WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» «УТВЕРЖДАЮ» Директор ИДО С.И.Качин «»_2010 г.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Часть 1 Рабочая программа, методические указания и контрольные задания № 1 и № 2 для студентов специальностей 140601, 140604, 140203, 140211, 140205 дистанционного образования Института Составители П.Н.Бычков, С.В.Пустынников, Р.Н.Сметанина Специальности 140601, 140604, 140203, 140211 140610 140205 Семестр 4 5 4 5 Лекции, часов 4 12 4 10 Практические занятия, часов 2 12 2 12 Лабораторные занятия, часов 10 12 Курсовая работа, часов – 4 Контрольная работа 1, 2 – Самостоятельная работа, часов 66 35 Формы контроля Экзамен Экзамен Издательство Томского политехнического университета 2010 УДК 621.3.01/09 Теоретические основы электротехники. Часть 1: Раб. программа, метод.

указ. и контр. задания № 1, № 2 для студентов спец.

140601, 140604, 140203, ИДО/ Сост. С.В. Пустынников, Р.Н. Сметанина.– Томск: Изд.

140211, 140205 ТПУ, 2010. – 40 с.

Рабочая программа, методические указания и контрольные задания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры теоретических основ электротехники «_» 2009 г, протокол №.

Зав. кафедрой, доцент, к.т.н. А.В.Лукутин Аннотация Рабочая программа, методические указания и контрольные задания по дисциплине «Теоретические основы электротехники.

Часть 1» предназначена для студентов специальностей 140601, 140604, 140203, 140211, 140205 ИДО. Первая часть данной дисциплины изучается в пятом семестре. Данная дисциплина изучается три семестра.

Приведен перечень основных тем дисциплины, указаны перечень лабораторных работ и темы практических занятий для пятого семестра.

Приведены варианты заданий для контрольных работ и курсовой работы.

Даны методические указания по выполнению контрольных работ и курсовой работы.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Курс «Теоретические основы электротехники» предполагает ознакомление студентов с основами теории линейных и нелинейных электрических цепей с сосредоточенными и распределенными параметрами, теории электромагнитного поля, освоение ими основных методов расчета установившихся и переходных процессов в электрических цепях, а также методов расчета электрических и магнитных полей.

Существенная часть курса посвящена методам расчета линейных электрических цепей с сосредоточенными параметрами в установившемся режиме при воздействии постоянного и синусоидального сигналов. Студенты получат представление и практические навыки в использовании методов, основанных на составлении и решении узловых и контурных уравнений цепи, их алгебраизации. Для расчета линейных цепей, на которые воздействуют несинусоидальные периодические сигналы, применяются методы гармонического анализа. Предусмотрено знакомство студентов с принципами построения и применением многофазных систем.

Часть курса, посвященная изучению нелинейных электрических и магнитных цепей, включает в себя общее знакомство с такими цепями и методами их расчета (преимущественно графическими). Расчет переходных процессов в линейных электрических цепях рассматривается как важнейшая часть всего курса. Студенты освоят классический, операторный методы расчета, а также метод, основанный на применении интеграла Дюамеля.

В заключение курса предусмотрено знакомство студентов с теорией цепей с распределенными параметрами, а также с теорией и методами расчета электрического и магнитного полей. Весь курс разбит на три части, изучаемые в пятом, шестом и седьмом семестрах соответственно. Для закрепления практических навыков студентам будут предложены контрольные работы по основным разделам курса, а также лабораторный практикум.

Целью преподавания теоретических основ электротехники является ознакомление студентов с основополагающими законами теории электрических и магнитных цепей, электрического и магнитного полей, развитие у студентов умения и навыков расчетного и экспериментального исследования линейных и нелинейных цепей при воздействии на них различного рода сигналов в установившемся и переходном режимах, стационарных электрического и магнитного полей.

Задачи изучения дисциплины включают освоение студентами наиболее общих аналитических и графических методов расчета установившихся и переходных режимов в простых линейных электрических цепях, установившихся режимов в простых нелинейных электрических и магнитных цепях, методов расчета стационарного электрического и магнитного полей. В процессе изучения курса студенты должны ознакомиться и приобрести навыки обращения с реальными элементами электрических цепей: постоянными и переменными резисторами, катушками индуктивности, конденсаторами, различного рода источниками питания и электроизмерительными приборами.

В результате изучения курса студенты должны научиться составлять схемы замещения простых линейных и нелинейных цепей, рассчитывать их с применением мотивированно выбранных методов расчета, экспериментально исследовать такие цепи с использованием правильно выбранных ими же электроизмерительных приборов.

2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ В пятом семестре изучается первая часть курса, включающая следующие модули:

• Общие положения теории электрических цепей.

• Методы анализа и расчета линейных электрических цепей в установившемся режиме при воздействии на них постоянного и синусоидального сигналов.



• Воздействие на линейные электрические цепи несинусоидальных периодических сигналов.

• Трехфазные цепи.

• Четырехполюсники 2.1. Общие положения теории электрических цепей 2.1.1. Предмет курса «Теоретические основы электротехники», его место в подготовке и связь с практическими потребностями инженеров электротехнических специальностей.

