РАЗДЕЛ II. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью изучения дисциплины «Электротехника и электроника» является теоретическая и практическая подготовка студентов специальности 150406 в области электротехники и электро­ники в такой степени, чтобы они могли выбирать необходимые электротехнические, электронные, электроизмерительные уст­ройства, уметь их правильно эксплуатировать и составлять технические задания на разра­ботку электрических частей машин и агрегатов текстильной и легкой промышленности.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

· формирование у студентов минимально необходимых знаний основных электро­технических законов и методов анализа электрических, магнитных и электронных цепей;

·  принципов действия, свойств, областей применения и потенциальных возможностей основных электротех­нических, электронных устройств и электроизмерительных прибо­ров;

·  основ электробезопасности; умения экспериментальным спо­собом и на основе паспортных и каталожных данных определять па­раметры и характеристики типовых электротехнических и электронных устройств; использовать современные вычислительные средства для анализа состояния и управления электротехническими элемен­тами, устройствами и системами.

Данная программа составлена в соответствии с «Примерной программой дисциплины общая электротехника и электроника», рекомендованной Минобразования России для направленной подготовки (специальностей) в области техники и технологии, где предусмотрено в зависимости от количества часов, отводимых на изучение дисциплины использование трех уровней обучения.

В соответствии с Учебным планом РосЗИТЛП для специальности 150406 определен второй уровень обучения. Исходя из общего количества часов при дневной форме обучения – 218, для студентов-заочников отводится в общей сложности 36 часов аудиторных занятий, из которых 22 – лекции, 10 – лабораторные работы и 4 – практические занятия. Кроме того, в процессе обучения предусмотрено выполнение двух контрольных работ. Изучение дисциплины проводится на третьем курсе для студентов со сроком обучения 5 лет и 10 месяцев.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.

В результате изучения дисциплины студент, освоивший программу второго уровня должен

знать:

· Основные законы электротехники для электрических и магнитных цепей.

· Методы измерения электрических и магнитных величин, принципы работы основных электрических машин и аппаратов, их рабочие и пусковые характеристики.

· Параметры современных полупроводниковых устройств: усилителей, генераторов, вторичных источников питания, цифровых преобразователей.

уметь:

· Читать электрические и электронные схемы, грамотно применять в своей работе электротехнические и электронные устройства и приборы, первичные преобразователи и исполнительные механизмы.

· Определять простейшие неисправности, составлять спецификации.

понимать:

· Специфику работы современных микропроцессорных управляющих систем.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Разделы дисциплины и виды занятий.

Содержание разделов дисциплины

Введение

Электрическая энергия, особенности ее производства, расп­ределения и области применения. Роль электротехники и электро­ники в развитии автоматизации производственных процессов и сис­тем управления. Значение электротехнической подготовки для специалистов в области автоматизации технологических процессов и производств. Связь со специальны­ми дисциплинами.

Содержание и структура дисциплины. Методика организации процесса обучения.

РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

1.1. Основные определения, описания топологических параметров и ме­тодов расчета электрических цепей

1.1.1 Основные понятия и обозначения электрических вели­чин и элементов электрических цепей (ГОСТ 19880-74, ГОСТ 1492-77, ГОСТ 2.730-73, ГОСТ 1494-77). Источники и приемники электрической энергии. Схемы замещения электротехнических уст­ройств.

 1.1.2. Топологические понятия теории электрических цепей. Классификация цепей: линейные и нелинейные, неразветвленные и разветвленные с одним и несколькими источниками ПИТАНИЯ, с сос­редоточенными и распределенными параметрами.

1.1.3. Основные принципы, теоремы и законы электротехники. Принцип непрерывности (замкнутости) электрического тока и магнитного потока. Законы Ома и Кирхгофа.

1.1.4. Методы анализа и расчета линейных электрических це­пей постоянного тока. Анализ и расчет раз­ветвленных электрических цепей с несколькими источниками питания путем составления и решения систем уравнений по законам Кирхгофа, применения методов узловых потенциалов и эквивалентного активного двухполюсника. Применение ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ТИПА “WORKBENCH”, “MATLAB”, “MATHCAD” И Т.П. для расчета цепей постоянного тока.

