Рабочая программа по дисциплине Теоретические основы электротехники Рекомендуется для направления подготовки
| Вид материала | Рабочая программа |
- Примерная программа дисциплины теоретические основы электротехники рекомендуется Минобразованием, 353.81kb.
- Методические указания и задания для выполнения домашних контрольных работ, 953.98kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине: электротехника и электроника (Теоретические, 407.78kb.
- Рабочая программа дисциплины «маркетинг персонала» Рекомендуется для направления подготовки, 153.5kb.
- Учебная программа дисциплины теоретические основы электротехники индекс дисциплины, 110.97kb.
- Аннотация программы дисциплины " Теоретические основы электротехники" Направление подготовки, 21.86kb.
- Рабочая программа дисциплины «теоретические основы товароведения» Рекомендуется для, 249kb.
- Рабочая программа дисциплины «техническое оснащение предприятий» Рекомендуется для, 244.8kb.
- Курс Код Факультет, наименование направления подготовки (специальности) Перечень, 130.47kb.
- Рабочая программа дисциплины «основы финансов» Рекомендуется для направления подготовки, 174.83kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ивановский государственный химико-технологический университет
Утверждаю
Проректор ИГХТУ по учебной работе
проф. Рыбкин В.В.
___________________2010
Рабочая программа по дисциплине
Теоретические основы электротехники
Рекомендуется для направления подготовки:
210100-Электроника и наноэлектроника;
Профиль:
-Микроэлектроника и твердотельная электроника.
Квалификация (степень) выпускника бакалавр
Иваново 20101. Цели и задачи дисциплины
Целью дисциплины является теоретическая и практическая подготовка специалистов неэлектротехнических профилей в области теоретических основ электротехники в объеме достаточном для изучения профессиональных электротехнических и радиотехнических дисциплин с тем, чтобы в дальнейшем они могли выбрать необходимые электротехнические, электронные, электроизмерительные устройства, умели их правильно эксплуатировать, могли анализировать аналоговые, импульсные и цифровые электрические цепи и умели совместно со специалистами электриками составлять технические задания на разработку электрических частей автоматизированных установок для управления производственными процессами.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина: «Теоретические основы электротехники» относится к циклу профессиональных дисциплин, для ее изучения студент должен обладать следующими профессиональными компетенциями:
-способен использовать знания основных физических теорий, для решения возникающих физических задач, самостоятельного приобретения физических знаний для понимания принципов работы приборов и устройств, в том числе электротехнических.
-способен планировать и проводить эксперимент, обрабатывать и оформлять его результаты, оценивать погрешность;
Студент должен знать:
-дифференциальное и интегральное исчисления;
-законы сохранения;
-законы электростатики;
-природу магнитного поля и поведение веществ в магнитном поле;
-закон электромагнитной индукции;
-основные физические электромагнитные величины и константы, их определения и единицы измерения;
-принцип суперпозиции;
-правила оформления технической документации в соответствии с ЕСКД.
Студент должен уметь:
-работать в качестве пользователя персонального компьютера;
-решать типовые физические задачи, связанные с электромагнетизмом;
-читать показания основных электроизмерительных приборов (вольтметров, амперметров);
-дифференцировать и интегрировать тригонометрические функции;
-строить графики функциональных зависимостей.
Студент должен владеть:
-методами проведения измерений основных электротехнических величин приборами непосредственной оценки;
-методами оценки погрешностей при проведении эксперимента;
-методами оформления результатов эксперимента;
-арифметикой комплексных чисел;
-методами векторной алгебры;
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способностью владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей (ПК-4);
- способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- основы теории электрических и магнитных, пассивных и активных, линейных и нелинейных цепей с сосредоточенными и с распределенными параметрами;
-эквивалентные схемы активных элементов;
-методы анализа частотных и переходных характеристик;
-основы теории электромагнитного поля.
Уметь:
-выполнять и читать принципиальные электрические схемы и другую техническую документацию;
-разрабатывать принципиальные электрические схемы на основе типовых электрических и электронных устройств;
-проводить анализ цепей при постоянных и синусоидальных воздействиях, а также при воздействии сигналов произвольной формы, импульсных сигналов.
