1. Задачи электротехники как отрасли науки и техники. Значение электротехнической подготовки бакалавров и специалистов. История развития электрификации, её роль и значение в развитии техники и автоматизированных систем управления производством.

2. Электрические цепи постоянного тока. Элементы электрической цепи. Источники и потребители электрической энергии. Графическое изображение электрической цепи. Идеальные элементы цепи и их схемы замещения. Линейные и нелинейные элементы.

3. Идеальные источники ЭДС и тока и их характеристики. Уравнения состояния электрической цепи с реальными источниками ЭДС и тока. Внешняя вольтамперная характеристика (ВАХ) источника питания и режимы его работы. Согласованный режим работы источника.

4. Условные положительные направления ЭДС, токов и напряжений в схемах замещения. Пассивный и активный двухполюсники. Режимы работы двухполюсника.

5. Линейные электрические цепи. Виды соединений элементов цепей. Неразветвлённые и разветвлённые цепи. Определение эквивалентных сопротивлений разветвлённых электрических цепей. Метод свёртки. Метод проводимостей.

6. Законы Ома и Кирхгофа для цепей постоянного тока. Непосредственное применение этих законов к расчёту электрических цепей. Порядок составления уравнений по законам Кирхгофа. Баланс мощностей.

7. Методы расчёта сложных разветвлённых цепей постоянного тока. Взаимное преобразование схем соединений треугольником и звездой пассивных элементов цепи.

8. Электрические цепи однофазного переменного тока. Переменные ЭДС, напряжения и токи. Цепи синусоидального тока. Основные характеристики синусоидальных электрических величин. Мгновенное, амплитудное и действующее значения. Среднее значение синусоидальной величины.

9. Представления синусоидальных ЭДС, напряжений и токов в виде вращающихся векторов и в виде комплексных величин. Комплексные амплитуды синусоидальных ЭДС, напряжения и тока. Оператор поворота комплексной амплитуды и соответствующая векторная диаграмма.

10. Законы Ома и Кирхгофа для цепей переменного тока в комплексном выражении. Активная, реактивная и полная мощности. Треугольник мощностей. Коэффициент мощности и способы его повышения.

11. Принцип получения синусоидальной ЭДС. Устройство и принцип работы синхронного генератора однофазного переменного тока.

12. Законы электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла и Ампера. Явления самоиндукции и взаимоиндукции и их использование в электротехнических устройствах и электрических машинах.

13. Активные и пассивные элементы цепей переменного тока. Идеальные элементы R, L и C в цепи переменного тока. Векторные диаграммы для напряжений. Цепи переменного тока со смешанным соединением элементов R, L и C. Векторная диаграмма для последовательного соединения элементов. Активное, реактивное и полное сопротивления цепи. Треугольник сопротивлений и треугольник мощностей.

14. Параллельное соединение идеальных элементов R, L и C в цепи переменного тока. Метод проводимостей. Векторная диаграмма для токов в цепи. Активная, реактивная и полная проводимости цепи. Треугольник проводимостей и треугольник мощностей.

15. Трёхфазные электрические цепи. Основные преимущества трёхфазной электрической цепи.

Трёхфазная ЭДС и её векторная диаграмма. Получение трёхфазной ЭДС. Трёхфазный генератор. Несвязанная (шестипроводная) и связанная (четырёхпроводная) линии передачи электрической энергии.

16. Соединения фаз генератора по схеме звезда. Трёхпроводная линия передачи электрической энергии. Трёхфазная электрическая цепь с соединением фаз нагрузки по схеме звезда. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами. Симметричная нагрузка.

Трёхпроводная линия передачи. Векторные диаграммы для напряжений и токов.

17. Четырёхпроводная трёхфазная система передачи электрической энергии. Несимметричная нагрузка. Роль нулевого провода. Векторные диаграммы напряжений и токов в случае симметричной и несимметричной нагрузки.

18. Трёхфазная электрическая цепь с соединением фаз электроприёмника по схеме треугольник.Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами. Векторные диаграммы для напряжений и токов. Схема с несимметричной нагрузкой.

19. Мощность в трёхфазных цепях. Преимущества трёхфазных систем передачи электрической энергии.

20. Электромагнитные устройства. Магнитные цепи электротехнических устройств. Назначение магнитопровода. Неразветвлённая и разветвлённая магнитная цепь. Магнитотвёрдые и магнитомягкие материалы.

21. Расчёт магнитных цепей. Закон полного тока. Магнитодвижущая сила (МДС) и магнитное напряжение магнитной цепи. Закон Ома для магнитной цепи. Сопротивление магнитной цепи.

22. Процессы в магнитопроводе при переменных (синусоидальных) МДС. Идеальная и реальная индуктивная катушки в цепи переменного тока. Уравнение трансформаторной ЭДС и его применение для расчёта магнитных цепей.

