РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
По данной теме необходимо изучить:
· Постоянный и переменный электрический ток: получение и основные параметры.
· Электрическая цепь и ее элементы.
· Основные законы электрических цепей.
· Методы расчета электрических цепей постоянного и синусоидального переменного тока.
· Соединение сопротивлений, источников тока.
· Тепловое действие электрического тока.
· Электромагнетизм и магнитные цепи.
· Электромагнитные расчеты в электрических цепях.
· Переходные процессы в электрических цепях.
· Трехфазные системы.
· Соединение обмоток генератора и приемников электроэнергии.
· Мощность трехфазной системы при равномерной и неравномерной нагрузках.
· Расчет трехфазных систем при соединении потребителей “звездой” и “треугольником”.
Распределение учебного времени и методические
Рекомендации по изучению темы
Занятие ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.
Учебные вопросы:
1) Электрическая цепь и ее элементы.
2) Основные законы электрических цепей.
3) Методы расчета электрических цепей постоянного тока.
4) Переходные процессы в электрических цепях.
По итогам занятия обучающийся должен:
уяснить:
- значение учебной дисциплины для подготовки выпускника университета, ознакомиться с порядком изучения дисциплины и рекомендуемой литературой;
- понятие об электрических цепях, и элементов цепи, классификацию электрических цепей;
- эквивалентные преобразования схем с последовательным, параллельным и смешанным соединением активных сопротивлений, а также эквивалентные преобразования источников э.д.с. и тока, сущность данных эквивалентных преобразований и примеры расчета цепей;
- особенности применения закона Ома при анализе и расчете пассивных и активных участков электрической цепи, методику расчета неразветвленных цепей;
- метод уравнений Кирхгофа, анализ электрической цепи на основе первого и второго законов Кирхгофа, определение количества уравнений, составляемых по первому и второму законов Кирхгофа, метод контурных токов (МКТ), форму записи контурных уравнений, сущность и определение контурных сопротивлений и э.д.с.;
- кривые переходного процесса. изменение тока и напряжения при включении на постоянное напряжение цепи с резистором и катушки индуктивности;
- формулы для расчета переходных процессов;
- изменение напряжения на конденсаторе и тока в цепи при заряде и разрядке конденсатора, формула для их определения;
- изменение тока и напряжения в цепи с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности.
Самостоятельная работа
Учебные вопросы:
1) Тепловое действие электрического тока.
2) Применение операций с комплексными числами для расчета цепей переменного тока.
Повторить материал занятия 1.1 «Постоянный электрический ток».
При рассмотрении вопросов самостоятельной работы необходимо обратить внимание на изучение вопросов:
- тепловое действие тока;
- законом Джоуля – Ленца;
- представление синусоидальных функций с помощью комплексных величин и дать сравнительную оценку всем трем представлениям с точки зрения удобства применения для расчета цепей синусоидального тока;
- операции с комплексными числами.
Занятие ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Учебные вопросы:
1) Свойства цепей переменного тока, характеризуемых одним параметром (либо R, либо XL, либо XC)
2) Свойства цепей переменного тока, характеризуемых параметрами R, XL, XC
По итогам занятия обучающийся должен уяснить:
- синусоидальных токов и напряжений, на физическую сущность действующего значения синусоидального тока и его среднего значения, а также на методику определения основных параметров синусоидального тока или напряжений по временным диаграммам, формы аналитического и графического представления синусоидальных функций;
- что для расчета и анализа цепей синусоидального тока применяются законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме;
- методику расчета цепей синусоидального тока комплексным (символическим) методом на примере расчета последовательной и параллельной цепей с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью с применением законов Ома и Кирхгофа в комплексной форме, определение амплитудных (действующих) значений тока и напряжений, взаимные фазовые сдвиги между ними, зависимость разности фаз между током и входным напряжением от характера полного сопротивления цепи;
- построение векторных диаграмм для тока и напряжения;
-условия передачи максимальной активной мощности от источника в нагрузку при ее комплексном характере, практическое значение выполнения этого
условия.
Самостоятельная работа
Учебные вопросы:
1) Электромагнетизм и магнитные цепи.
2) Электромагнитные расчеты.
Повторить материал занятия 1.2 «Электрические цепи синусоидального
переменного тока».
При рассмотрении вопросов самостоятельной работы необходимо обратить внимание на изучение вопросов:
а) основные понятия и законы магнитных цепей:
- основные величины, характеризующие магнитное поле;
- статические характеристики магнитных материалов;
- общие сведения о магнитных цепях;
- основные законы магнитных цепей;
б) методы расчета магнитных цепей:
- расчет неразветвленной однородной магнитной цепи;
- расчет неразветвленной неоднородной магнитной цепи;
- расчёт разветвлённых магнитных цепей.
Занятие РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Учебные вопросы:
1) Расчет цепей однофазного тока при последовательном соединении элементов (R,XL,XC).
2) Расчет цепей однофазного тока при параллельном соединении элементов (R,XL,XC).
По итогам занятия обучающийся должен приобрести навыки в применении методов расчета электрических цепей однофазного синусоидального переменного тока при последовательном и параллельном соединении элементов (R, XL, XC).
Самостоятельная работа
Учебные вопросы:
Выполнение индивидуального задания №1 «Расчет однофазных цепей переменного тока».
Повторить материал занятия 1.3 «Расчет электрических цепей однофазного переменного тока».
Выполняя индивидуальное задание в соответствии с приложением № 1 задание № 1 совершенствовать навыки в выполнении расчета электрических цепей однофазного синусоидального переменного тока.
Самостоятельная работа
Учебные вопросы:
Трехфазные системы.