Владеть:
-навыками работы с электротехнической аппаратурой и электронными устройствами;
-методами анализа переходных процессов в линейных и нелинейных цепях.
- Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов.
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | ||||
| | | 3 | 4 | |||
| Аудиторные занятия (всего) | 93 | | | 57 | 36 | |
| В том числе: | − | − | − | − | − | |
| Лекции | 37 | | | 19 | 18 | |
| Практические занятия (ПЗ) | 19 | | | 19 | | |
| Семинары (С) | | | | | | |
| Лабораторные работы (ЛР) | 37 | | | 19 | 18 | |
| Самостоятельная работа (всего) | 123 | | | 63 | 60 | |
| В том числе | − | − | − | − | − | |
| Курсовой проект (работа) | | | | | | |
| Расчетно-графические работы | 60 | | | 30 | 30 | |
| Реферат | | | | | | |
| Другие виды самостоятельной работы | 63 | | | 33 | 30 | |
| | | | | | | |
| Вид промежуточной аттестации (зач.,экз.) | | | | Зач. | Экз. | |
| Общая трудоемкость | Час. | 216 | | | 120 | 96 |
| Зач. Ед. | 6 | | | 3,3 | 2,7 | |
5.1. Содержание разделов дисциплины | ||||||
Электрическая энергия, ее особенности и области применения. Роль электротехники и электроники в современном производстве. Развитие теоретической электротехники как науки. Содержание и структура курса. Методика организации процесса обучения.
1. Основы тории электрических цепей постоянного, синусоидального и несинусоидального токов
Линейные электрические цепи постоянного тока. Основные понятия и определения. Источники и приемники электрической энергии. Параметры элементов электроцепей. Схемы замещения. Выбор положительных направлений ЭДС, напряжений и токов. Режимы работы источника энергии. Холостой ход, короткое замыкание, согласованный режим работы источника.
Методы расчета цепей постоянного тока: метод упрощения цепи, метод наложения, метод законов Кирхгофа.
Метод контурных токов, метод эквивалентного генератора. Потенциальная диаграмма. Понятие о балансе мощностей.
Линейные электрические цепи синусоидального тока. Однофазные цепи. Достоинства переменного тока. Генерирование переменного тока. Мгновенные, амплитудные, действующие значения синусоидально-изменяющихся величин. Начальная фаза. Сдвиг фаз. Изображение синусоидальных величин с помощью векторов. Метод векторных диаграмм.
Синусоидальный ток в идеальных элементах электрической цепи. Основные соотношения, волновая и векторная диаграммы. Последовательная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Основные соотношения. Треугольник напряжений. Треугольник сопротивлений. Векторная диаграмма. Закон Ома. Резонанс напряжений.
Параллельная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Основные соотношения. Треугольник токов. Треугольник проводимостей. Векторная диаграмма. Резонанс токов. Понятие о расчете сложных цепей символическим методом.
Трехфазные цепи. Основные понятия и определения. Способы соединения фаз генератора и токоприемника. Фазные и линейные величины. Классификация токоприемников. Симметричный режим трехфазной цепи. Мощность при симметричном режиме.
Несимметричный режим трехфазной цепи. Мощность при несимметричном режиме. Метод симметричных составляющих. Понятие о защитном заземлении и защитном занулении.
Цепи с распределенными параметрами. Понятие о длинной линии. Первичные и вторичные параметры. Линия без искажений и без потерь. Стоячие волны. Входное сопротивление линии.
Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока. Общая характеристика нелинейных цепей. Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока в установившемся режиме.
Периодические несинусоидальные токи в электрических цепях. Представление периодических несинусоидальных величин гармоническими рядами. Дискретный спектр. Основные характеристики несинусоидальных периодических токов и напряжений. Мощность периодического несинусоидального тока.
2. Магнитные цепи и основы электроизмерений
Магнитные цепи. Основные величины, характеризующие магнитное поле. Магнитные материалы и их свойства. Закон полного тока. Виды магнитных цепей. Расчет неоднородной неразветвленной магнитной цепи.
Физические процессы, происходящие в катушке с железным сердечником при включении на синусоидальное напряжение. Схема замещения и векторная диаграмма катушки с железом. Феррорезонансный стабилизатор напряжения.