2.1.2. Понятие электрической цепи. Физические явления в электрических цепях. Научные абстракции и допущения, принятые в теории цепей. Схема электрической цепи и ее элементы. Источники и потребители электрической энергии, их схемы замещения. Независимые и зависимые (управляемые) источники.

2.1.3. Положительные направления тока и напряжения.

Топологические свойства схем электрических цепей, граф цепи и его элементы (узел, сечение, контур). Законы Кирхгофа для узлов, сечений, контуров. Уравнения равновесия для мгновенных значений. Принципы взаимности, наложения, компенсации. Линейность соотношений между напряжениями и токами. Теорема об эквивалентном генераторе.

2.1.4. Постоянный и синусоидальный токи в резистивном, индуктивном и емкостном элементах и в цепях с их последовательным и параллельным соединением. Мгновенное, амплитудное, действующее и среднее значения синусоидальных ЭДС, напряжений и токов. Изображение синусоидальных функций времени комплексными числами. Символический метод расчета цепей с синусоидальными сигналами.

2.1.5. Потенциальные и векторные диаграммы.

2.2. Методы анализа и расчета линейных электрических цепей в установившемся режиме при воздействии на них постоянного и синусоидального сигналов 2.2.1. Эквивалентные преобразования в схемах. Узловые и контурные уравнения схемы. Расчет схем сложных электрических цепей с одним или несколькими источниками ЭДС и (или) тока. Пассивные и активные двухполюсники.

2.2.2. Расчет схем методами контурных токов, узловых потенциалов, наложения.

2.2.3. Мощность в цепи синусоидального тока. Мгновенная и средняя мощность. Понятие реактивной и полной мощности. Баланс мощностей в цепях при воздействии постоянного и синусоидального сигналов.

2.2.4. Резонансные режимы в последовательном и параллельном контурах. Частотные и резонансные характеристики цепей. Добротность контура, коэффициент передачи. Применение резонанса в электронике и силовой электротехнике.

2.2.5. Понятие взаимной индуктивности, расчет схем с индуктивно связанными элементами, развязка индуктивной связи. Воздушный трансформатор: уравнения, схемы, диаграммы. Совершенный и идеальный трансформатор.

2.3. Воздействие на линейные электрические цепи несинусоидальных периодических сигналов 2.3.1. Понятие несинусоидальных периодических сигналов. Причины возникновения несинусоидальной реакции на гармоническое воздействие.

2.3.2. Действующее значение несинусоидального периодического тока и напряжения. Коэффициенты, характеризующие несинусоидальный периодический сигнал.

2.3.3. Разложение несинусоидальной периодической функции в ряд Фурье. Применение метода наложения для расчета линейных схем с несинусоидальными периодическими сигналами.

2.3.4. Мощность в цепях с несинусоидальными сигналами. Баланс мощности.

2.4. Трехфазные цепи 2.4.1. Понятие многофазной системы. Симметричные и несимметричные трехфазные системы. Схемы соединения генератора и нагрузки: звезда, треугольник, зигзаг.

2.4.2. Расчет симметричной трехфазной цепи. Фазовый оператор.

Расчет несимметричной трехфазной цепи. Трехфазные цепи с нулевым проводом и с изолированной нейтралью. Векторные диаграммы.

2.4.3. Мощность в трехфазной цепи. Измерение мощности.

2.4.4. Получение и использование вращающегося магнитного поля.

2.4.5. Динамические режимы трехфазной цепи. Метод симметричных составляющих.

2.5. Четырехполюсники 2.5.1. Понятие о многополюсниках. Четырехполюсники. Активные (автономные и неавтономные) и пассивные четырехполюсники. Обратимые и необратимые, симметричные и несимметричные четырехполюсники.

Основные уравнения четырехполюсников. Формы записи основных уравнений четырехполюсников. Схемы замещения. Связь коэффициентов уравнений четырехполюсника и параметров схемы замещения.

Согласованный режим. Характеристические сопротивления и мера передачи четырехполюсников.

3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ 3.1. Тематика практических занятий 3.1.1. Методы расчета электрических схем при воздействии на них постоянных и гармонических сигналов. Символический метод расчета цепей с синусоидальными сигналами. – 2 часа.

3.1.2. Эквивалентные преобразования в схемах. Методы расчета электрических схем. Метод эквивалентного генератора. Метод контурных токов – 2 часа.

3.1.3. Методы расчета электрических схем. Метод узловых потенциалов, метод наложения. Потенциальные и векторные диаграммы – часа.

3.1.4. Мощность в цепи синусоидального тока. Реактивная и полная мощности. Баланс мощности в цепях при воздействии постоянного и синусоидального сигналов – 2 часа.

3.1.5. Резонансные режимы в последовательном и параллельном контурах. Частотные и резонансные характеристики цепей. Добротность контура, коэффициент передачи – 2 часа.

3.1.6. Взаимная индуктивность, расчет схем с индуктивно связанными элементами, развязка индуктивной связи – 2 часа.





