Теоретические вопросы, выносимые на экзамен

Теоретические вопросы, выносимые на экзамен по ТОЭ для
студентов специальности
«Электротехнические системы электроснабжения»
ТЕОРИЯ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
1. Свойства линейных электрических цепей постоянного тока и методы их
расчета.
Понятие об электричестве. Электрическое поле и его характеристики. Электрическое
напряжение. Электрический ток. Электрическая цепь. Положительные направления тока и
напряжения. Элементы электрической цепи: источники и приемники энергии. Замена
физических устройств идеализированными элементами цепи. Источники напряжения и тока.
Электродвижущая сила. Линейная электрическая цепь. Основные определения, относящиеся к
электрической схеме. Напряжение на участке цепи. Закон Ома. Закон Ленца-Джоуля. Законы
Кирхгофа. Потенциальная диаграмма, Энергетический баланс в электрических цепях.
Расчет сложных электрических цепей. Применение законов Кирхгофа для расчета сложных
электрических цепей. Метод контурных токов. Метод узловых напряжений. Метод двух узлов.
Метод наложения. Входные и передаточные проводимости и сопротивления. Теорема
взаимности. Теорема компенсации. Метод эквивалентного генератора. Расчет цепей,
основанный на преобразовании треугольника в эквивалентную звезду и наоборот.
2. Основные свойства и эквивалентные параметры электрических цепей при
синусоидальных токах
Изменяющиеся во времени токи и напряжения. Мгновенное значение напряжения и тока.
Соотношение мгновенной силы тока и мгновенного напряжения на резистивном элементе.
Мгновенная мощность в резистивном элементе. Конденсатор и его электрическая емкость.
Соотношение между мгновенным напряжением на емкостном элементе и мгновенным током,
протекающим через емкостный элемент. Катушка индуктивности и ее индуктивность. Закон
электромагнитной индукции. Соотношение между мгновенным напряжением на индуктивном
элементе и мгновенным током, протекающим через индуктивный элемент. Мгновенная
мощность на индуктивном и емкостном элементах.
Синусоидальные ЭДС, напряжения и токи. Источники синусоидальных ЭДС и токов.
Действующее и среднее значение периодических ЭДС, напряжений и токов. Изображение
синусоидальных величин с помощью вращающихся векторов на комплексной плоскости.
Комплексные изображения синусоидальных функций. Закон Ома и законы Кирхгофа в
комплексной форме. Индуктивное и емкостное сопротивление. Комплексное сопротивление.
Векторные диаграммы. Синусоидальный ток в сопротивлении. Синусоидальный ток в
индуктивности. Синусоидальный ток в емкости. Мощность в цепи синусоидального тока.
Эквивалентные параметры сложной цепи переменного тока.
3. Расчет линейных электрических цепей при синусоидальных токах
Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока. Расчет мощности по
напряжению и току в комплексной форме. Применение теорем и методов расчета цепей
постоянного тока для цепей переменного тока в комплексной форме. Передача энергии по
линии электропередачи. Передача энергии от активного двухполюсника нагрузке.
Расчет цепей при наличии взаимной индукции. Последовательное и параллельное
соединение двух магнитно-связанных катушек. Определение взаимной индукции
экспериментальным путем.
Трансформатор без ферромагнитного сердечника. Уравнения и схемы замещения.
4. Резонансные явления и частотные характеристики
Понятия о фазовом резонансе и частотных характеристиках в электрических цепях.
Последовательный колебательный контур и его характеристики. Резонанс напряжений.
Параллельный колебательный контур и его характеристики. Резонанс токов. Практическое
значение резонанса в электрических цепях.
5. Расчет электрических цепей при несинусоидальных периодических ЭДС,
напряжениях и токах
Определение периодических несинусоидальных токов и напряжений. Изображение
несинусоидальных токов и напряжений с помощью рядов Фурье. Тригонометрическая и
комплексная форма ряда Фурье. Расчет линейных цепей при несинусоидальных напряжениях и
токах. Действующие и средние значения периодической несинусоидальной функции.
