Тема «Основные определения и методы расчета электрических цепей»
Основные понятия и обозначения электрических величин и элементов электрических цепей (ГОСТ 19880-74, ГОСТ 1492-77, ГОСТ 2.730-73, ГОСТ 1494-77).
Источники и приемники электрической энергии. Схемы замещения электротехнических устройств.
Топологические понятия теории электрических цепей.
Классификация цепей: линейные и нелинейные, неразветвленные и разветвленные с одним и несколькими источниками питания, с сосредоточенными и распределенными параметрами.
Основные принципы, теоремы и законы электротехники. Принцип непрерывности (замкнутости) электрического тока и магнитного потока. Законы Ома и Кирхгофа.
Методы анализа и расчета линейных электрических цепей постоянного тока. Анализ и расчет разветвленных электрических цепей с несколькими источниками питания путем составления и решения систем уравнений по законам Кирхгофа, применения методов узловых потенциалов и эквивалентного активного двухполюсника.
Тема «Анализ и расчет линейных цепей переменного тока»
Способы представления (в виде временных диаграмм, векторов, комплексных чисел) и параметры (амплитуда, частота, начальная фаза) синусоидальных функций.
Мгновенное, среднее и действующее значения синусоидального тока (напряжения).
Активное, реактивное и полное сопротивления ветви.
Фазовые соотношения между током и напряжением. Мощность в цепях переменного тока. Коэффициент мощности (cosφ) и его технико-экономическое значение.
Комплексный метод расчета линейных схем цепей переменного тока. Комплексное сопротивление и комплексная проводимость ветви.
Комплексная мощность и баланс мощности в цепях синусоидального тока.
Резонансные явления в электрических цепях, условия возникновения, практическое значение.
Частотные свойства цепей переменного тока.
Понятие о линейных четырехполюсниках.
Понятие об электрических цепях с индуктивной (магнитной)
связью.
Анализ и расчет трехфазных цепей переменного тока.
Элементы трехфазных цепей.
Способы изображения и соединения фаз трехфазного источника питания и приемников энергии.
Трех- и четырехпроводные схемы питания приемников. Назначение нейтрального провода.
Мощность трехфазной цепи. Коэффициент мощности. Техника безопасности при эксплуатации устройств в трехфазных цепях.
Переходные процессы в электрических цепях. Причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации.
Анализ переходных процессов в цепях с одним накопителем. Влияние параметров цепи на длительность переходного процесса, постоянная времени цепи.
Анализ процессов с двумя накопителями энергии.
Анализ переходных процессов в линейных электрических цепях при их подключении к источнику синусоидального напряжения.
Метод переменных состояния и операторный метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях.
Тема «Анализ и расчет электрических цепей с нелинейными элементами»
Вольт-амперные характеристики нелинейных элементов. Управляемые нелинейные элементы.
Анализ и расчет цепей постоянного тока с нелинейными элементами при последовательном и параллельном их включении.
Анализ и расчет цепей переменного тока с нелинейными элементами. Инерционные и безынерционные нелинейные элементы.
Анализ и расчет нелинейных цепей при одновременном воздействии источников постоянного и переменного напряжений.
Тема «Анализ и расчет магнитных цепей»
Основные магнитные величины и законы электромагнитного поля.
Свойства и характеристики ферромагнитных материалов.
Применение закона полного тока для анализа и расчета магнитной цепи с магнитопроводом без воздушного зазора и с воздушным зазором.
Магнитные цепи переменных магнитных потоков.
Особенности расчета электромагнитных процессов в катушке с магнитопроводом.
График мгновенных значений магнитного потока и тока в обмотке дросселя при синусоидальном напряжении.
Эквивалентный синусоидальный ток и схема замещения катушки с магнитопроводом. Расчет параметров схемы замещения. Векторная диаграмма.
Влияние величины воздушного зазора в магнитопроводе на изменение индуктивного сопротивления катушки.
Энергия и механические силы в электромеханических системах. Энергия магнитного поля катушки, сила тяги электромагнита.
Модуль №2 включает следующие разделы:
- электрические машины;
- основы электроники и электрические измерения.
Общее количество часов в модуле 41 часов, в том числе лекций 8, лабораторных работ 16, CРC 17 час.
Контроль знаний по модулю включает:
1. Защита студентами лабораторных работ.
2. Опрос студентов по материалам лекций.
3. Выполнение расчетно-графической работы.
Примерный перечень вопросов
Тема «Трансформаторы»
Назначение и области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
Анализ электромагнитных процессов в трансформаторе, схема замещения.
Потери энергии в трансформаторе.
Внешние характеристики.
Паспортные данные трансформатора и определение номинального тока, тока короткого замыкания в первичной обмотке и изменения напряжения на вторичной обмотке.
Устройство, принцип действия и области применения трехфазных трансформаторов.
Устройство, принцип действия и области применения автотрансформаторов.
Особенности силовых трансформаторов малой мощности.