Основы электроизмерений. Основные понятия и определения. Погрешности электроизмерений. Механизмы аналоговых электромеханических измерительных приборов. Цифровые измерительные приборы. Измерение основных параметров электрических цепей.
3. Основы теории четырехполюсников
Основные понятия и определения. Системы уравнений четырехполюсника. Параметры холостого хода и короткого замыкания.
Схемы замещения четырехполюсников. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора. Параметры биполярного транзистора как активного линейного четырехполюсника.
Входное сопротивление четырехполюсника при произвольной нагрузке. Характеристические параметры четырехполюсника. Передаточная функция. Обратная связь.
4. Переходные процессы в линейных электрических цепях
Причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Дифференциальные уравнения электрического состояния цепей и методы их решения.
Расчет переходных процессов в простейших электрических цепях классическим методом. Переходные процессы в цепи RL. Короткое замыкание цепи RL. Включение на постоянное напряжение. Переходные процессы в цепи RC. Разряд конденсатора. Заряд конденсатора (включение цепи на постоянное напряжение). Замечание о генераторах пилообразного напряжения.
Переходный процесс в цепи RLC. Уравнение процесса. Включение на постоянное напряжение. Включение на синусоидальное напряжение.
Расчет переходных процессов операторным методом. Сущность операторного метода. Изображения простейших функций.
Решение дифференциальных уравнений операторным методом. Операторные сопротивления и передаточные функции.
Переходные процессы и спектральные (частотные) представления. Преобразования Фурье как частный случай преобразований Лапласа, спектры апериодических функций. Переходные процессы в четырехполюснике.
5. Основные понятия и определения теории электромагнитного поля
Замечание о математическом аппарате теории поля. Уравнения электромагнитного поля в интегральной форме. Уравнения электромагнитного поля в дифференциальной форме. Полная система уравнений электромагнитного поля.
Электростатическое поле. Безвихревой характер электростатического поля. Градиент электрического потенциала. Уравнения Пуассона и Лапласа. Основная задача электростатики. Электростатическое экранирование. Электрическая емкость простых геометрических форм. Электрическое поле постоянных токов.
Магнитное поле постоянных токов. Вихревой характер магнитного поля токов. Общая задача расчета магнитного поля постоянных токов. Индуктивность простых геометрических форм. Взаимодействие тока с магнитным полем. Энергия в магнитном поле.
5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи
с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
| № п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | №№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 1. | Метрология, стандартизация и технические измерения | + | + | | | |
| 2. | Материалы электронной техники | + | + | + | | + |
| 3. | Физические основы электроники | + | | + | + | + |
| 4. | Наноэлектроника | + | + | | + | + |
| 5. | Схемотехника | + | | + | + | + |
| 6. | Основы проектирования электронной компонентной базы | + | | + | + | |
| 7. | Основы технологии электронной компонентной базы | + | | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплины и виды занятий
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин. | СРС | Всего часов |
| 1. | Основы теории электрических цепей постоянного, синусоидального и несинусоидального токов | 15 | 17 | 15 | | 50 | 101 |
| 2. | Магнитные цепи и основы электроизмерений | 4 | 2 | 4 | | 10 | 16 |
| 3. | Основы теории четырехполюсников | 6 | | 6 | | 20 | 32 |
| 4. | Переходные процессы в линейных электрических цепях | 8 | | 8 | | 30 | 46 |
| 5. | Основные понятия и определения теории электромагнитного поля | 4 | | 4 | | 13 | 21 |
- Лабораторный практикум
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудоемкость (час.) |
| 1 | 1 | Исследование линейной электрической цепи постоянного тока | 4 |
| 2 | 1 | Последовательная цепь переменного тока | 4 |
| 3 | 1 | Трехфазные нагрузочные цепи | 4 |
| 4 | 1 | Трехфазная электрическая цепь с несимметричными приемниками | 3 |
| 5 | 2 | Испытание однофазного трансформатора | 4 |
| 6 | 1 | Анализ линейной электрической цепи при периодическом несинусоидальном токе | 4 |
| 7 | 3 | Определение параметров активного линейного четырехполюсника | 3 |
| 8 | 4 | Переходные процессы в линейной электрической цепи первого порядка | 4 |
| 9 | 4 | Переходные процессы в линейной электрической цепи второго порядка | 4 |
| 10 | 5 | Электромагнитное поле в ферромагнитной среде | 3 |
- Практические занятия (семинары)
| № п/п | № раздела дисциплины | Тематика практических занятий (семинаров) | Трудоемкость (час) |
| 1 | 1 | Расчет электрических цепей постоянного тока | 2 |
| 2 | 1 | Расчет простейших электрических цепей однофазного синусоидального тока | 2 |
| 3 | 1 | Расчет сложных электрических цепей однофазного синусоидального тока | 4 |
| 4 | 1 | Расчет трехфазных электрических цепей | 3 |
| 5 | 1 | Расчет электрических цепей периодического несинусоидального тока | 4 |
| 6 | 1 | Расчет нелинейных электрических цепей | 2 |
| 7 | 2 | Расчет простейших магнитных цепей | 2 |
- Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Курсовые проекты и работы не предусматриваются.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература
1. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники ч.1, М-Л, Энергия, 1966.