23. Назначение, устройство, принцип действия трансформаторов. Идеальный однофазный трансформатор и его уравнение электрического состояния. Активный и пассивный двухполюсники. Представление однофазного трансформатора в виде пассивного двухполюсника. Опыты холостого хода и короткого замыкания идеального однофазного трансформатора.

24. Реальный однофазный трансформатор и его схема замещения. Приведённые трансформаторы. Схема замещения приведённого однофазного трансформатора. Режимы работы трансформатора. Коэффициент полезного действия (КПД) и потери энергии, коэффициент нагрузки и внешняя характеристика трансформатора. Трёхфазные трансформаторы.

25. Назначение, устройство, принцип действия асинхронного двигателя (АД). Двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. Приведённая схема замещения асинхронного двигателя. Механическая и рабочая характеристики двигателя. Схемы пуска двигателя с фазным и короткозамкнутым ротором. Энергетическая диаграмма. Потери мощности и КПД асинхронного двигателя.

26. Синхронные машины. Режимы работы синхронных электрических машин. Синхронные генераторы и двигатели. Назначение, устройство и принцип работы синхронного генератора.

Основные характеристики и схемы пуска синхронного генератора.

27. Электрические машины постоянного тока. Генераторы постоянного тока и электрические двигатели. Области применения машин постоянного тока. Характеристики электрических машин постоянного тока. Принцип действия генератора постоянного тока (ГПТ), основное уравнение ЭДС и напряжения. Генераторы с самовозбуждением и независимым возбуждением Схемы включения обмотки возбуждения. Основные характеристики ГПТ.

28. Электродвигатели постоянного тока (ДПТ). Назначение, устройство, принцип действия двигателя постоянного тока. Электрические схемы включения ДПТ.

29. Основы электропривода и электроснабжения. Назначение электропривода и режимы работы электродвигателей. Расчёт и выбор электродвигателей. Управление электроприводом.

30. Требования к пусковой и защитной аппаратуре электродвигателей. Нагрев и охлаждение двигателей. Механические и электромеханические характеристики двигателей.

31. Лифты и транспортно-подъёмное оборудование. Назначение, устройство и применение в строительном производстве.

32. Электрические измерения. Классификация электроизмерительных приборов. Расширение пределов измерения амперметров, вольтметров, ваттметров и счётчиков электрической энергии.

33. Электрические измерения. Измерения в цепях постоянного и синусоидального тока. Измерительные приборы. Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров. Современная элементная база электроники. Предмет электроники. Роль электроники в развитии науки и техники и автоматизации производственных процессов. Разделы электроники. Электровакуумные и полупроводниковые приборы.

34. Силовые преобразователи. Выпрямители, инверторы преобразователи частоты. Основные элементы силовых преобразователей. Полупроводниковые диоды, стабилитроны и тиристоры. Назначение, вольтамперные характеристики и области их применения.

35. Источники вторичного электропитания электронных устройств. Структурная схема (блок-схема) источника. Назначение и функциональные характеристики структурных элементов (блоков).

36. Схемы полупроводниковых силовых выпрямителей – однополупериодная, двухполупериодная с нулевой точкой, двухполупериодная мостовая схемы. Основные характеристики схем выпрямления. Сглаживание пульсаций. Трёхфазная мостовая схема выпрямления и её преимущества.

37. Биполярные и униполярные (полевые) транзисторы и их особенности. Структурная схема и условные обозначения pnp и npn – транзисторов и их основные характеристики. Способы включения транзисторов – схемы ОБ, ОЭ и ОК и их особенности. Транзисторные усилители на биполярных транзисторах. Схема усилительного каскада с ОЭ. Основные характеристики транзисторных усилителей. Однокаскадные и многокаскадные усилители напряжения.

38. Основы цифровой электроники. Логические операции дизъюнкции, конъюнкции и инверсии. Логические элементы, реализующие эти операции, их условные обозначения и соответствующие таблицы истинности. Операционные усилители и области их применения. Микропроцессорные устройства и их применение.

1. Задачи электротехники как отрасли науки и техники. Значение электротехнической подготовки бакалавров и специалистов. История развития электрификации, её роль и значение в развитии техники и автоматизированных систем управления производством.

Электротехника - область науки и техники, которая занимается изучением электрических и магнитных явлений и их использованием в практических целях.

Можно выделить три основных направления (три основных задачи) э/техники:

1) преобразование различных видов энергии в электрическую и обратно

2) преобразование одних веществ природы в другие

3) обработка и передача информации

Научно-технический прогресс невозможен без электрификации всех отраслей хозяйства, т.к. потребности народного хоз-ва в электротехнике непрерывно растут.

