Предисловие

В соответствии с учебным планом курс «Электротехника и основы электроники» предусматривает чтение лекций (как правило в ограниченном объеме и только по основным разделам), практические занятия для закрепления необходимых вопросов и лабораторный практикум. Перечень тематики изучаемого материала и список лабораторных работ изложен в рабочей программе. Одним из основных видов занятий по курсу является выполнение контрольных работ. Предлагаемые задания охватывают весь основной материал курса и соответствуют программе. Целью контрольных работ является окончательная проверка усвоения студентами соответствующих разделов курса.

1. Общие методические указания

   1. Рабочая программа Курса «Электротехника и основы электроники»

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

Электрическая энергия, ее особенности и области применения. Роль электротехники и электроники в современном производстве. Развитие электротехники как науки. Значение электротехнической подготовки для инженеров неэлектротехнических специальностей. Содержание и структура курса. Методика ор­ганизации процесса обучения.

Линейные электрические цепи постоянного тока. Основные понятия и определения. Источники и приемники электрической энергии. Параметры элементов электроцепей. Схемы замещения. Выбор положительных нап­равлений ЭДС, напряжений и токов. Режимы работы источника энергии. Холостой ход, короткое замыкание, согласованный режим работы исто­чника.

Методы расчета цепей постоянного тока: метод упрощения цепи, ме­тод законов Кирхгофа, метод контурных токов, метод наложения, метод эквивалентного генератора. Потенциальная диаграмма. Понятие о ба­лансе мощностей.

Линейные электрические цепи синусоидального тока. Однофазные це­пи. Достоинства переменного тока. Генерирование переменного тока. Мгновенные, амплитудные, действующие значения синусоидально-изменя­ющихся величин. Начальная фаза. Сдвиг фаз. Изображение синусоидальных величин с помощью векторов. Метод векторных диаграмм.

Простейшая цепь с активным сопротивлением. Основные соотношения, волновая и векторная диаграммы.

Простейшая цепь с индуктивностью. Основные соотношения, волновая и векторная диаграммы.

Простейшая цепь с емкостью. Основные соотношения, волновая и векторная диаграммы.

Последовательная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Основные соотношения. Треугольник напряжений. Треуголь­ник сопротивлений. Векторная диаграмма. Закон Ома. Резонанс напря­жений.

Параллельная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Основные соотношения. Треугольник токов. Треугольник про­водимостей. Векторная диаграмма. Резонанс токов.

Понятие о расчете сложных цепей символическим методом.

Мощность в цепи синусоидального тока. Треугольник мощностей. Ко­эффициент мощности. Способы компенсации реактивной энергии.

Трехфазные цепи. Основные понятия и определения. Способы соеди­нения фаз генератора и токоприемника. Фазные и линейные величины. Классификация токоприемников. Симметричный режим трехфазной цепи. Мощность при симметричном режиме. Несимметричный режим трехфазной цепи. Мощность при несимметричном режиме. Понятие о защитном зазем­лении и защитном занулении.

Переходные процессы в линейных электрических цепях. Причины воз­никновения переходных процессов. Законы коммутации. Дифференциаль­ные уравнения электрического состояния цепей и методы их решения. Анализ переходных процессов простейших электрических цепей.

Электрические цепи несинусоидального тока. Причины возникновения несинусоидальных токов. Способы представления периодических несину­соидальных величин. Основные характеристики периодических несинусо­идальных токов и напряжений. Мощность цепи несинусоидального тока. Понятие о расчете линейных цепей несинусоидального тока.

Магнитные цепи. Основные величины, характеризующие магнитное по­ле. Магнитные материалы и их свойства. Закон полного тока. Виды магнитных цепей. Расчет неоднородной неразветвленной магнитной це­пи. Физические процессы, происходящие в катушке с железным сердеч­ником при включении на синусоидальное напряжение. Феррорезонансный стабилизатор напряжения.