2. Теоретические основы электротехники под ред. Поливанова К.М., ч. 1-3, М-Л,
Энергия, 1965.
3. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники, т.2, Энергия, 1967.
3. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля, Энергия, 1968.
4. Поливанов К.М. Задачник по теоретическим основам электротехники, Энергия, 1966.
5. Мурзин Ю.М., Волков Ю.И. Электротехника: Учебное пособие.- СПб.: Питер, 2007.-443 с.: ил.
6. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. М, Энергоатомиздат, 1987, 526 С.
6. Сборник задач по электротехнике и основам электроники. Под ред.
В.Е.Герасимова. М., Высшая школа. 1986, 288 С.
б) дополнительная литература
1. Котов В.Л., Разумов В.А., Фролов А.Н., Шмуклер М.В. Электротехника и электроника. Сборник лабораторных работ, Иваново 2002.
2. Котов В.Л., Бурков В.М., Фролов А.Н., Донцов М.Г., Шмуклер М.В. Электротехника и электроника. Сборник задач по электротехнике, Иваново 2007.
3. Методические указания по выполнению домашних расчетных заданий по электротехнике, составители В.Л.Котов, М.Г. Донцов, В.М.Бурков, А.Н.Фролов, Иваново 2010.
в) Программное обеспечение: программа схемотехнического моделирования «Electronics Workbench»; программы для расчета систем линейных уравнений «Exel» и «Mathcad».
- Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лабораторный практикум выполняется фронтальным методом на двенадцати универсальных лабораторных стендах ЛСОЭ-4, оснащенных измерительными приборами электромеханической группы класса 0,5, выносными мультиметрами В7-22А, электронными осциллографами С1-68, короткозамкнутыми асинхронными двигателями серии 4А.
Для выполнения РГР и схемотехнического моделирования лаборатория оснащена шестью персональными компьютерами, один из которых имеет выход в интернет.
- Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Содержание дисциплины разделяется на 11 модулей.
Раздел 1.
Модуль 1. Линейные электрические цепи постоянного тока. Основные понятия и определения. Источники и приемники электрической энергии. Параметры элементов электроцепей. Схемы замещения. Выбор положительных направлений ЭДС, напряжений и токов. Режимы работы источника энергии. Холостой ход, короткое замыкание, согласованный режим работы источника.
Методы расчета цепей постоянного тока: метод упрощения цепи, метод наложения, метод законов Кирхгофа.
Метод контурных токов, метод эквивалентного генератора. Потенциальная диаграмма. Понятие о балансе мощностей.
Изложение модуля необходимо начать с основных определений и стандартных обозначений, необходимо обратить внимание слушателей на составление схем замещения реальных устройств, как расчетных моделей. Излагая законы Кирхгофа, следует подчеркнуть, что они вытекают из законов сохранения. В лабораторном практикуме обязательно знакомить студентов с основным методом расчета цепей, основанным на непосредственном применении законов Кирхгофа, а также с методами наложения и эквивалентного преобразования.
