I. Линейные электрические цепи постоянного тока.
В этой теме необходимо усвоить основные понятия теории электрических цепей, на которых базируется их расчет. Необходимо освоить основные законы на основании которых производятся расчеты: законы Ома и Кирхгофа. Освоить построение схем замещения, которые являются расчетными моделями реальных устройств. При изучении материала этой темы рекомендуется рассмотреть задачи 1.1 -1.32 [10].
II. Линейные электрические цепи синусоидального тока.
При изучении этой темы важно понять физический смысл явлений, происходящих в цепи переменного тока, чем обусловлены индуктивное и емкостное сопротивления и в чем отличие омического сопротивления цепи постоянного тока от активного сопротивления цепи переменного тока. Количественные соотношения между током, напряжением и сопротивлением цепи синусоидального тока необходимо научиться выводить. Необходимо понять причины, которые приводят к отставанию по фазе тока относительно напряжения в индуктивных цепях и опережению в емкостных цепях. Особое внимание при изучении этой темы необходимо уделить вопросам, связанным с мощностью в цепях синусоидального тока. Важно не только запомнить основные количественные соотношения, но и ясно представлять себе физическую сущность явлений. Важнейшим вопросом этого раздела является расчет сложных электрических цепей. Следует помнить о том, что все методы расчета линейных цепей постоянного тока могут применятся и для расчета разветвленных цепей синусоидального тока, если пользоваться символическим методом. В связи с этим следует внимательно изучить раздел «Арифметика комплексных чисел» в [5]. Изучая резонансные явления необходимо твердо усвоить, что в режиме резонанса ток и напряжение всегда совпадают по фазе. Настройка цепи на резонанс зависит от соединения индуктивности и емкости: для последовательного соединения условием резонанса является равенство реактивных сопротивлений, а для параллельного соединения равенство проводимостей. Рассматривая энергетические процессы в цепях синусоидального тока очень важно понять сущность cosφ как коэффициента мощности, показывающего какая доля полной мощности необратимо преобразуется в другие виды и от величины которого во многом зависят экономические показатели предприятия. При изучении материала этой темы рекомендуется рассмотреть задачи 2.1-2.35 [10].
III. Трехфазные цепи.
Изучение этой темы следует начать с уяснения преимущества трех фазных установок перед однофазными. Весьма важным является знание соотношений между линейными и фазными величинами токов и напряжений при соединении элементов трехфазной цепи звездой или треугольником, которые необходимо не только помнить, но и уметь выводить, пользуясь векторной диаграммой. Необходимо иметь ясное представление о назначении нейтрального провода в четырехпроводной цепи. Следует уяснить, что в трехфазных цепях могут иметь место два режима: симметричный и несимметричный. Расчет цепей в симметричном режиме сводится к расчету одной фазы аналогично расчету однофазных цепей. При несимметричном режиме расчет ведется отдельно для каждой фазы. Следует помнить, что ток в нейтральном проводе определяется только как векторная сумма фазных токов, а при соединении элементов цепи треугольником линейные токи определяются только как векторная разность фазных токов. Определение мощности электротехнических устройств является важным практическим вопросом, поэтому формулы для расчета активной, реактивной и полной мощностей, а также связь между ними необходимо знать. При изучении материала этой темы рекомендуется рассмотреть задачи 3.1-3.21 [10].
IV. Магнитные цепи и трансформаторы.
Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции, поэтому для лучшего понимания этого принципа необходимо предварительно рассмотреть электромагнитные процессы в катушке с замкнутым стальным сердечником, включенной в цепь синусоидального тока. При этом следует выяснить причину наведения ЭДС в катушке и природу потерь мощности в стальном сердечнике, а также научиться пользоваться схемой замещения для анализа электрического состояния катушки и расчета составляющих напряжения. Особое внимание следует обратить на формулу действующего значения ЭДС, которую индуцирует в катушке синусоидальный магнитный поток и которая используется при расчете всех электромагнитных устройств. Эту формулу необходимо не только помнить, но и уметь выводить. При изучении рабочего процесса трансформатора весьма важно уяснить связь между намагничивающими силами первичной и вторичной обмотками и зависимость тока первичной обмотки от нагрузки трансформатора, т. е. от вторичного тока. Следует обратить внимание на вопросы, имеющие особое значение с точки зрения практического применения трансформаторов: внешнюю характеристику, КПД. При изучении материала этой темы рекомендуется рассмотреть задачи 4.1-4.20 [10].