Повторить материал занятия 1.4 «Методика расчета трехфазных цепей при соединении потребителей «звездой» и «треугольником».
При рассмотрении вопросов самостоятельной работы необходимо обратить внимание на изучение вопросов:
- основные понятия и определения по теории трехфазных электрических цепей, а также рассмотрение амплитудных и фазовых соотношений между линейными и фазовыми напряжениями в трехфазной симметричной системе напряжений (э.д.с.);
- определение трехфазной электрической цепи, трехфазной симметричной системе э.д.с. (напряжений), понятие «фаза» источника, потребителя;
- практическое значение и преимущества трехфазных цепей по сравнению с однофазными;
- способы соединения фаз источника и потребителя (схемы соединения показать на слайдах).
Занятие
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ «ЗВЕЗДОЙ» И «ТРЕУГОЛЬНИКОМ»
Учебные вопросы:
1) Виды соединений фазных обмоток генератора и приемника электроэнергии.
2) Методика расчета цепей при соединении потребителей «звездой».
3) Методика расчета цепей при соединении потребителей «треугольником»
По итогам занятия обучающийся должен уяснить:
- соотношение фазных и линейных напряжений и токов при подключении нагрузки к трехфазной сети переменного тока
- методику расчета и способы изменения мощности в симметричной трехфазной цепи, мощности (активная, реактивная, полная), развиваемые в трехфазной цепи, равны утроенным значениям соответствующих фазных мощностей, поэтому для изменения мощности достаточно включить в цепь 1 ваттметр.
- расчет цепи при соединении фаз потребителя звездой для двух случаев:
а) звезда с нулевым проводом;
б) звезда без нулевого провода.
значение нейтрального провода при несимметричной нагрузке (выравнивание фазных напряжений) и отсутствие на нейтрали предохранителя (с целью исключения перекоса) фазных напряжений.
- методы расчета трехфазных цепей при соединении фаз потребителя треугольником;
- построение векторных диаграмм.
Занятие
РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ “ЗВЕЗДОЙ” И “ТРЕУГОЛЬНИКОМ”.
Учебные вопросы:
1) Расчет цепей при соединении потребителей “звездой”.
2) Расчет цепей при соединении потребителей “треугольником”.
По итогам занятия обучающийся должен приобрести навыки в применении методов расчета электрических цепей трехфазного синусоидального переменного тока:
- расчет цепей при соединении потребителей “звездой”;
- расчет цепей при соединении потребителей “треугольником”.
Самостоятельная работа
Учебные вопросы:
Выполнение индивидуального задания № 2 «Расчет трехфазных цепей переменного тока».
Повторить учебный материал по теме 1. Подготовиться к тестированию по теме №1
Выполняя индивидуальное задание в соответствии с приложением № 1 задание № 2 совершенствовать навыки в выполнении расчета электрических цепей трехфазного синусоидального переменного тока
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое электрический ток?
2. Что такое сила и плотность тока? В каких единицах они измеряются?
3. Какова причина электрического сопротивления?
4. В каких единицах измеряется сопротивление?
5. От чего зависит сопротивление проводника?
6. Что такое удельное сопротивление?
7. Что такое проводимость?
8. Какой формулой описывается зависимость сопротивления проводников от температуры?
9. Чему равно общее сопротивление последовательно соединённых проводников?
10. Чему равно общее сопротивление параллельно соединённых проводников?
11. Как распределяются токи в параллельно соединённых проводниках?
12. Написать формулы для вычисления работы и мощности электрического тока?
13. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.
14. Что такое падение напряжения в сети?
15. Что такое ЭДС источника тока?
16. Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи.
17. Сформулируйте первый закон Кирхгофа.
18. Сформулируйте второй закон Кирхгофа.
19. Сформулируйте правило знаков при использовании закона Кирхгофа.
20. Что такое шунтирование?
21. Чему равны ЭДС и внутреннее сопротивление батареи при последовательном соединении источников тока?
22. Чему равны ЭДС и внутреннее сопротивление при параллельном соединении источников тока?
23. Какой ток называется переменным?
24. Что такое мгновенное значение ЭДС, тока и напряжения?
25. Что называется фазой?
26. Что называется амплитудой?
27. Что такое частота переменного тока?
28. Какова связь между периодом и частотой?
29. Дайте определение действующего значения тока и напряжения.
30. Какое сопротивление называется активным, а какое реактивным?
31. От чего зависит ёмкостное сопротивление?
32. От чего зависит индуктивное сопротивление?
33. В какой цепи наблюдается резонанс напряжений? Запишите условия резонанса.
34. В какой цепи наблюдается резонанс токов? Запишите условия резонанса.
35. Дайте определение полной, активной и реактивной мощностей.
36. Что такое коэффициент мощности?
37. Как на практике увеличивают коэффициент мощности?
38. Дайте определение трёхфазной системе переменного тока?
39. Какие соединения называются соединением звездой?
40. Как строится векторная диаграмма для токов и напряжений при соединении звездой?
41. Какое соединение называется соединением треугольником?
42. В каком случае отсутствует ток в нулевом проводе?
43. Как строится векторная диаграмма для токов и напряжений при соединении треугольником?
44.Какая связь между линейными и фазными токами при соединении треугольником?
45.Какая связь между линейными и фазными напряжениями при соединении звездой?
46. Какие способы измерения мощности трёхфазной системы вы знаете? В каких случаях применяется каждый из них?
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
По данной теме необходимо изучить:
· Основы электрических измерений.
· Электроизмерительные приборы: устройство и принцип действия.
· Измерение основных параметров законы электрических цепей.
