Соержание программы
| Введение Электрическая энергия, ее свойства и применение. Экономическая эффективность электрической энергии. Краткий исторический обзор и перспективы дальнейшего развития электрификации РБ. Понятие о производстве и распределении электрической энергии. Краткая характеристика предмета его структура (связь с другими предметами учебного плана). Примеры использования знаний по предмету в учебе и в производственных ситуациях. Перечень основных умений и навыков, приобретаемых при изучении предмета. |
| Раздел 1. Линейные и нелинейные электрические цепи постоянного тока. Тема 1.1 Физические процессы в электрических цепях. Электрическая цепь. Э.д.с, напряжение, сила тока, сопротивление, проводимость, удельная проводимость, температурный коэффициент сопротивления. Зависимость электрического сопротивления от температуры. Плотность тока. Закон Ома. Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность. К.П.Д. Источник Э.д.с. и источник тока. Схемы замещения. Разветвленная и неразветвленная электрическая цепь. Напряжение на участках цепи. Соединение элементов. Последовательное параллельное и смешанное соединение резисторов элементов Э.д.с. в батареи. Законы Кирхгофа. |
| Лабораторная работа №1 1. Изучение оборудования лаборатории, методов подбора аппаратуры и измерительных приборов, сборки схем, выполнения измерений. |
| Лабораторная работа №2 Опытная проверка выполнения законом Ома и Кирхгофа и закономерностей последовательного и параллельного соединений сопротивлений. |
| Лабораторная работа №3 Исследование работы источника напряжения на приемник с изменяющимся сопротивлением. |
| Тема 1.2 Расчет линейных электрических цепей Применение закона Ома. Преобразование треугольника в эквивалентную звезду и звезды в эквивалентный треугольник. Расчет электрических цепей методом преобразования. 1. Понятие о сложной электрической цепи. Методы расчета сложных электрических цепей: узловых и контурных уравнений; контурных токов; узловых потенциалов; узловых напряжений; наложения; эквивалентного генератора. |
| Лабораторная работа №4 Исследование режимов работы электрической цепи и ее элементов. Определение неисправностей. Потенциальная диаграмма. |
| Лабораторная работа №5 1. Исследование обобщенной цепи, источник четырехполюсник приемник (на примере модели линии электропередачи). |
| Лабораторная работа №6 Исследование четырехполюсника |
| Лабораторная работа №7 Опытное определение тока в диагонали моста методом эквивалентного генератора. |
| Тема 1.3 Нелинейные электрические цепи постоянного тока. Нелинейные элементы электрических цепей постоянного тока. Понятие о статистическом и динамическом сопротивлениях нелинейного элемента. Вольт-амперная характеристика ВАХ. Замена нелинейного элемента эквивалентным линейным. Графический расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока при последовательном, параллельном и смешанном соединении элементов. |
| Лабораторная работа №8 Графический расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока при последовательном, параллельном и смешанном соединении элементов. |
| Раздел 2. Электрическое и магнитное поле. Электрическое поле, магнитное поле, электромагнитное поле как средство энергетических преобразований. Физические величины, характеризующие электрическое поле: заряд, напряженность, потенциал, напряжение. Понятие о однородном (равномерном) и неоднородном, постоянном и переменном, электростатическом и стационарном электрических полях. |
| Тема 2.1 Электростатическое поле в вакууме Электрическое поле уединенного зараженного тела и группы заряженных тел. Действие электрического поля на проводник и проводника на электрическое поле. Электростатическое экранирование. |
| Тема 2.2 Электростатическое поле в диэлектрике. Поляризация диэлектрика. Действие электрического поля на диэлектрик и диэлектрика на электрическое поле. Диэлектрическая проницаемость, как характеристика диэлектрика. Диэлектрическая постоянная. Относительная диэлектрическая проницаемость. Электрическая прочность диэлектрика. Пробой диэлектрика. Электрическая емкость. Электрическая емкость плоского и цилиндрического конденсатора. Электрическая емкость двухпроводной линии. Электрическая емкость на границе двух сред. Многослойная изоляция. Конденсаторы. Энергия электрического поля. |
| Тема 2.3 Электростатические цепи. Электростатические цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединении конденсаторов |
| Тема 2.4 Магнитное поле в ферромагнитной среде Физические величины, используемые в теории магнитных цепей: магнитодвижущая сила М.Д.С., магнитное напряжение как часть М.Д.С., приходящаяся на участок магнитной цепи; напряженность магнитного поля как часть магнитного напряжения, приходящегося на единицу длины средней магнитной линии; магнитный поток как совокупность магнитных силовых линий магнитного поля; магнитная индукция как плотность магнитного потока; магнитное сопротивление участка магнитного провода. Закон Ома и законы Кирхгофа для магнитной цепи. Аналогия между магнитными и электрическими величинами. Связь магнитного поля с током. Магнитное поле провода с током и катушки с током. Закон Ампера. Правило левой руки. Работа электромагнитных сил. Магнитоэлектрические и электродинамические механизмы. |
