17. Общие сведения о трёхфазной цепи синусоидального тока.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
АННОТАЦИЯ
РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
по дисциплине
Б1.Б. 10 «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»
Код и направление подготовки
13.03.02 «Электроэнергетика и
электротехника»
Программа (профиль)
(Электроснабжение)
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Факультет
Энергетики
Кафедра-разработчик
Электротехники, теплотехники и
возобновляемые источники энергии
Ведущий преподаватель
Усков Антон Евгеньевич
г. Краснодар, 2015
1 Цели и задачи дисциплины
Цель дисциплины: комплексная теоретическая подготовка будущих
специалистов к изучению электротехнических дисциплин.
Задачи дисциплины: изучение методов расчёта и анализа физических
процессов, протекающих в электрических и магнитных цепях;
– освоение методов исследования электромагнитных процессов,
протекающих в современных электротехнических установках при различных
энергетических преобразованиях;
– освоение современных методов моделирования электромагнитных
процессов с использованием компьютерных технологий.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
1. Основные законы электрических;
2. Основные законы магнитных и электромагнитных цепей;
3. Методы расчёта электрических и магнитных цепей в установившихся и
переходных режимах.
Уметь:
1. Применять теоретические знания при анализе электрических и магнитных
цепей в основных режимах их функционирования.
Владеть:
1. Навыками математического моделирования электромагнитных
процессов, используя ЭВМ;
2. Навыками экспериментальных исследований процессов в электрических
цепях.
Иметь представление:
о
физических
основах
и
закономерностях
преобразования
электроэнергии в другие виды;
 о основных законах электротехники;
 размерности основных электрических параметров.
2 Требования к формируемым компетенциям
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
профессиональных компетенций:
готовность к обработке результатов экспериментальных исследований
(ОПК-3)
3 Содержание лекций
№
темы
1
2
Номер, наименование темы и содержание лекции
Часть 1
ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. Введение в дисциплину. Общие сведения об электрических
цепях. Введение в дисциплину. Напряженность электрического поля.
Электрический потенциал и напряжение. Электрический ток и
плотность тока.
2. Основные законы электротехники. Источники ЭДС и тока.
Элементы электрической цепи. Закон Ома. Законы Кирхгофа.
Источники ЭДС и тока.
3. Электрическая мощность. Преобразование электрических
схем. Электрическая энергия, электрическая мощность и КПД.
Энергетический баланс в электрической цепи. Методы преобразования
электрических схем при различных соединениях резисторов.
Потенциальная диаграмма.
4. Методы расчета простых электрических цепей. Расчёт цепей
с использованием законов Кирхгофа. Метод пропорциональных
величин. Метод узловых потенциалов. Метод узлового напряжения
(двух узлов).
5. Методы расчета сложных электрических цепей. Метод
контурных токов. Принцип наложения. Метод эквивалентного
генератора.
ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО
ТОКА
6. Параметры цепи и источники электроэнергии синусоидального
тока. Параметры цепи переменного тока. Источники электроэнергии
синусоидального тока. Синусоидальные функции времени: амплитуда,
частота, период, начальная фаза, угол сдвига фаз. Мгновенные,
действующие и средние значения синусоидальных напряжений и
токов. Векторное представление синусоидальных величин.
7. Простые цепи синусоидального тока. Резистор, индуктивная
катушка и конденсатор в цепи синусоидального тока. Временные и
векторные диаграммы. Расчёт токов, напряжений, сопротивлений и
мощности.
8. Анализ цепей синусоидального тока с помощью векторных
диаграмм. Последовательное и параллельное соединения резистора,
катушки индуктивности и конденсатора. Разветвлённая цепь
синусоидального тока.
9. Мощность цепи синусоидального тока. Активная, реактивная и
3
полная мощность. Повышение коэффициента мощности в цепях
синусоидального тока. Баланс мощностей и способы измерения
мощности.
10. Преобразования цепей синусоидального тока. Связь между
входными сопротивлениями и проводимостями пассивного
двухполюсника. Расчёт разветвлённой цепи синусоидального тока
методом преобразований.
11. Законы Ома, Кирхгофа и мощность в комплексной форме.
Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока. Векторное
изображение синусоидальных величин на комплексной плоскости.
Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Мощности в
комплексной форме. Баланс мощностей.
12. Расчёт цепи синусоидального тока комплексным методом.
Расчёт цепи при последовательном, параллельном и смешанном
соединении приёмников. Эквивалентное преобразование схем.
13. Резонанс в электрических цепях. Резонанс напряжений.
Частотные характеристики и резонансные кривые последовательного
контура. Резонансные явления при изменении параметров контура.
Резонанс токов. Частотные характеристики параллельного контура.
Понятие о резонансе в сложных цепях.
14. Электрические цепи с взаимной индуктивностью.
Индуктивно связанные элементы цепи и ЭДС взаимной
индуктивности. Последовательное и параллельное соединения
индуктивно связанных элементов. Определение взаимной
индуктивности опытным путём.
15. Цепи с трансформаторами. Принцип работы и основные
уравнения трансформаторов. Схема замещения трансформаторов и
векторная диаграмма напряжений и токов. Магнитные усилители
мощности.
