Порядок изучения дисциплины и критерии оценки. Введение.

Порядок изучения дисциплины и критерии оценки.
1. Введение.
Электрическая энергия, ее особенности и области применения.
Исторические этапы развития электротехники. Значение электротехнической
подготовки для инженера. Содержание и структура курса.
2. Электрические цепи постоянного тока.
Области применения постоянного тока. Элементы электрической цепи.
Источники и приемники электрической энергии. Режимы работы электрической
цепи. Баланс мощности в электрических цепях. Определение эквивалентных
сопротивлений в линейных цепях при последовательном, параллельном и
смешанном соединении пассивных элементов. Расчет разветвленных линейных
цепей путем непосредственного применения законов Кирхгофа.
3. Однофазные электрические цепи.
Причины
широкого
распространения
синусоидального
тока
промышленной частоты. Принцип действия простейшего однофазного
генератора. Основные параметры, характеризующие синусоидальный ток.
Начальная фаза. Сдвиг фаз. Мгновенное, амплитудное, среднее и действующее
значения
синусоидальных
электрических
величин.
Представление
синусоидальных величин тригонометрическими функциями, графиками
изменения функций во времени (т. н. волновыми диаграммами),
вращающимися векторами и комплексными числами. Понятие об идеальных
элементах электрической цепи. Цепь синусоидального тока с резистором.
Понятие об активном сопротивлении с примерами приемников электрической
энергии, обладающих активным сопротивлением. Закон Ома для мгновенных,
амплитудных и действующих значений в цепи с резистивным элементом и
выражением мгновенной мощности. Волновая и векторная диаграммы тока и
напряжения и волновая диаграмма мгновенной мощности. Определение
активной мощности. Цепь синусоидального тока с идеальной индуктивной
катушкой. Физическая сущность индуктивного сопротивления. Примеры
приемников, обладающих индуктивным сопротивлением. Волновые и
векторные диаграммы цепи с идеальной индуктивной катушкой. Закон Ома для
цепи с идеальной индуктивной катушкой. Реактивное сопротивление
индуктивности. Выражение мгновенной мощности. Физическое толкование
процессов в цепи с индуктивной катушкой. Реактивная мощность. Цепь
синусоидального тока с конденсатором. Понятие о емкости и механизме
прохождения переменного тока в цепи с конденсатором. Закон Ома для цепи с
идеальным конденсатором. Реактивное сопротивление емкости. Волновая и
векторная диаграммы напряжения и тока. Выражение мгновенной мощности.
Физическое толкование процессов в цепи с конденсатором. Реактивная
мощность. Неразветвленная цепь синусоидального тока с резистором,
индуктивной
катушкой
и
конденсатором.
Эквивалентная
схема
неразветвленной цепи. Мгновенные, амплитудные и действующие значения
напряжения на участках цепи. Волновая и векторная диаграммы. Треугольник
напряжений. Закон Ома для неразветвленной цепи с резистором, индуктивной
катушкой и конденсатором. Треугольник сопротивлений. Активная, реактивная
и полная мощности в неразветвленной цепи. Треугольник мощностей.
Физическое толкование процессов в неразветвленной цепи с резистором,
индуктивной катушкой и конденсатором. Резонанс напряжений и условия его
возникновения. Физическое толкование процессов при резонансе напряжений.
Разветвленная цепь синусоидального тока. Векторные диаграммы и
треугольник токов. Определение результирующего тока и токов в отдельных
ветвях разветвленной цепи методом комплексных величин. Резонанс токов и
условия его возникновения. Физическое толкование процессов при резонансе
токов. Колебательный контур. Повышение коэффициента мощности и его
технико-экономическое значение. Влияние реактивной мощности на величину
потерь в линиях электропередач и эффективность использования генераторов и
трансформаторов.
4. Трехфазные электрические цепи.
Области применения трехфазных устройств. Простейший трехфазный
генератор. Несвязная шестипроводная система. Понятие о фазе и симметричной
нагрузке. Переход от несвязанной системы к связанной четырехпроводной.
Способ соединения звездой. Понятие о линейных и нейтральных проводах,
фазных и линейных напряжениях. Переход от четырехпроводной к
трехпроводной системе. Соотношения между фазными и линейными токами
при соединении треугольником и симметричной нагрузке фаз. Понятие о
несимметричных режимах. Мощность трехфазной системы. Активная и
реактивная мощности трехфазной цепи при любом характере нагрузки.
Активная, реактивная и полная мощность трехфазной цепи при симметричной
нагрузке.
5. Теория магнитных цепей. Магнитное поле электрического тока.
Энергия магнитного поля. Магнитная индукция. Магнитная проницаемость.
Единицы измерения магнитной индукции. Линии магнитной индукции.
Магнитный поток. Напряженность магнитного поля. Магнитный момент.
Намагничивание ферромагнитных материалов. Магнитная цепь. Магнитные
цепи электрических машин. Анализ и расчет магнитных цепей.
6. Трансформаторы.