Мощность в цепи периодического несинусоидального тока. Коэффициенты, характеризующие
периодические несинусоидальные функции.
6. Электрические цепи с распределёнными параметрами.
Основные определения, относящиеся к цепям с распределенными параметрами.
Дифференциальные уравнения однородной линии. Решение уравнений однородной линии при
установившемся синусоидальном режиме. Бегущие и стоячие волны. Волновое сопротивление
и коэффициент распространения. Линия с согласованной нагрузкой. Линия с несогласованной
нагрузкой, коэффициент отражения. Линия без искажений, линия без потерь. Режим
смешанных волн. Коэффициент стоячей волны.
7. Классический метод расчета переходных процессов в электрических цепях с
сосредоточенными параметрами.
Возникновение переходных процессов. Законы коммутации и начальные условия.
Принужденный и свободный режимы, переходный процесс в цепи, содержащей R и Lэлементы. Переходный процесс в цепи, содержащей R и С
элементы. Переходный процесс в цепи содержащей R , L и С элементы. Расчет
переходного процесса в разветвленной цепи.
8. Операторный метод расчета переходных процессов в цепях с сосредоточенными
параметрами.
Основные положения. Прямое преобразование Лапласа, Оригинал и изображение.
Изображение некоторых простейших функций. Изображение напряжений на
индуктивности и ёмкости. Законы Кирхгофа и Ома в операторной форме. Расчет
переходных процессов в электрических цепях операторным методом. Переход от
изображений к оригиналу.
9. Трехфазные цепи.
Трехфазная система ЭДС. Трехфазная цепь. Основные схемы соединения трехфазных цепей.
Соотношения между линейными и фазовыми напряжениями и токами в симметричной
трёхфазной цепи. Расчет трехфазных цепей при симметричной нагрузке. Расчет трехфазных
цепей при несимметричной нагрузке. Мощность трехфазной цепи. Вращающееся магнитное
поле. Принцип действия асинхронного и синхронного двигателей. Высшие гармоники в
трехфазных электрических цепях.
10. Метод симметричных составляющих расчета трехфазных цепей
Понятие о трехфазных системах прямой, обратной и нулевой последовательности.
Разложение несимметричной трехфазной системы ЭДС, напряжений и токов на симметричные
составляющие. Аварийные режимы в трехфазных цепях. Поперечные и продольные
асимметрии. Особенности расчета несимметричных трехфазных цепей, содержащих
электрические машины с вращающимся ротором. Методика расчета несимметричных
трехфазных цепей с помощью разложения напряжений и токов на симметричные
составляющие.
11. Четырехполюсники и электрические фильтры.
Основные определения и классификация четырехполюсника. Система
четырехполюсника. Экспериментальное определение параметров четырехполюсников- Схемы
замещения четырехполюсников. Характеристическое и повторное сопротивления
четырехполюсника. Постоянная передачи. Уравнения четырехполюсника, записанные через
гиперболические функции.
Назначение и типы электрических фильтров. Основы теории к-фильтров. К-фильтры
верхних и нижних частот. Полосно- пропускающие и полосно-заграждающие фильтры.
Литература
1. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. -Т. 1: Энергоиздат,
1981г.
2. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Т,2г Энергоиздат,1981г
3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи.- Высшая
школа,1984г.
4. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи. Ч.1.Энергия,1978г.
5. Зевеке Г.В. и др. Основы теории цепей. Учебник для вузов. М.: Энергия, 1975 г.
6. Теоретические основы электротехники. Т.1,2. Под ред. П.А.Ионкина, 1976г.
7. Шебес М-Р. Задачник по теории линейных электрических цепей.-«Высшая школа», 1982г.
8. Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники .Под ред.
П.А.Ионкина,-Энергаиздат,1982г.
9. Нерретер В. Расчет электрических цепей на персональной ЭВМ. М.Энергоатомиздат,
1991. -224 с.
10. Сайт http://www.electricity.zp.ua