16. Четырехполюсники. Основные понятия о
четырёхполюсниках. уравнения четырехполюсников. Схемы
замещения четырехполюсника. Опытное определение коэффициентов
четырёхполюсника. Опыты холостого хода и короткого замыкания.
Часть 2
ЛИНЕЙНЫЕ ТРЁХФАЗНЫЕ ЦЕПИ
17. Общие сведения о трёхфазной цепи синусоидального тока.
Трёхфазные системы. Схемы соединения трехфазных цепей.
Трёхфазный синхронный генератор. Принцип работы асинхронного
двигателя.
18. Схемы соединения трёхфазной нагрузки. Симметричный
режим трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой и
треугольником. Основные аналитические выражения для расчёта
4
5
токов и напряжений.
19. Расчёт трёхфазных цепей в симметричном режиме.
Преобразование схем. Трёхфазные цепи с приёмниками,
соединёнными звездой. Порядок расчёта трёхфазных цепей.
20. Расчёт трёхфазных цепей в несимметричном режиме.
Порядок расчёта. Соединения нагрузки звездой с нейтральным
проводом, без нейтрального провода и треугольником. Мощности
несимметричной трёхфазной цепи.
21. Особенности расчёта трехфазных цепей. Порядок расчёта
цепи с однофазными и трёхфазными приёмниками. Соединение
приёмников по схеме «звезда» при обрыве линейного провода.
Несимметричный режим источников и приёмников, включённых по
схеме «звезда-звезда» с нейтральным проводом.
22. Измерение мощности в трёхфазных цепях. Мощность
трехфазной системы. Измерение активной мощности при
симметричной и несимметричной нагрузке. Измерение реактивной
мощности при суммарной нагрузке.
23. Метод симметричных составляющих. Симметричные
составляющие трёхфазной системы векторов. Графическое
определение симметричных составляющих. Определение мощности
через симметричные составляющие. Сопротивления симметричной
трёхфазной цепи для токов различных последовательностей.
Определение токов в симметричной трёхфазной цепи. Применение
метода симметричных составляющих при расчёте токов короткого
замыкания.
24. Вращающееся магнитное поле. Пульсирующее магнитное
поле. Получение вращающегося магнитного поля. Указатель
последовательности чередования фаз.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
25. Общие сведения о цепях несинусоидального тока. Причины
отличий переменных токов от синусоидальной формы. Разложение
несинусоидальных функций в тригонометрический ряд Фурье.
Графоаналитический метод нахождения гармоник ряда Фурье.
Действующие значения напряжения и тока. Коэффициенты,
характеризующие форму несинусоидальных периодических функций.
Мощности цепи несинусоидального тока. Особенности расчёта цепей
несинусоидального тока.
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ
26. Общие сведения и особенности расчёта нелинейных
электрических цепей постоянного тока. Общие сведения.
Характеристики нелинейных элементов. Графический расчёт
нелинейных цепей постоянного тока.
6
27. Нелинейные электрические цепи переменного тока с
ферромагнитными элементами. Нелинейные индуктивные элементы.
Основные свойства ферромагнитных материалов при переменных
магнитных полях. Влияние гистерезиса на форму кривой тока.
28. Резонанс напряжений и токов в магнитных цепях.
Феррорезонанс напряжений и токов. Основные аналитические и
графические зависимости.
29. Электрические фильтры. Назначение и классификация
фильтров. Сглаживающий пассивный фильтр выпрямителя. Активные
фильтры выпрямителей. Выходные фильтры инверторов и
преобразователей частоты.
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
30. Общие сведения о переходных процессов. Основные
определения и законы коммутации. Установившийся и свободные
процессы. Особенности основных методов расчета переходных
процессов.
31. Классический метод расчёта переходных процессов RL и RС –
цепи. Последовательность расчёта. Переходные процессы при
коротком замыкании. Переходные процессы при включении к
источникам напряжения постоянного и синусоидального тока.
Дифференциальные уравнения для свободных составляющих.
Апериодический разряд конденсатора в RLC – цепи. Периодический
(колебательный) разряд конденсатора в цепи RLC – цепи.
32. Операторный и частотный методы расчёта переходных
процессов. Общие понятия об операторном методе. Изображения
простейших функций. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме.
Последовательность расчёта операторным методом. Общие сведения и
порядок расчёта переходных процессов частотным методом.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Аудиторные занятия —
всего
лекции
консультации
практические занятия
(семинары)
лабораторные работы
Самостоятельная работа —
всего
контроль
другие виды
самостоятельной работы
Вид промежуточной
аттестации (зачет, экзамен)
Всего по дисциплине
Дневная форма
обучения
Курс,
Часов / з. е.
семестр
Дневная форма
обучения
Курс,
Часов / з. е.
семестр
58 / 1,81
1 (3)
66 / 2,06
2 (4)
26 / 0,81
–
1 (3)
–
26 / 0,81
–
2(4)
–
16 / 0,5
1 (3)
24 / 0,75
2 (4)
16 / 0,5
1 (3)
16 / 0,5
2 (4)
59 / 1,84
1 (3)
51 / 1,59
2 (4)
27 / 0,84
1 (3)
27 / 0,84
2 (4)
–
–
–
–
экзамен
1 (3)
экзамен
2 (4)
144 / 4
1 (3)
144 / 4
2 (4)