Модуль 2. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Однофазные цепи. Достоинства переменного тока. Генерирование переменного тока. Мгновенные, амплитудные, действующие значения синусоидально-изменяющихся величин. Начальная фаза. Сдвиг фаз. Изображение синусоидальных величин с помощью векторов. Метод векторных диаграмм.
Синусоидальный ток в идеальных элементах электрической цепи. Основные соотношения, волновая и векторная диаграммы. Последовательная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Основные соотношения. Треугольник напряжений. Треугольник сопротивлений. Векторная диаграмма. Закон Ома. Резонанс напряжений.
Параллельная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Основные соотношения. Треугольник токов. Треугольник проводимостей. Векторная диаграмма. Резонанс токов. Понятие о расчете сложных цепей символическим методом.
Модуль 3.Трехфазные цепи. Основные понятия и определения. Способы соединения фаз генератора и токоприемника. Фазные и линейные величины. Классификация токоприемников. Симметричный режим трехфазной цепи. Мощность при симметричном режиме.
Несимметричный режим трехфазной цепи. Мощность при несимметричном режиме. Метод симметричных составляющих. Понятие о защитном заземлении и защитном занулении.
Приступая к изучению модулей 2 и 3, следует подчеркнуть роль Российских ученых П.Н.Яблочкова и М.О.Доливо-Добровольского в становлении техники переменных токов. Необходимо обратить внимание студентов, что протекание переменного тока в элементах цепи сопровождается явлениями самоиндукции, перезарядки емкостей и перемагничиванием стальных сердечников, возникновению в них вихревых токов, что приводит к кажущемуся увеличению омического сопротивлении элементов. Излагая методы изображения синусоидальных величин, надо показать, что метод векторных диаграмм позволяет сложные электротехнические задачи свести к расчету треугольников, а символический метод универсальный и при расчетах позволяет пользоваться формулами, полученными для цепей постоянного тока. При изложении материала этой темы необходимо иметь в виду, что теория электрических цепей синусоидального тока всегда была одним из наиболее трудно усваиваемых разделов курса электротехники. Математическим аппаратом теории является алгебра комплексных чисел, которая не излагается в курсах высшей математики, поэтому необходимо на примерах показать выполнение арифметических действий с комплексными числами и переход от одной формы их записи к другой. Расчет цепей синусоидального тока возможен только при твердом знании основных расчетных формул, потому их усвоению следует уделить внимание в лабораторном практикуме при оформлении отчетов по лабораторным работам связанных с этой темой. Важно обратить внимание студентов на порядок построения векторных диаграмм, которые являются не просто «картинкой», но методом расчета. Преподаватель, ведущий лабораторные занятия, обязан проявить настойчивость и требовать непременного их построения в масштабе, с последующим сравнением результатов аналитического расчета с диаграммой.
При изложении явлений резонанса необходимо пояснить, что при некоторых условиях режим резонанса напряжений может стать аварийным, а режимы близкие к резонансу токов используются для повышения коэффициента мощности промышленных установок
При рассмотрении трехфазных цепей надо отметить, что их работа, хотя и базируется на теории однофазных цепей синусоидального тока, имеет ряд особенностей, связанных с зависимостью соотношений между токами и напряжениями в приемнике от способа соединения его фаз, параметров приемника и симметрии системы. Особо следует подчеркнуть роль нейтрального провода, как фактора симметрии системы. При выполнении лабораторной работы необходимо обратить внимание студентов на то, что ток в нейтральном проводе определяется как геометрическая сумма фазных и зависит от чередования фаз и их характера.
Модуль 4. Цепи с распределенными параметрами. Понятие о длинной линии. Первичные и вторичные параметры. Линия без искажений и без потерь. Стоячие волны. Входное сопротивление линии.
Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока. Общая характеристика нелинейных цепей. Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока в установившемся режиме.
При изучении методов расчета цепей с распределенными параметрами и нелинейных цепей необходимо, чтобы слушатели уяснили особенности данных объектов и их отличия от линейных цепей с сосредоточенными параметрами. При рассмотрении элементов теории цепей с распределенными параметрами необходимо обратить внимание на математический аппарат, применяемый при их анализе.
Раздел 2.