| Тема 2.5 Намагничивание ферромагнитных материалов. Магнитный гистерезис Намагничивание ферромагнитных материалов. Магнитный гистерезис. Свойства ферромагнитных материалов. Магнитные материалы и их применение. |
| Лабораторная работа №9 Исследование намагничивания и перемагничивания. |
| Тема 2.6 Магнитные цепи Магнитная цепь и ее расчет. Расчет неразветвленной неоднородной магнитной цепи. Влияние на показатели работы магнитной цепи. |
| Тема 2.7 Электромагнитная индукция. ЭДС электромагнитной индукции, ее величина и направление. Правило правой руки. ЭДС наводимая в проводе, контуре, катушке. ЭДС самоиндукции. Правило Ленца. ЭДС взаимной индукции. Вихревые токи. Энергия магнитного поля. Преобразование механической энергии в электрическую (электрический генератор) и электрической в механическую (электродвигатель). |
| Лабораторная работа №10. Исследование электромагнитной индукции. |
| Раздел 3. Линейные и нелинейные цепи переменного тока. Тема 3.1 Основные сведения о синусоидальном электрическом токе и основные характеризующие его величины Общие сведения. Получение синусоидальной ЭДС (генератор переменного тока). ЭДС в обмотках генератора. Уравнение и графики синусоидальных величин. Величины, характеризующие переменный ток: период, частота, амплитуда, фаза, сдвиг фаз. Векторные диаграммы. Сложение и вычитание векторов. Действующее и среднее значения переменных величин. |
| Тема 3.2. Элементы электрических цепей переменного тока и их параметры. Параметры цепей переменного тока, их сходство и различия. Цепь с активным сопротивлением; цепь с индуктивностью; цепь с емкостью. Неразветвленные цепи переменного тока: реальная катушка индуктивности; реальный конденсатор; реальная цепь переменного тока с сопротивлением, индуктивностью, напряжений, мощностей. Резонанс напряжений. |
| Лабораторная работа №11 Измерение параметров катушки индуктивности и конденсатора. |
| Лабораторная работа №12 Исследование цепи переменного тока с индуктивностью |
| Лабораторная работа №13 Исследование цепи переменного тока с сопротивлением и емкостью. |
| Лабораторная работа №14 Исследование неразветвленной цепи переменного тока с сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Резонанс напряжений |
| Лабораторная работа №15 Исследование цепи переменного тока при параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора. Резонанс токов. Повышение коэффициента мощности. |
| Тема 3.3 Расчет электрических цепей переменного тока с помощью векторных диаграмм. Расчет неразветвленных цепей переменного тока. Расчет параллельных цепей переменного тока. Расчет цепей переменного тока с помощью круговых диаграмм. |
| Лабораторная работа №16 Исследование электрической цепи переменного тока с помощью круговых диаграмм. Расчет индуктивно связанных цепей переменного тока. |
| Лабораторная работа №17 Исследование электрической цепи переменного тока с взаимной индуктивностью. |
| Тема 3.4 Символический метод расчета. Выражение электрических величин комплексными числами Понятие о комплексном числе. Выражения комплексных чисел в алгебраической и показательной формах. Действия над комплексными числами с применением микрокалькуляторов. Выражение электрических величин с помощью комплексных чисел. Расчет электрических цепей переменного тока символическим методом. |
| Тема 3.5 Трехфазные электрические цепи. Понятие фазы. Понятие об однофазной и многофазной системах. Достоинство многофазных систем перед однофазными. Трехфазные системы: ЭДС, токов, электрических цепей. Схема устройства трехфазного электромагнитного генератора. Соединение обмоток трехфазного генератора (трансформатора) звездой и треугольником. Фазные и линейные напряжения и соотношения между ними в симметричной цепи. Векторная диаграмма напряжений. Симметричная нагрузка в трехфазной цепи при соединении фаз приемника звездой и треугольником. Фазные и линейные токи и соотношения между ними. Трехфазные несимметричные цепи. Топографическая диаграмма несимметричной трехфазной цепи. Измерение режимов работы этой цепи при изменении сопротивления одной фазы приемника. Четырехпроводные трехфазные цепи, роль нейтрального провода. Расчет симметричной и несимметричной трехфазной цепи при соединении фаз приемника звездой и треугольником. Мощность трехфазного тока. |
| Лабораторная работа №18, 19 Исследование трехфазной цепи при соединении приемника звездой. Роль нейтрального провода. Признаки неисправностей и устранение неисправностей. |
| Лабораторная работа №20 Исследование трехфазной цепи при соединении фаз приемника треугольником. |
