УЧЕБНАЯ
ПРОГРАММА по дисциплине Теоретические основы
электротехники I. ЦЕЛЕВАЯ УСТАНОВКА Дисциплина имеет основной целью: подготовить офицера
пограничной службы с квалификацией инженера по специальности 180100 Электромеханика,
владеющего современными методами анализа и синтеза, а также
экспериментального исследования электрических и магнитных цепей, расчета
электрического и магнитного полей, способного применить свои знания во всех
видах профессиональной деятельности. В результате изучения дисциплины обучающиеся должны: иметь
представление: -
об основных разделах теоретической электротехники; -
об основах физики явлений, происходящих в электромагнитном поле; -
о методах экспериментальных исследований электрического и магнитного
полей; знать: -
методы создания теоретических моделей на основе законов теории
электрического и магнитного полей; -
законы электрических и магнитных цепей; -
физический смысл основных понятий, сущность и динамику физических
явлений, происходящих в процессе взаимопреобразования электрической и других
видов энергии; -
информационные технологии, используемые для решения задач
теоретической электротехники; -
лабораторную, приборную и экспериментальную базу для исследования
электрических и магнитных цепей; уметь: -
применять методы расчетов сосредоточенных и распределенных, линейных
и нелинейных электрических цепей в установившихся и переходных режимах; -
применять методы расчетов сосредоточенных линейных и нелинейных
магнитных цепей в установившихся режимах; -
применять основные методы расчетов электрических и магнитных полей; -
применять методы экспериментального исследования сосредоточенных
электрических и магнитных цепей; иметь
навыки: -
применения основных расчетных и экспериментальных методик
теоретической электротехники при решении задач, содержательно отражающих
будущую профессиональную деятельность. |
Наименование разделов и тем |
Всего |
Звонок |
Л |
ЛЗ |
ПЗ |
Э |
ДЗ |
СР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Третий семестр |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Введение |
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
Блок 1. Основы
теоретической электротехники |
185 |
134 |
50 |
22 |
50 |
|
12 |
51 |
Модуль 1.1. Физические
основы электротехники |
28 |
18 |
12 |
|
6 |
|
|
10 |
Модуль 1.2. Цепи
постоянного тока |
45 |
34 |
12 |
6 |
16 |
|
|
11 |
Модуль 1.3. Магнитные
цепи |
21 |
16 |
8 |
2 |
6 |
|
|
5 |
Модуль 1.4. Однофазные
цепи синусоидального тока |
73 |
54 |
18 |
14 |
22 |
|
|
19 |
Дифференцированный зачет |
18 |
12 |
|
|
|
|
12 |
6 |
Всего за
семестр: |
187 |
136 |
52 |
22 |
50 |
|
12 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Четвертый семестр |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок 2. Специальные
вопросы теоретической электротехники |
136 |
80 |
30 |
8 |
18 |
24 |
|
56 |
Модуль 2.1.
Четырехполюсники и фильтры |
19 |
14 |
6 |
4 |
4 |
|
|
5 |
Модуль 2.2. Трехфазные
цепи |
23 |
14 |
6 |
4 |
4 |
|
|
9 |
Модуль 2.3.
Периодические несинусоидальные процессы |
12 |
6 |
4 |
|
2 |
|
|
6 |
Модуль 2.4. Переходные
процессы |
24 |
10 |
6 |
|
4 |
|
|
14 |
Модуль 2.5. Нелинейные цепи
переменного тока |
12 |
6 |
4 |
|
2 |
|
|
6 |
Модуль 2.6. Цепи с
распределенными параметрами |
10 |
6 |
4 |
|
2 |
|
|
4 |
Экзамен
|
36 |
24 |
|
|
|
24 |
|
12 |
Всего за семестр: |
136 |
80 |
30 |
8 |
18 |
24 |
|
56 |
Всего по дисциплине: |
323 |
216 |
82 |
30 |
68 |
24 |
12 |
107 |
Краткий исторический очерк учения об
электрических и магнитных явлениях и их практическом использовании. Роль и
место дисциплины в системе подготовки инженера и его последующей практической
деятельности.
Электрическое
поле, его основные характеристики и законы. Напряженность поля, потенциал,
напряжение. Электрический заряд, емкость. Электродвижущая сила. Электрический
ток, его виды. Магнитное поле, его основные характеристики и уравнения. Магнитная
индукция, поток. Индуктивность, потокосцепление. Расчет электрических и магнитных
полей. Закон электромагнитной индукции. ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции.
Второе уравнение Максвелла в интегральной форме. Работа электромагнитных сил
и энергия магнитного поля. Взаимное преобразование механической и
электрической энергии. Электромагнитное поле.
Электрическая
цепь и ее элементы. Законы электрических цепей. Эквивалентное сопротивление и
эквивалентная проводимость. Потенциальная диаграмма. Расчет простых цепей
постоянного тока. Исследование цепей постоянного тока при последовательном,
параллельном и смешанном соединении резисторов. Исследование цепи при помощи
потенциальной диаграммы. Расчет сложных электрических цепей методами
уравнений Кирхгофа, наложения, эквивалентного генератора, узлового напряжения
и контурных токов. Нелинейные цепи постоянного тока. Классификация и
характеристики нелинейных элементов. Исследование цепи постоянного тока с
нелинейными элементами.