Модуль 6. Магнитные цепи. Основные величины, характеризующие магнитное поле. Магнитные материалы и их свойства. Закон полного тока. Виды магнитных цепей. Расчет неоднородной неразветвленной магнитной цепи.
Физические процессы, происходящие в катушке с железным сердечником при включении на синусоидальное напряжение. Схема замещения и векторная диаграмма катушки с железом. Феррорезонансный стабилизатор напряжения.
При изучении основ теории магнитных цепей студенты должны уяснить связь формы кривой намагничивания материала, петли гистерезиса, величин относительной магнитной проницаемости, коэрцитивной силы и магнитной индукции с конкретной областью применения материала. Они должны понять, что из-за нелинейных свойств магнитного материала расчет магнитных цепей аналогичен расчету нелинейных электрических цепей. С расчетом магнитных цепей целесообразно знакомить на примере неоднородной, неразветвленной цепи с воздушным зазором с одним источником МДС.
Модуль 7. Основы электроизмерений. Основные понятия и определения. Погрешности электроизмерений. Механизмы аналоговых электромеханических измерительных приборов. Цифровые измерительные приборы. Измерение основных параметров электрических цепей.
Практические навыки производства электрических измерений студенты получают во время лабораторного практикума, поэтому в лекционном курсе необходимо остановиться лишь на оценке погрешностей измерения и причин их возникновения.
Раздел 3.
Модуль 8. Основы теории четырехполюсников. Основные понятия и определения. Системы уравнений четырехполюсника. Параметры холостого хода и короткого замыкания.
Схемы замещения четырехполюсников. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора. Параметры биполярного транзистора как активного линейного четырехполюсника.
Входное сопротивление четырехполюсника при произвольной нагрузке. Характеристические параметры четырехполюсника. Передаточная функция. Обратная связь.
При изучении основ теории четырехполюсников целесообразно обратить внимание на то, что для описания данных объектов, которые являются обычными электрическими схемами, возможно использовать некоторые системы нормализованных параметров. Данный подход позволяет существенно упростить и формализовать анализ и синтез систем, включающих четырехполюсники. Необходимо подчеркнуть связь теории четырехполюсников с конкретными объектами (трансформаторы, линии связи, транзисторы и т.д.). Основным математическим аппаратом является линейная алгебра.
Раздел 4.
Модуль 9. Причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Дифференциальные уравнения электрического состояния цепей и методы их решения.
Расчет переходных процессов в простейших электрических цепях классическим методом. Переходные процессы в цепи RL. Короткое замыкание цепи RL. Включение на постоянное напряжение. Переходные процессы в цепи RC. Разряд конденсатора. Заряд конденсатора (включение цепи на постоянное напряжение). Замечание о генераторах пилообразного напряжения.
Переходный процесс в цепи RLC. Уравнение процесса. Включение на постоянное напряжение. Включение на синусоидальное напряжение.
Модуль 10. Расчет переходных процессов операторным методом. Сущность операторного метода. Изображения простейших функций.
Решение дифференциальных уравнений операторным методом. Операторные сопротивления и передаточные функции.
Переходные процессы и спектральные (частотные) представления. Преобразования Фурье как частный случай преобразований Лапласа, спектры апериодических функций. Переходные процессы в четырехполюснике.
При изучении модулей 9 и 10 раздела 4 необходимо акцентировать внимание на том, что переходные процессы представляют собой особую группу явлений, происходящих в электротехнических системах. При этом используется специальный математически аппарат (дифференциальные уравнения). Целесообразно напомнить основные положения практики решения подобных уравнений. Традиционно рассматриваются два метода анализа переходных процессов: классический и операторный. Имеет смысл напомнить особенности и достоинства операторного метода. Следует показать перспективы использования операторных выражений при изучении дальнейших дисциплин (передаточные функции, типовые динамические звенья, анализ и синтез систем автоматического управления).
Раздел 5.
Модуль 11. Замечание о математическом аппарате теории поля. Уравнения электромагнитного поля в интегральной форме. Уравнения электромагнитного поля в дифференциальной форме. Полная система уравнений электромагнитного поля.