| Тема 3.6 Нелинейные электрические цепи переменного тока. Понятие о нелинейных элементах и нелинейных цепях переменного тока. Цепи с нелинейным сопротивлением, нелинейной индуктивностью и нелинейной емкостью. Идеализированная катушка ферромагнитным сердечником: магнитный поток, ЭДС и ток катушки, векторная диаграмма. Влияние магнитного гистерезиса и вихревых токов на ток в катушке с ферромагнитным сердечником. Потери энергии в ферромагнитном сердечнике катушки. Полная векторная диаграмма и схема замещения катушки с ферромагнитным сердечником. Примеры применения катушек с ферромагнитным сердечником (по выбору преподавателя). |
| Тема 3.7 Переходные процессы в электрических цепях. 1. Общие сведения о переходных процессах в электрических цепях: причины возникновения переходных процессов, законы коммутации, понятие о переходном принужденном и свободном режимах. Зарядка конденсатора в цепи R, С от источника постоянного напряжения: уравнения и графики зарядного тока и переходного напряжения на конденсаторе, постоянная времени цепи, принужденная и свободная составляющие переходного напряжения и зарядного тока. Разрядка конденсатора на резистор: уравнения и графика напряжения на конденсаторе и тока в цепи при разрядке. Включение индуктивной катушки (цепи R,L), на постоянное напряжение: уравнение и график переходного тока, постоянное времени цепи, принужденная и свободная составляющие переходного тока, влияние величины напряжения источника и параметров цепи на переходный процесс. Отклонение постоянного напряжения. Изменение тока в катушке, замкнутой на разрядное сопротивление: график и уравнение переходного тока. Влияние напряжения и параметров цепи на переходный процесс. Изменение сопротивления в цепи с индуктивностью: графики и уравнения токов в цепи при уменьшении и увеличении сопротивления скачком. Включение индуктивной катушки ну синусоидальное напряжение, график и уравнение переходного тока. Влияние на переходный процесс начальной фазы приложенного напряжения и параметров цепи. Включение конденсатора на синусоидальное напряжение: график и уравнение переходного напряжения на емкости. Влияние на переходный процесс начальной фазы тока и параметров цепи. Короткое замыкание в цепи синусоидального тока: схема замещения цепи короткого замыкания, уравнение переходного тока, графики переходного процесса при коротком замыкании цепи, влияние начальной фазы напряжения на переходный процесс короткого замыкания. |
| Курсовое проектирование Курсовая работа. Анализ электрического состояния линейных цепей постоянного тока. Метод контурных токов. |
| Курсовая работа. Анализ электрического состояния линейных цепей постоянного тока. Метод узловых потенциалов. |
| Курсовая работа. Анализ электрического состояния линейных цепей постоянного тока. Метод наложения. |
| Курсовая работа. Анализ электрического состояния линейных цепей постоянного тока. Метод эквивалентного генератора. |
| Курсовая работа. Графический расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока при последовательном, параллельном и смешанном соединении элементов. |
| Курсовая работа. Расчет однофазных линейных электрических цепей переменного тока. |
| Курсовая работа. Определение мгновенных и действующих значений токов в ветвях цепи методом свертывания с применением комплексных чисел (символический метод расчета). Построение векторной лучевой диаграммы токов и векторной топографической диаграммы напряжений. |
| Курсовая работа. Расчет трехфазных линейных электрических цепей переменного тока (символический метод расчета). |
| Курсовая работа. Расчет трехфазных цепей при соединении треугольником или звездой. Построение векторных диаграмм. |
| Курсовая работа. Расчет переходных процессов. |
| Раздел 4. Темы, отражающие связь со специальностью. Некоторые методы анализа сложных электрических цепей (по выбору преподавателя). Тема 4.1 Некоторые методы анализа сложных электрических цепей |
| Тема 4.2 Несимметричные трехфазные цепи |
| Тема 4.3 Основные направления снижения потерь электрической энергии Основные направления снижения потерь электрической энергии: замена электротехнических и магнитных материалов более совершенными, изменение конструкции устроить электротехники и совершенствование технологических процессов, внедрение достижений науки и техники, изменение схем соединения электрических цепей, изменение номинальных напряжения и тока устройств электротехники, поддержание номинальных и токов на приемниках, равномерное распределение нагрузки по фазам в трехфазных цепях, изменение способа управления и защиты в электрических цепях, применение систем автоматического управления, коммутаторов мощности с программным устройством, изменение режимов работы устройств электротехники, изменение рода тока, частоты тока и т.д. |
| Тема 4.4 Энергосбережение. Компенсация реактивной мощности. |
| Тема 4.5 Изменение режимов работы в электрических цепях. Анализ неисправностей в электрических цепях. |