Назначение и области применения трансформаторов. Устройство и
принцип действия однофазного трансформатора. Основной магнитный
поток. ЭДС и коэффициент трансформации. Холостой ход и нагрузочный
режим трансформатора. Физическое толкование процессов в нагруженном
трансформаторе. Уравнения магнитодвижущих сил и токов. Баланс
мощностей и КПД трансформатора. Определение потерь опытами холостого
хода и короткого замыкания. Изменение напряжения на зажимах вторичной
обмотки трансформатора при изменении нагрузки. Устройство, принцип
действия и области применения трехфазных трансформаторов. Конструкции
трансформаторов. Автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы
тока и напряжения.
7. Машины постоянного тока.
Устройство машины постоянного тока. Назначение коллектора.
Генераторный и двигательный режимы работы. Реакция якоря. Понятие о
коммутации и назначении добавочных полюсов. Классификация машин по
способу возбуждения. Работа машины постоянного тока в режиме двигателя.
Вращающий момент, мощность и КПД. Пуск двигателя и назначение
пускового
реостата.
Механические
характеристики
двигателей.
Регулирование частоты вращения. Сравнительная оценка свойств двигателей
постоянного тока при разных способах возбуждения и области их
применения.
8. Асинхронные машины.
Устройство трехфазной асинхронной машины. Возбуждение
вращающегося поля трехфазной симметричной системой токов. Частота и
направление вращения поля. Принцип действия трехфазного асинхронного
двигателя и области его применения. Аналогия с трансформатором.
Конструкции фазного и короткозамкнутого ротора. Скольжение. Частота
тока в цепи ротора. Магнитные потоки и ЭДС статора и ротора. Индуктивное
сопротивление обмотки ротора. Ток в неподвижном и вращающемся роторе.
Режим холостого хода. Режим работы асинхронного двигателя при нагрузке.
Уравнения магнитодвижущих сил и токов. Физическое толкование процессов
в нагруженном двигателе. Диаграмма баланса мощностей и КПД двигателя.
Вращающий момент асинхронного двигателя и его зависимость от
скольжения. Критическое скольжение и максимальный момент.
Механические характеристики. Пуск асинхронного двигателя. Регулирование
частоты вращения двигателя и его реверсирование.
9. Синхронные машины.
Устройство трехфазной синхронной машины с электромагнитным
возбуждением. Синхронный генератор. Принцип действия. Векторная
диаграмма синхронного генератора. Характеристики синхронного
генератора. Включение синхронных генераторов на параллельную работу.
Параллельная работа генераторов с сетью. Принцип действия синхронной
машины при работе в режиме двигателя. Асинхронный пуск синхронного
двигателя. Уравнение электрического равновесия и векторная диаграмма
фазы обмотки статора. Вращающий электромагнитный момент синхронного
двигателя. Механическая характеристика синхронного двигателя. Режим
работы при постоянной нагрузке. Влияние величины тока возбуждения на
коэффициент мощности двигателя. Режим работы при постоянной нагрузке
на валу, но при переменном возбуждении. U-образные характеристики.
Работа двигателя в режиме компенсатора. Преимущества и недостатки
синхронных двигателей по сравнению с асинхронными.
10. Электрические измерения.
Классификация
электроизмерительных
приборов
(приборы
непосредственной оценки или аналоговые приборы, приборы сравнения,
цифровые приборы). Погрешности приборов. Классы точности. Расшифровка
условных обозначений на шкалах приборов. Системы электроизмерительных
приборов: электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические,
ферродинамические,
электростатические,
индукционные,
термоэлектрические, выпрямительные, цифровые. Обозначения систем
электроизмерительных приборов. Методы электрических измерений и их
преимущества. Виды и методы электрических измерений. Измерения тока и
напряжения. Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров.
Измерение мощности в цепях постоянного тока. Измерение мощности в
однофазных цепях. Измерение активной мощности в трехфазных цепях.
Понятие об измерении реактивной мощности. Измерение электрической
энергии. Измерение сопротивлений. Компенсационный метод измерения.
11.
Основы
промышленной
электроники.
Проводимость
полупроводников. Влияние примесей на проводимость полупроводников.
Электронно-дырочный переход. Полупроводниковые диоды. Биполярные
транзисторы. Зависимость работы нелинейных элементов от температуры.
Элементная база современных электронных устройств. Однополупериодное
выпрямление.
Двухполупериодное
выпрямление.
Мостовая
схема
выпрямления. Сглаживающие фильтры.
12. Усилители электрических сигналов.
Принцип работы каскада по схеме с общим эмиттером. Дифференциальный
усилитель. Усилитель по схеме с общим коллектором.
13. Основы цифровой электроники.
Общие сведения о цифровых сигналах. Основные операции и элементы
алгебры логики. Основные теоремы алгебры логики. Функции логики.
Критерии оценки по каждой форме отчетности
- по блоку лекций
0
1
2
3
4
5
– не явился
– ничего не знает
– менее 50% правильных ответов
– более 50% правильных ответов
– более 65% правильных ответов
– более 80% правильных ответов
- по блоку лабораторных работ
0 – не явился
1 – ни одного правильного ответа
2 – менее 30% правильных ответов и не решил ни одной задачи из
карточки контроля знаний
3 – более 50% правильных ответов и 3 задачи из карточки
4 – более 65% правильных ответов и 4 задачи
5 – более 80% правильных ответов и 5 задач из карточки