V. Электрические машины и понятия об электроприводе.
Изучение электрических машин следует начать с устройства и принципа действия, чтобы сравнительно оценить их надежность, стоимость и условия эксплуатации. Асинхронные двигатели необходимо изучить с точки зрения правильного выбора и эксплуатации. Для этого следует знать свойства асинхронных двигателей при различных условиях работы, которые видны из механических характеристик. В настоящее время асинхронные двигатели все больше используются для механизмов, требующих регулирование скорости вращения. При изучении способов регулирования скорости вращения следует проанализировать скоростное уравнение. При рассмотрении частотного регулирования следует оценить его экономическую целесообразность в зависимости от мощности двигателя.
Изучая свойства двигателей постоянного тока необходимо прежде всего уяснить их отличие от электродвигателей других типов. При этом необходимо рассмотреть способы пуска, методы регулирования частоты вращения и механические характеристики. Только уяснив эти вопросы, можно решить вопрос о применении того или иного двигателя для привода определенного механизма.
При изучении основ электропривода следует познакомиться с методами выбора типа и мощности электродвигателей для привода различных машин. Необходимо иметь четкое представление о режимах работы и о влиянии режима работы на нагрев двигателя, а следовательно, и на максимальную мощность, которую он может развить без вредных последствий. При изучении материала этой темы рекомендуется рассмотреть задачи 5.1-5.16 [10].
VI. Электрические измерения.
Изучение этой темы следует начинать с метрологических определений погрешностей измерений и причин их возникновения. Необходимо обратить внимание, что наибольшие погрешности возникают, когда отсчет показаний производят в начале шкалы. Следует уяснить, как собственное потребление прибора влияет на результаты измерения, что особенно важно при измерениях в маломощных цепях.
VII. Основы промышленной электроники.
Элементная база современной электроники базируется на использовании p-n перехода, поэтому для понимания принципа работы полупроводниковых приборов необходимо, прежде всего понять свойства p-n перехода. При изучении вторичных источников электропитания необходимо обратить внимание на принцип подбора диодов для работы в той или иной преобразовательной схемы и четко представлять, что она выбирается по двум параметрам: среднему выпрямленному току и максимально допустимому обратному. При изучении транзисторов и усилительных устройств важно понять управляющую роль транзистора при усилении электрических колебаний и при каких условиях усиление происходит без искажений.
VIII. Нелинейные электрические цепи.
При изучении материала этого раздела необходимо прежде всего уяснить особенности нелинейных элементов и их отличия от линейных. Необходимо научиться по внешнему виду вольтамперной характеристики нелинейного элемента оценивать его особенности. При изучении графических методов расчета необходимо осуществить практическое сложение вольтамперных характеристик линейных элементов при их параллельном и последовательном соединении.
IX. Переходные процессы.
При изучении переходных процессов важно освоить основные понятия, относящиеся к ним и причины их возникновения. Особое внимание следует обратить на законы коммутации, формулировки которых следует заучить наизусть. Необходимо научиться рассчитывать длительность переходных процессов и понять возможность использования явлений возникающих во время переходных процессов в практических целях.
X. Цепи с несинусоидальным током..
Приступая к изучению данной темы необходимо повторить разделы высшей математики – ряды Фурье, а из физики принцип суперпозиции, приложение которого к электрическим цепям рассмотрено в разделе 1. Необходимо понять смысл основных параметров несинусоидальных величин, освоить методику определения действующих значений токов и напряжений, а также активной и реактивной мощностей.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Раздел 1. Линейные цепи постоянного тока
1. Что такое электрический ток?
2. Какой ток называется постоянным?
3. Какой ток называется переменным?
4. Что такое мгновенное значение тока?
5.Какой ток называется периодическим?
6. Каким символом на схемах указывают положительное направление тока?