Негосударственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский институт
энергобезопасности и энергосбережения
Кафедра
Электротехники и электроники
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
(3 курс, 6 семестр)
Методические указания
к дисциплине и задания к контрольным работам
для студентов заочной формы обучения по специальности 140211 «Электроснабжение»
Учебно-методический комплекс
Часть 2.
Теоретические основы электротехники. Часть 3. Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения. – М.:МИЭЭ, 20010. 67с.
Настоящие методические указания предназначены для студентов заочной формы обучения, обучающихся по специальности Электроэнергетика, изучающих дисциплины «Теоретические основы электротехники» часть 3. Целью данной работы является оказание помощи студентам при самостоятельной подготовке и выполнении контрольных работ. Пособие включает учебный план, краткое изложение теоретического материала, необходимого для решения домашней задачи и задание на расчетно-графическую работу. Приведены примеры решения задач, а так же контрольные вопросы, включая вопросы для подготовки к экзамену и список литературы.
Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры Электротехники и электроники МИЭЭ 10 марта 2010 г.
Авторы: к.т.н., доц. Арбузов В.Н., к.т.н., с.н.с. Черемухин В.Е.
Вычитка и корректура авторов.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ... 4
3. ПЛАН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ.. 5
Лекция 2. Основы теории электромагнитного поля. 7
Для самостоятельного изучения. 8
5. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ.. 9
6.1. Методические указания по выполнению домашних заданий.. 9
6.1.1. Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ. 9
6.2. Расчет полей линий электропередачи. Краткие теоретические сведения, методы и примеры расчета 11
6.2.1. Длинные линии. Режимы работы.. 11
6.2.1.2. Входное сопротивления линии. 12
6.2.1.3. Напряжение на входе линии, токи в начале и конце линии, потеря напряжения в линии 14
6.2.1.4. Активная мощность в начале линии и КПД передачи. 15
6.2.1.5. Режим согласованной нагрузки. 15
6.2.2. Расчет электрических полей. 16
6.2.2.3.2. Описание новой задачи.. 26
6.2.2.3.3. Создание модели.. 29
6.3. Задания на выполнение домашней работы.. 57
Задача 1. Расчет длинной линии. 57
Задача 2. Расчет электростатических полей. 58
7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.. 69
7.2. Дополнительная литература.. 69
7.3. Описания лабораторных работ. 69
8. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ.. 69
Целями и задачами изучения третьей части дисциплины «Теоретические основы электротехники» являются:
- изучение установившихся процессов происходящих в однородной линии с распределенными параметрами;
- изучение переходных процессов, происходящих в электрических цепях, содержащих линии с распределенными параметрами;
- изучение основ теории стационарных электрических и магнитных полей;
- изучение основ теории электромагнитного поля.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения третьей части дисциплины «Теоретические основы электротехники» студент должен:
знать:
- явления, происходящие в линиях с распределенными параметрами;
- законы электромагнитного поля, уравнения Максвелла;
- граничные условия на поверхности раздела двух сред;
- методы расчета стационарных электрических и магнитных полей;
- методы расчета распространения плоских волн в диэлектриках и проводящих средах.
уметь:
- рассчитывать напряжения и токи вдоль линии с распределенными параметрами;
- рассчитывать напряженности полей при различных конструкциях источников поля;
- определять потенциалы полей в заданных точках.
иметь практические навыки:
- в моделировании длинных линий.
Распределение времени по видам занятий
| Семестр | Лекции (час) | Лабораторные работы (час) | Практические занятия (час) | Контрольные работы (домашние задания) | Рекомендуемое время на самостоятельную работу (час) | Вид контроля |
| VI | 8 | 4 | нет | 1 | 24 | Экзамен |
Распределение времени по темам лекций
| Лекция | Тема | Часы |
| 1 | Тема 1 | 4 |
| 2 | Тема 2 | 4 |
| Итого | 8 |
Распределение времени по лабораторным работам
| Посещение | Лабораторная работа | Часы |
| 1 | № 21 | 4 |
| Итого | 4 |
Основные определения. Дифференциальные уравнения однородной линии. Уравнение линии при синусоидальных токах и напряжениях. Решение уравнений при установившемся синусоидальном процессе. Постоянная распространения и волновое сопротивление. Формулы для определения напряжения и тока в любой точке линии. Линии с потерями и без. Бегущие, стоячие и смешанные волны. Согласованная нагрузка. Падающая и отраженные волны. Коэффициент отражения. Входное сопротивление линии при различных нагрузках. Схемы замещения линии. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих линии с распределенными параметрами. Электромагнитные процессы при движении прямоугольной волны по линии.
Вопросы для самопроверки:
1. Дайте определение длинной линии. Может ли линия электропередачи длиной 100 км считаться длинной линией?
2. На основании каких законов получено телеграфное уравнение?
3. Какие величины связывает телеграфное уравнение?
4. Что такое погонные параметры линии?
5. Как найти волновое сопротивление линии?
6. Что такое фазовая скорость?
7. Какие волны существуют в линии?
8. Как изменяется входное сопротивление линии разомкнутой (замкнутой) на конце от длины линии.
9. Какие особенности имеет согласованный режим работы линии.
10. Каким образом можно смоделировать электрические процессы, происходящие в длинной линии?
11. Линия без потерь с волновым сопротивлением 100 Ом, разомкнутая на конце, в момент t=0 подключается к источнику постоянного тока с напряжением U=100В и внутренним сопротивлением 100 Ом. Как будет изменяться напряжение на входе и выходе линии.
Векторы электромагнитного поля. Классификация электромагнитных полей. Характеристики сред. Дифференциальная и интегральная формы уравнений Максвелла. Потенциальное и вихревое поле.
Электростатическое поле. Уравнение электрического поля. Уравнения Пуассона и Лапласа. Граничные условия на поверхности раздела двух сред.
Вопросы для самопроверки:
1. Какими величинами можно охарактеризовать электромагнитное поле?
2. Как связаны между собой электрическое смещение и напряженность электрического поля, магнитная индукция и напряженность магнитного поля?
3. Запишите уравнение Максвелла в интегральной форме. Как получить уравнения в дифференциальной форме?
4. Что такое электростатическое поле? Чем оно отличается от электромагнитного?
5. Как выглядит уравнение Пуассона? Какие величины оно связывает?
6. Решение уравнения Пуассона содержит две составляющие. Как интерпретировать такое решение?