Основы электроизмерений. Основные понятия и определения. Погреш­ности электроизмерений. Механизмы аналоговых электромеханических измерительных приборов. Цифровой измерительный прибор. Измерение тока, напряжения и мощности.

Рекомендуемая литература.

Основная: [1] стр.12-47, 50-66, 83-150, 156-170, 172-178, 233-263, 269-274.

Дополнительная: [2], [3], [5], [7-13] .

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Электронные приборы. Электроника и ее роль в современном произ­водстве. Принцип действия полупроводникового диода, его характерис­тики. Понятие о стабилитроне. Принцип действия, характеристики и назначение биполярного и полевого транзисторов. Тиристоры, принцип действия, назначение и характеристики.

Электронные устройства. Выпрямители. Электрические схемы и прин­ципы работы однофазных и трехфазных выпрямителей. Понятие об управ­ляемых выпрямителях. Электрические сглаживающие фильтры.

Усилители. Опре­деление, классификация и основные параметры усилителей. Общие принципы работы электронных усилителей, динамические характеристики.

Классы усиления. Практические схемы, назначение элементов. Особен­ности усилителей постоянного тока. Операционные усилители и их при­менение.

Импульсные устройства. Интегрирующие и дифференцирующие цепи. Транзисторный ключ. Симметричный триггер, применение. Электронные генераторы с самовозбуждением. Мультивибратор. Понятие о преобразо­вательных устройствах.

Цифровая электроника. Элементы математической логики. Понятие о комбинационных и последовательностных автоматах. Полупроводниковые элементы памяти. Интегральные микросхемы. Микропроцессорные систе­мы, элементы и применение. Сопряжения цифровых и аналоговых систем.

Рекомендуемая литература.

Основная: [4] стр. 6-53, 100-110, 126-129, 215-216, 222-227, 235-242, 248-269, [21].

ТРАНСФОРМАТОРЫ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ЭЛЕКТРОПРИВОД

Трансформаторы. Назначение, классификация, устройство и принцип действия. Электрические соотношения идеального трансформатора. По­нятие о приведенном трансформаторе. Схемы замещения и векторные ди­аграммы. Опытное определение параметров трансформатора. Внешняя ха­рактеристика трансформатора. КПД трансформатора. Понятие о трехфаз­ных и многообмоточных трансформаторах.

Электрические машины. Основные физические явления в электричес­ких машинах. Классификация электромашин.

Машины постоянного тока. Устройство и принцип действия, режим генератора и двигателя. Потери энергии и КПД. ЭДС якоря и электро­магнитный момент машины. Искрение на коллекторе. Понятие о генера­торах постоянного тока, их характеристики. Двигатели постоянного тока, основные характеристики. Пуск двигателя. Свойство саморегули­рования. Механические и рабочие характеристики. Паспортные данные двигателя.

Асинхронные машины. Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя. Схема замещения асинхронной машины. Энерге­тические соотношения. Механические и рабочие характеристики. Пуск асинхронного двигателя.

Синхронные машины. Устройство и принцип действия. Режимы двига­теля и генератора. Уравнение электрического состояния и схема заме­щения. Электромагнитный момент и угловая характеристика синхронного двигателя. Пуск синхронного двигателя. Понятие о машинах специаль­ного назначения.

Электропривод. Назначение и классификация электроприводов. Осо­бенности электропривода химической промышленности. Общие сведения об автоматизированном электроприводе, характеристика его функцио­нальных узлов и элементов. Электроприводы постоянного и переменного тока, способы регулирования скорости электроприводов. Режимы работы электропривода, нагрузочные диаграммы. Выбор мощности и типа двигателя. Аппараты управления и защиты. Схемы автоматического управле­ния электроприводами постоянного и переменного тока. Тормозные ре­жимы электроприводов.

Рекомендуемая литература.

Основная: [1] стр. 295-318, 332-351, 359-362, 382-417, 427-454.

Дополнительная: [2], [3-7], [14-20].