3.1.7. Действующее значение несинусоидального периодического сигнала. Коэффициенты, характеризующие несинусоидальный периодический сигнал – 2 часа.

3.1.8. Методы разложения несинусоидальной периодической функции в ряд Фурье. Расчет линейных схем с несинусоидальными периодическими сигналами. Мощность в цепях с несинусоидальными сигналами. Баланс мощности – 2 часа.

3.1.9. Расчет симметричной трехфазной цепи. Фазовый оператор.

Расчет несимметричной трехфазной цепи. Трехфазные цепи с нулевым проводом и с изолированной нейтралью. Векторные диаграммы. Мощность в трехфазной цепи. Измерение мощности – 2 часа.

3.1.10. Активные и пассивные четырехполюсники. Обратимые и симметричные четырехполюсники. Основные уравнения четырехполюсников. Формы записи основных уравнений четырехполюсников. Схемы замещения. Выражение коэффициентов уравнений четырехполюсника через параметры схемы замещения.

Согласованный режим. Характеристическое сопротивление и коэффициент передачи четырехполюсников – 2 часа.

3.2. Перечень лабораторных работ 3.2.1. Исследование линейной разветвленной цепи постоянного тока – 2 часа.

3.2.2. Исследование активного двухполюсника – 2 часа.

3.2.3. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи синусоидального тока – 2 часа.

3.2.4. Исследование воздушного трансформатора – 2 часа.

3.2.5. Исследование резонанса напряжений – 2 часа.

3.2.6. Исследование трехфазной цепи, соединенной звездой – 2 часа.

Одно двухчасовое занятие предусмотрено в качестве вводного, на нем студенты знакомятся с правилами техники безопасности при прохождении лабораторного практикума, правилами прохождения практикума, требованиями к студентам при его прохождении. Методические указания к лабораторному практикуму приведены в [6].

4. КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ 4.1. Общие методические указания Специальности 140203, 140211, 140205, 140601, 140604 выполняют контрольные задания № 1 и № 2.

К представленным на рецензию контрольным заданиям предъявляются следующие требования:

1. Задания могут быть выполнены в ученических тетрадях или на чистых листах бумаги четвертого формата, обязательно сшитых.

2. Основные действия при выполнении задания должны сопровождаться достаточно подробными пояснениями.

3. Рисунки, графики, схемы, в том числе и заданные условием задачи, должны быть выполнены на отдельном листе бумаги (странице) аккуратно и в удобном для чтения масштабе.

4. В задании следует оставлять поля шириной не меньше 4 см для замечаний рецензента.

5. Вычисления должны быть выполнены с точностью до третьей значащей цифры.

6. Задание должно быть подписано студентом и указана дата.

7. Варианты схем и их параметры выбираются из табл. по номеру шифра k. Если он больше 25, берут вариант (k – 25).

Незачтенные контрольные задания должны быть исправлены и сданы на повторную рецензию вместе с первоначальным вариантом работы и замечания ми рецензента. Исправление ошибок в отрецензированном тексте не допускается. Все исправления должны быть выполнены под заголовком «Исправление ошибок».

При изучении курса «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ) и выполнении контрольных заданий рекомендуются учебники и учебные пособия, выпущенные в последние годы, так как в старых изданиях изложение ряда новых вопросов может отсутствовать. Рекомендуется пользоваться одним учебником при изучении всего курса, но когда какойлибо вопрос изложен в нем недостаточно ясно или вовсе не нашел отражения, использовать другой учебник. Целесообразность такого подхода обусловлена и тем, что в учебниках имеется небольшая разница в обозначениях и это может вызвать некоторые затруднения при переходе от одного учебника к другому. Так, например, в одних книгах ЭДС обозначается буквой Е, а в других – Э; потенциал – буквой или U. В одних книгах положительное направление отсчета для напряжения между двумя узлами или точками схемы указывается с помощью индексов этих узлов или точек, в других – индексы узлов у напряжения не ставятся, а ставится стрелка и один индекс и т.д.

Рекомендуется, прорабатывая материал, составлять конспект, в который полезно выписывать основные законы, определения и формулы.

Конспект оказывает большую помощь при выполнении контрольных заданий и при подготовке к экзаменам.

Достаточно полный перечень вопросов для самопроверки дан в учебнике Л.А. Бессонова «Теоретические основы электротехники» [2]. Там же приведены задачи с решениями по всему курсу ТОЭ. Для лучшего усвоения курса рекомендуется просмотреть решение этих задач.

Работа над контрольным заданием помогает студентам проверить степень усвоения ими курса, вырабатывает у них навык четко и кратко излагать свои мысли. Для успешного достижения этой цели необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Начиная решение задачи, указать, какие физические законы или расчетные методы предполагается использовать при решении, привести математическую запись этих законов и методов.

2. Тщательно продумать, какие буквенные или цифровые обозначения предполагается использовать в решении. Пояснить значение каждого обозначения.

3. В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые направления токов и наименования узлов, сопротивлений, а также обозначения, заданные условием. При решении одной и той же задачи различными методами одну и ту же величину надлежит обозначать одним и тем же буквенным символом.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.