Электростатическое поле. Безвихревой характер электростатического поля. Градиент электрического потенциала. Уравнения Пуассона и Лапласа. Основная задача электростатики. Электростатическое экранирование. Электрическая емкость простых геометрических форм. Электрическое поле постоянных токов.
Магнитное поле постоянных токов. Вихревой характер магнитного поля токов. Общая задача расчета магнитного поля постоянных токов. Индуктивность простых геометрических форм. Взаимодействие тока с магнитным полем. Энергия в магнитном поле.
При изучении модуля 11 особое внимание нужно уделить связи электрических и магнитных явлений. Применяемый при анализе электромагнитных полей математический аппарат требует внимательного изучения. Изложение основ теории необходимо в обязательном порядке сопровождать конкретными примерами расчета.
Для оценки усвояемости изучаемой дисциплины применяются открытые тесты для текущего контроля и промежуточной аттестации.
Примерный открытый тест для контроля текущей успеваемости по модулю 3:
- Линейным называется напряжение, действующее между …
- Разность фаз между фазными напряжениями симметричной трехфазной системы равна …
- Нейтральный провод необходим для …
- Треугольником называется соединение, при котором …
- Фазным называется напряжение, действующее между …
- Для включения трехфазного приемника звездой необходимо …
- Для измерения линейного напряжения вольтметр включают между …
- Линейным называется ток, протекающий в …
- Активная мощность симметричного приемника равна …
- Для измерения фазного напряжения вольтметр включают между …
- Фазным называется ток, протекающий в …
- Комплексные значения фазных напряжений равны …
- Для измерения мощности несимметричного приемника необходимо …
- Для вычисления тока в нейтральном проводе необходимо …
- Реактивной мощностью трехфазного приемника называется …
- При включении симметричного приемника треугольником линейный и фазный токи связаны соотношением …
- Напряжение между двумя линейными проводами называется …
- При включении симметричного приемника звездой линейный и фазный токи связаны соотношением …
- Напряжение между линейным и нейтральным проводами называется …
- Приемник называется симметричным, если …
- При включении приемника треугольником линейные и фазные напряжения связаны соотношением …
- Для измерения мощности симметричного приемника одним ваттметром необходимо …
- Мгновенные значения фазных напряжений записываются следующими уравнениями …
- При включении приемника звездой с нейтральным проводом линейное и фазное напряжения связаны соотношением …
- Полная мощность симметричного приемника вычисляется по формуле …
Примерный открытый тест для промежуточной аттестации по дисциплине:
| 1. | Существуют следующие системы параметров (формы) линейных четырехполюсников …. |
| 2. | Уравнения четырехполюсника в системе А-параметров имеют вид … |
| 3. | Четырехполюсник называется симметричным если …. |
| 4. | В случае обратимого четырехполюсника коэффициенты формы А связаны между собой соотношением …. |
| 5. | П-образная схема замещения четырехполюсника имеет вид …. |
| 6. | Входное сопротивление четырехполюсника при произвольной нагрузке, выраженное через коэффициенты формы А, имеет вид …. |
| 7. | Условия самовозбуждения автогенераторов определяются следующими уравнениями… |
| 8. | Существуют следующие схемы включения биполярного транзистора… |
| 9. | Законы коммутации гласят о том, что… |
| 10. | Постоянная времени переходного процесса последовательной цепи R-L определяется формулой… |
| 11. | При переходных процессах в цепи R-L-C возможны следующие режимы… |
| 12. | Время разряда конденсатора определяется следующими параметрами… |
| 13. | Операторное сопротивление или передаточная функция могут быть получены из выражений… |
| 14. | Колебательный переходный режим в цепи R-L-C возникает если выполняется условие… |
| 15. | Дифференциальное уравнение переходного процесса цепи R-L-C имеет вид… |
Кроме того, предлагаются две задачи по материалам модулей 8 – 10.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки .
Автор (ы) _____________ (Фролов А.Н.)
Заведующий кафедрой___________________ (Котов В.Л.)
Рецензент (ы) ______________(подпись, ФИО)
Программа одобрена на заседании секции общеинженерных дисциплин НМС ИГХТУ
от года, протокол № .
Председатель секции ______________________ (ФИО)