1.2. Анализ и расчет линейных цепей переменного тока

1.2.1. Способы представления (в виде временных диаграмм, векторов, комплексных чисел) и параметры (амплитуда, частота, начальная фаза ) синусоидальных функций. Мгновенное, среднее и действующее значения синусоидального тока (напряже­ния).

1.2.2. Активное, реактивное и полное сопротивления ветви. Фазовые соотношения между током и напряжением. Мощность в цепях переменного тока. Коэффициент мощности (cos(j)) и его техни­ко-экономическое значение.

1.2.3. Комплексный метод расчета линейных схем цепей переменно­го тока. Алгебра комп­лексных чисел. Комплексное сопротивление и комплексная проводимость ветви. Комплексная мощность и баланс мощности в цепях синусоидального тока.

1.2.4. Резонансные явления в электрических цепях, условия возникновения, практическое значение. Частотные свойства цепей переменного тока.

1.2.5. Анализ и расчет трехфазных цепей переменного тока. Элементы трехфазных цепей. Способы изображения и соединения фаз трехфазного источника питания и приемников энергии. Трех- и че­тырехпроводные схемы питания приемников. Назначение нейтрального провода. Мощность трех­фазной цепи. Коэффициент мощности. Техника безопасности при эксплуатации устройств в трехфазных цепях.

1.2.6. Применение программных продуктов “ELECTRONICS WORKBENCH”, “MATLAB”, “MATHCAD”  и т. п. для расчета электрических цепей пе­ременного тока в установившихся режимах.

1.3. Анализ и расчет магнитных цепей

1.3.1. Основные магнитные величины и законы электромагнит­ного поля.

1.3.2. Свойства и характеристики ферромагнитных материа­лов. Применение закона полного тока для анализа и расчета магнитной цепи с магнитопроводом без воздушного зазора и с воздушным зазором.

1.3.3. Магнитные цепи переменных магнитных потоков. Осо­бенности расчета электромагнитных процессов в катушке с магни­топроводом. График мгновенных значений магнитного потока и тока в обмотке дросселя при синусоидальном напряжении.

1.3.4. Энергия и механические силы в электромеханических системах. Энергия магнитного поля катушки, сила тяги электро­магнита.

РАЗДЕЛ II. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА

И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

1.4. Трансформаторы.

1.4.1.Назначение и области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.

1.4.2. Анализ электромагнитных процессов в трансформаторе, схема замещения.

1.4.3. Потери энергии в трансформаторе. Внешние характе­ристики. Паспортные данные трансформатора и определение номи­нального тока, тока короткого замыкания в первичной обмотке и изменения напряжения на вторичной обмотке.

1.5. Машины постоянного тока (МПТ).

1.5.1. Устройство и принцип действия МПТ, режимы генерато­ра, двигателя и электромагнитного тормоза. Способы возбуждения МПТ. Энергетические и электромагнитные процессы в МПТ. Работа и характеристики электромашинных генераторов. Работа и эксплуатационные свойства двигателей, регулирование скорости, пуск двигателей.

1.6. Асинхронные машины

1.6.1. Устройство и принцип действия трехфазного асинхрон­ного двигателя. Вращающееся магнитное поле статора. Магнитное поле машины. ЭДС обмоток статора и ротора. Скольжение. Частота вращения ротора.

1.6.2. Электромагнитный момент. Механические и рабочие ха­рактеристики. Энергетические диаграммы. Паспортные данные.

1.6.3. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором. Реверсирование и регулирование частоты вращения.

1.7. Синхронные машины

1.7.1. Устройство и принцип действия трехфазного синхрон­ного генератора. Работа генератора в автономном режиме. Схема замещения фазы обмотки якоря. Мощность и электромагнитный момент. Внешняя и регулировочная характеристи­ки.

1.7.2. Устройство и принцип действия синхронного двигате­ля. Частота вращения ротора. Пуск двигателя. Вращающий момент, угловые характеристики. Регулирование коэффициента мощности.