Электроникой называют область науки, техники и производства, в кот. разраб-ся принципы произв-ва и совершенствования электротех. приборов, методы их инженерных расчетов и тех. обеспечения, способы создания электронных систем для нужд народного хозяйства. Широкое использование электротехнического оборудования обусловлено его быстродействием, точностью, высокой чувствительностью, малым потреблением энергии, растущей экономичностью. Электронные приборы – важнейшая основа для средств современной связи, автоматики и измерительной техники. На основе электроники реален реален подход к полному автоматизированному производству. Например широко применяются станки с цифровым программным управлением, промышленные роботы и т.д. Перевод цифровой вычислительной техники на электронную, а затем и на микроэлектронную базу открыл перспективы дальнейшей автоматизации процессов управления.

2. Электрические цепи постоянного тока. Элементы э/цепи. Источники и потребители э/энергии. Граф изобр-е э/цепи. Идеальные элементы цепи и схемы их замещения. Линейные и нелинейные элементы.

Электрической цепью называют совок-ть устр-в, предназнач-х для получения, передачи, преобразования и использования э/энергии. Это совок-ть элементов, ч/з которые замыкается электрический ток. Э/цепь состоит из отдельных устр-в – элементов э/цепи.

Источниками э/э являются электрические генераторы, в кот. механическая энергия преобразуется в электрическую, а также первичные элементы и аккумуляторы, в кот. происходит преобразование химической, тепловой, световой и др. видов э-гии в электрическую.

К потребителям э/э относятся электродвигатели, различные нагревательные элементы, световые приборы и др.

Э лектрическая схема - это графическое изображение эл. цепи, включающее в себя условные изобр-я устройств и показывающее соединение этих устр-в. На рис. изображены э/схема и схем замещения.

Схема замещения – это граф. изобр-е цепи с помощью идеалных элементов, параметрами кот. явл-ся параметры замещаемых элементов.

И деальные элементы – это элементы, которые при всех условиях обладают только одним параметром: только сопротивлением, только индуктивностью, только ёмкостью.

Резистор, кат. индуктивности, конденсатор.

Сопротивление проводника определяется по формуле где ро – удельное сопротивление проводника, l – длина проводника, S – площадь сечения.

Индуктивностью называется идеальный элемент схемы замещения, характеризующий способность цепи накапливать магнитное поле. Индуктивностью обладают катушки индуктивности. Индуктивность катушки, измеряемая в Генри [Гн], может определяться по формуле , где W – число витков катушки, Ф – магнитный поток, возбуждаемый током i.

Емкостью называется идеальный элемент схемы замещения, характеризующий способность участка электрической цепи накапливать электрическое поле. Полагают, что емкостью обладают только конденсаторы. Емкость конденсатора, измеряемая в фарадах (Ф), может определяться по формуле: , где q – заряд на обкладках конденсатора, а Uc – напряжение на конденсаторе.

Сопротивления, вольтамперной характеристикой (ВАХ) которых являются прямые линии, н-ют линейными, а э/цепи только с линейными сопротивлениями – линейными э/цепями. Сопротивления, ВАХ которых не являются прямыми линиями, называют нелинейными, а э/цепи только с нелинейными сопротивлениями – нелинейными э/цепями.

П унктиром обозначена ВАХ нелинейного сопротивления.

3. Идеальные источники ЭДС и тока и их характеристики. Уравнения состояния электрической цепи с реальными источниками ЭДС и тока. Внешняя ВАХ источника питания и режимы его работы. Согласованный режим работы источника.

Источники э/энергии делятся на источники постоянного тока (гальванические элементы, аккумуляторы постоянного тока, генераторы) и переменного тока. Электрические свойства источника э/э (генератора) характеризуются его внутренним сопротивлением Rв - сопротивлением электрическому току всех элементов источника (генератора). Генератор с Rв=0 называется источником напряжения. Если Rв>>0, то ток практически не зависит от сопротивления самой цепи.

У словные обозначения: гальван. элемент (батарейка), термоэлемент, фотоэлемент, генераторы (пост. тока и перем. тока)

Законы Кирхгофа (ур-я сост-я)

1) Алгебраическая сумма токов в узле равняется 0 (ур-е сост-я для узла)

I 3-I2-I1=0

2) В замкнутом контуре алгебраическая сумма падений напряжений на элементах цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующей в этом контуре. (ур-е сост-я для контура)

В нешняя ВАХ источника питания – это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки.

Режимы работы:

1) Холостой ход , I=0, U=E

2) Номинальный режим: от источника энергии отбирается номинальная мощность, т.е. та наибольшая мощность, которую длительно может развивать генератор, не перегреваясь.

– мощность потери (на нагрев) – мощность нагрузки – полная мощность цепи. - КПД

3) Короткое замыкание

Rн=0,

Для источника с Rв → 0 режим КЗ опасен – это аварийный режим. Менее опасен для гальванических элементов, т.к. Rв>0.

4) Согласованный режим

Выводится наибольшая мощность; используется этот режим в измерительных приборах, информационно-измерительных целях и средствах связи:

Iк – ток короткого замыкания

P_2MAX при : Rн = Rв

Для передачи больших мощностей работа в согл. режиме как правило недопустима. В цепях с большой мощностью Rн>>Rв => возрастает КПД.