ИКЗ «Расчет электрических
цепей постоянного тока».
Свойства и
классификация магнетиков. Магнитная восприимчивость, намагниченность.
Намагничивание магнетиков и ферромагнетиков. Магнитомягкие и магнитотвердые
материалы. Нелинейная индуктивность. Законы магнитных цепей. Расчет магнитных
цепей: прямая и обратная, линейная и нелинейная задачи, разветвленная и
неразветвленная цепь. Расчет магнитодвижущей силы электромагнитов.
Исследование индуктивностей.
ИКЗ «Расчет магнитных
цепей».
Основные
понятия и определения. Элементарный генератор синусоидальной ЭДС. Параметры
переменного тока. Изображение синусоидальных функций времени вращающимися векторами. Векторы тока, напряжения, ЭДС.
Векторные диаграммы. Простые цепи переменного тока. Расчет цепи с различным
соединением реактивных элементов. Построение волновых и векторных диаграмм.
Векторный и комплексный методы анализа цепей переменного тока. Исследование
резонанса напряжений и токов. Расчет цепей переменного тока с взаимной
индуктивностью. Последовательное и параллельное соединение
индуктивносвязанных катушек. Исследование цепи с взаимной индуктивностью.
ИКЗ «Расчет однофазных
цепей переменного тока».
Дифференцированный зачет.
Основные понятия, определения и
классификация четырехполюсников. Уравнения пассивного четырехполюсника.
Определение постоянных четырехполюсника. Схема замещения пассивного
четырехполюсника. Круговая диаграмма четырехполюсника и ее построение. Исследование
пассивного четырехполюсника. Общие сведения об электрических фильтрах.
Параметры, характеризующие избирательность фильтров. Фильтры нижних и верхних
частот. Полосовые и заграждающие фильтры. Принципы построения лестничных
цепочных фильтров. Расчет электрических фильтров нижних и верхних частот.
ИКЗ «Расчет
четырехполюсников».
Многофазные
системы. Элементарный генератор трехфазной ЭДС. Соединение звездой и
треугольником в трехфазных цепях. Соотношения между фазными и линейными
напряжениями и токами. Мощность трехфазной цепи. Вращающееся магнитное поле.
Комплексы симметричных составляющих. Разложение несимметричной системы
векторов на симметричные составляющие. Сопротивления симметричной трехфазной
цепи для токов различных последовательностей. Расчет симметричных и
несимметричных трехфазных цепей. Исследование трехфазной цепи.
ИКЗ «Расчет трехфазных
цепей».
Принцип анализа
электрических цепей при действии несинусоидальных ЭДС. Действующее значение
несинусоидального тока. Мощность при действии несинусоидальных токов и
напряжений. Влияние активного сопротивления, индуктивности и емкости на форму
кривой тока. Резонанс в цепях несинусоидального тока. Фазные ЭДС трехфазных
генераторов при наличии высших гармоник. Расчет периодических
несинусоидальных процессов.
Законы
коммутации. Анализ переходных процессов классическим методом. Расчет переходных
процессов в простых цепях при постоянных и синусоидальных напряжениях. Расчет
переходных процессов в разветвленных цепях. Основные положения операторного
метода. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Последовательность расчета
операторным методом. Теорема разложения и примеры ее применения. Расчет
переходных процессов операторным методом в цепях с последовательным и
параллельным соединением при различных видах коммутации.
ИКЗ «Расчет переходных
процессов».
Нелинейные
элементы электрических цепей переменного тока. Векторная диаграмма и
эквивалентная схема катушки с сердечником из ферромагнитного материала.
Влияние кривой намагничивания на форму кривых тока, напряжения и магнитного
потока. Феррорезонансные явления. Ферромагнитные стабилизаторы напряжения.
Магнитные усилители. Расчет электрических цепей, содержащих нелинейные
элементы.
Понятие об однородной линии. Дифференциальные уравнения для однородной линии и их решение для установившегося синусоидального режима. Постоянная распространения и волновое сопротивление. Определение напряжения и тока в произвольной точке линии. Падающие и отраженные волны. Линия без потерь. Линия без искажения. Бегущие волны. Длинные линии как четырехполюсники. Расчет установившихся процессов в длинных линиях.
Экзамен.
V. Лабораторный практикум
1.
Исследование цепей постоянного тока при последовательном,
параллельном и смешанном соединении резисторов.
2.
Исследование цепи при помощи потенциальной диаграммы.
3.
Исследование цепи постоянного тока с нелинейными элементами.
4.
Исследование индуктивностей.
5.
Исследование резонанса напряжений.
6.
Исследование резонанса токов.
7.
Исследование цепи с взаимной индуктивностью.
8.
Исследование пассивного четырехполюсника.
9.
Исследование трехфазной цепи при соединении фаз «звездой».