Измерительные трансформаторы напряжения и тока.
Схемы включения.
Погрешности измерений при использовании измерительных трансформаторов.
Тема «Машины постоянного тока (МПТ)»
Устройство и принцип действия МПТ, режимы генератора, двигателя и электромагнитного тормоза.
Способы возбуждения МПТ.
Энергетические и электромагнитные процессы в МПТ.
Работа и характеристики электромашинных генераторов.
Работа и эксплуатационные свойства двигателей, регулирование скорости, пуск двигателей.
Особенности МПТ малой мощности.
Тема «Асинхронные машины»
Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя.
Вращающееся магнитное поле статора.
Магнитное поле машины. ЭДС обмоток статора и ротора.
Скольжение. Частота вращения ротора.
Электромагнитный момент.
Механические и рабочие характеристики.
Энергетические диаграммы.
Паспортные данные.
Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором.
Реверсирование и регулирование частоты вращения.
Понятие о работе асинхронной машины в режиме генератора.
Принцип работы и применения однофазных и двухфазных асинхронных машин.
Асинхронные исполнительные двигатели и тахогенераторы.
Понятие о линейных двигателях.
Моделирование работы асинхронных машин на ЭВМ.
Тема «Синхронные машины»
Устройство и принцип действия трехфазного синхронного генератора.
Работа генератора в автономном режиме.
Схема замещения фазы обмотки якоря.
Мощность и электромагнитный момент.
Внешняя и регулировочная характеристики.
Устройство и принцип действия синхронного двигателя.
Частота вращения ротора.
Пуск двигателя.
Вращающий момент, угловые характеристики.
Регулирование коэффициента мощности.
Подключение синхронных машин к энергосистеме. Регулирование активной и реактивной мощностей.
Работа синхронной машины в режиме синхронного компенсатора.
Особенности работы синхронных машин малой мощности: реактивных, шаговых и с постоянными магнитами.
Устройство и принцип действия сельсинов и поворотных трансформаторов.
Моделирование работы электрических машин на ЭВМ.
Тема «Элементная база современных электронных устройств»
Электроника, ее роль в развитии науки, техники, в производстве и управлении.
Классификация основных устройств, перспективы развития.
Условные обозначения, принцип действия, характеристики и назначение полупроводниковых диодов, транзисторов, тиристоров.
Интегральные микросхемы: классификация, маркировка, назначение.
Индикаторные приборы. Понятие об электровакуумных приборах.
Фотоэлектрические полупроводниковые приборы. Понятие об оптоэлектронных приборах.
Тема «Источники вторичного электропитания»
Полупроводниковые выпрямители: классификация, основные параметры.
Электрические схемы и принцип работы выпрямителя.
Электрические фильтры.
Стабилизаторы напряжения и тока.
Тиристорные преобразователи как источники регулируемого напряжения.
Принципы управления тиристорными преобразователями.
Понятие об инверторах.
Возможность работы управляемого преобразователя в выпрямительном и инверторном режимах.
Понятие об автономных инверторах, понятие о конверторах.
Понятие о преобразователях частоты.
Тема «Усилители электрических сигналов»
Классификация и основные характеристики усилителей.
Анализ работы однокаскадных и многокаскадных усилителей.
Усилители напряжения, мощности, понятие об избирательных усилителях.
Усилители постоянного тока.
Дрейф нуля.
Дифференциальные каскады.
Операционный усилитель (ОУ) - основа современной аналоговой схемотехники.
Обратные связи в операционных усилителях, их влияние на параметры и характеристики усилителя.
Основные типы усилителей на базе ОУ.
Решающие усилители и RC-фильтры.
Тема «Импульсные и автогенераторные устройства»
Импульсные устройства: принципы работы и анализа.
Электронные ключи и простейшие формирователи импульсных сигналов.
Триггеры: классификация, принцип работы. Электрические схемы
Основы теории автогенераторов. Баланс амплитуд и фаз.
Автогенераторы синусоидальных сигналов (LC- и RC-типа).
Генераторы линейно изменяющихся напряжений (ГЛИН).
Мультивибраторы.
Примеры схемной реализации на базе ОУ.
Тема «Основы цифровой электроники»
Общие сведения о цифровых электронных устройствах.
Логические операции и способы их аппаратной реализации.
Сведения об интегральных логических схемах.
Устройства комбинационной логики: сумматоры, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, компараторы.
Элементы памяти, цифровые триггеры, регистры и цифровые счетчики импульсов.
Индикация цифровой информации.
Понятие об аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях.
Тема «Микропроцессорные средства»
Микропроцессор (МП), назначение, классификация, структура МП.
Принцип работы МП.
Центральный процессор.
Циклы исполнения операций.
Временные диаграммы.
Связь процессорного модуля с модулями ввода-вывода и запоминающими устройствами.
Понятие о программном обеспечении МП-системы.
Блок-схемы программ, методы адресации.
Обработка прерываний. Программирование ввода-вывода информации.
Организация интерфейсов.
