рассчитывать цепи с безынерционными нелинейными элементами по приближенным методам;
  • рассчитывать нелинейные цепи по методу эквивалентных синусоид с использованием ВАХ по первой гармонике, в частности, катушки с ферромагнитным сердечником; строить векторные диаграммы;
  • рассчитывать нелинейные цепи с вентилями.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1, том 2] –глава 3; [2]- главы 25 и 26; [4] – глава 9; [5] - – глава 11; [17]; [19]; [29].


Тема 14. Электрические цепи с распределенными параметрами в установившемся режиме


14.1 Электрические цепи с распределенными параметрами. Уравнения линии с распределенными параметрами. Общее решение уравнений длинной линии при установившемся синусоидальном режиме.

14.2 Бегущие волны. Волновое сопротивление и коэффициент отражения. Входное сопротивление линии. Однородная линия при различных режимах работы. Линия без искажения.

14.3 Линия без потерь. Холостой ход, короткое замыкание и нагрузочный режим линии без потерь.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • определение длинной линии, первичные и вторичные параметры линии, основные уравнения; физические явления при бегущих волнах в линии;
  • условия работы линии без искажения и потерь;

должен уметь:
  • рассчитывать основные параметры и режимы длинных линий.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1] – глава 16; [2]- 20; [4] – глава 12; [5] - – глава 8; [28].


Тема 15. Уравнения электромагнитного поля


15.1 Электромагнитное поле и его уравнения в интегральной форме. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме. Теорема Гаусса и постулат Максвелла. Принципы непрерывности магнитного потока и электрического тока. Полная система уравнений электромагнитного поля.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • физическую сущность электромагнитного поля, основные определения и уравнения;
  • теорему Гаусса и постулат Максвелла;
  • принципы непрерывности магнитного тока и электрического тока.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1, том 2] – глава 5; [4] – глава 15.


Тема 16. Электростатическое поле


16.1 Определение и основные уравнения электростатического поля. Градиент потенциала. Свободные и связанные заряды. Поляризация, векторы смещения и поляризации.

16.2 Граничные условия на поверхности проводников. Граничные условия на поверхности раздела двух диэлектриков. Основная задача электростатики. Плоскопараллельное поле.

16.3 Поле уединенного провода круглого сечения. Поле двухпроводной линии передачи.

16.4 Диэлектрические шар и цилиндр в однородном поле. Метод зеркальных изображений. Поле двухпроводной линии с учетом влияния земли. Электростатическое экранирование.

16.5 Энергия электрического поля. Силы, действующие в электростатическом поле.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • основные определения и уравнения поля, градиент потенциала, энергию и силы поля;
  • рассчитывать поля заряженных тел различных конфигураций;
  • определение плоскопараллельного поля;

должен уметь:
  • изображать картину поля;

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1, том 2] – главы 6 и 7; [4] – глава 15; [6]; [27].


Тема 17. Электрическое поле постоянных токов


17.1 Основные уравнения электрического поля постоянных токов. Электрическое поле в диэлектрике, окружающем проводники с постоянным током. Электрическое поле и поле вектора плотности тока в проводящей среде. Законы Ома, Кирхгофа и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Уравнение Лапласа.

17.2 Граничные условия на поверхности раздела двух проводящих сред. Аналогия электрического поля в проводящей среде с электростатическим полем. Сопротивление заземления. Энергия и сила в электрическом поле.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • основные определения и уравнения поля; Законы Ома, Кирхгофа и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме; уравнение Лапласа;

должен уметь:
  • рассчитывать электрическое поле постоянного тока по методу электростатических аналогий и сопротивление заземления;

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1, том 2] – глава 8; [4] – глава 16; [6]; [27].


Тема 18. Магнитное поле постоянных токов


18.1 Основные уравнения магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля. Скалярный потенциал магнитного поля в области вне токов. Векторный потенциал магнитного поля токов. Выражение магнитного потока через векторный потенциал.

18.2 Общая задача расчета магнитного поля постоянных токов. Граничные условия на поверхности раздела двух сред с различными магнитными потенциалами.

18.3 Механические силы в магнитном поле, энергия магнитного поля. Взаимное соответствие электростатического (электрического) поля и магнитного поля постоянного тока.

18.4 Шар и эллипсоид вращения в магнитном поле. Коэффициент размагничивания. Задача Сирла.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • основные определения и уравнения этого поля, его вихревой характер;
  • понятия о скалярном и векторном потенциалах магнитного поля;
  • понятия и формулы механических сил и энергии магнитного поля, явление размагничивания.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1, том 2] – главы 9 и 10; [4] – глава 17; [6]; [27].


Тема 19. Переменные электромагнитные поля


19.1 Полный электрический ток. Уравнения Максвелла. Граничные условия для векторов электромагнитного поля. Теорема Умова-Пойнтинга.

19.2 Закон сохранения энергии. Уравнения Максвелла и теорема Умова-Пойнтинга в комплексной форме.

В результате изучения данной темы студент

должен знать:
  • уравнение Максвелла понятие электрического тока, теорему Умова-Пойнтинга;
  • закон сохранения энергии поля в комплексной форме.

Приведенные выше вопросы изложены в литературе [1, том 2] – главы 11,12; [4] – главы 18 и19.