Способы передачи данных.
Примеры использования МП для управления и контроля технологическими процессами, при проведении исследований, сборе информации и др. операций.
Тема «Электрические измерения и приборы»
Измерения электрических и неэлектрических величин. Методы измерений: прямые и косвенные.
Аналоговые электроизмерительные приборы прямого преобразования: устройство, принцип действия, области применения.
Измерение электрических величин: токов, напряжений, сопротивлений, мощности и энергии.
Преобразователи неэлектрических величин: генераторные и параметрические.
Понятие о мостовых и компенсационных методах измерений электрических и неэлектрических величин.
Цифровые электронные измерительные приборы: классификация, структурные схемы.
Характеристики цифровых приборов: вольтметров, мультиметров, частотомеров, фазометров и т.д. и осциллографа.
Понятие об автоматических регистрирующих измерительных приборах и автоматизированных системах управления технологическими процессами.
Шкала пересчета рейтинговых баллов в традиционные академические оценки
Бальная оценка
|
0 - 54
|
55 - 69
|
70 - 84
|
85 - 100
|
Академическая оценка
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Максимальное количество баллов, которое может набрать студент в течение семестра:
1. По результатам промежуточных этапов контроля в семестре – 60 баллов.
2. Поощрительные баллы:
за работу в семестре – 25 баллов;
индивидуальное творческое задание – 15 баллов.
Если суммарный результат, набранный в течение семестра, равен 55 баллов и выше, то студент имеет право получить зачет или экзаменационную оценку (по шкале) без участия в итоговом аттестационном испытании.
3. Суммарный результат промежуточных результатов контроля менее 55 баллов аннулируется. Студент набирает индивидуальный рейтинг с получением зачета – во время зачетной недели, с получением академической оценки – в период экзаменационной сессии. При этом в ведомость выставляется минимальный рейтинговый балл, соответствующий полученной академической оценке.
Удовлетворительно – 55 баллов.
Хорошо - 70 баллов.
Отлично - 85 баллов.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
Рекомендуемая литература:
Основная литература:
Горбунов А.Н., Кабанов И.Д. , Кравцов А.В. , Петров В.А. и др. Электротехника, учебник для с/х вузов.-М.: УМК «Триада», 2003 – 264 с. ил.
Иванов И.И., Соловьев Г.И. Электротехника: учеб.пособие/И.И. Иванов., Г.И. Соловьев.- СПб.: Издательство Лань, 2009. – 496 с.
Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. Учеб. Для вузов/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов. – 11-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2007. – 542 с.
Кононенко Е.В., Кононенко К.Е., Писаревский Ю.В. Электрические машины постоянного тока и трансформаторы: Учеб. пособие. – Воронеж: Издательство «Кварта», 2002. – 112 с.
Копылов И.П. Электрические машины: Учебник. 2-е изд., перераб. - М.: Высшая школа; Логос; 2000. - 607 с.
Мурзин Ю.М. Электротехника: учеб.пособие/ Ю.М. Мурзин, Ю.И. Волков. – СПб.: Питер, 2007. – 443 с.
Панфилов В.А. Электрические измерения: учебник/ В.А. Панфилов. – М.: Академия, 2004. – 288 с.
Прянишников В.А. Электротехника и ТОЭ в примерах и задачах: Практическое пособие / В.А. Прянишников, Е.А. Петров, Ю.М.. Осипов – СПб.: Корона принт, 2001. – 336 с.
Рекус Г.Г. Основы электротехники и электроники в задачах с решениями: Учеб.пособие/ Г.Г.Рекус. – М.: Высш.шк., 2005. – 343 с.
Электротехника и электроника: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/М.А. Жаворонков, А.В. Кузин. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 400 с.
Дополнительная литература:
Паначевный Б.И. Курс электротехники: учебник/Б.И. Паначевный. – 2-е изд., дораб.- Ростов н/Д; Харьков, Феникс, Торсинг, 2002, - 288 с.
Электрические и магнитные цепи: Учеб. для вузов./В.Г. Герасимов, Э.В. Кузнецов, О.В. Николаева, М.С. Цепляева, Я.А. Шнейберг;под редакцией В.Г. Герасимова. - М.:Энергоатомиздат, 1996.-228с.
Электромагнитные устройства и электрические машины./В.И. Киселев, А.И. Копылов, Э.В. Кузнецов, Д.Н. Морозов, В.Б. Соколов, И.В.Сильванский; под редакцией В.Г. Герасимова.М.:Энергоатомиздат, 1997.-272с.
Электрические измерения и основы электроники./Г.П. Гаев, В.Г.Герасимов, О.М. Князьков, Э.В. Кузнецов, П.С. Культисов,В.Г. Сергеев, В.Е. Соломенцев; под редакцией В.Г. Герасимова.М.:Энергоатомиздат, 1998.-432с.
Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Высшая школа, 1998. – 752 с.
Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Универсальный лабораторный стенд ЛСОЭ-5.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.
|
