Содержание учебного материала дисциплины

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Электрические цепи

Методические указания

К контрольным работам для студентов

Неэлектротехнических специальностей

Заочной формы обучения

I часть

Красноярск 2015

УДК 621.3.025.1

Печатается по разрешению

Редакционно-издательского совета университета

Электротехника. Электрические цепи: метод. указания к контрольным работам для студентов неэлектротехнических специальностей заочной формы обучения / сост. О.А.Ковалева, О.А. Кручек, Т.А.Сайгина; ГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». – Красноярск, 2015. – 29 с.

В методических указаниях рассмотрены теоретические сведения и задания к контрольным работам для студентов заочной формы обучения.

Для студентов неэлектротехнических специальностей.

©Сибирский федеральный университет, 2015

Введение

Целью издания является: научить студентов анализировать электрические цепи с заданными свойствами в установившихся и переходных режимах при воздействии постоянных и синусоидальных напряжений; научить выбирать электрические и электроизмерительные устройства при исследовании, проектировании и эксплуатации систем измерения, контроля, управления и регулирования технологических установок; научить выбирать электрические устройства при исследовании, проектировании и эксплуатации систем контроля и автоматического управления промышленными и экспериментальными технологическими установками.

Практические умения и навыки.

Рассчитывать электрические цепи, источники питания для измерительных и электрических систем; выбирать электромеханические, электрические и электронные приборы для измерения электрических и неэлектрических величин, читать электрические схемы и чертежи, выбирать электродвигатели для исполнительных органов, обеспечивать выполнение инструкции по технике безопасности при работе с электрооборудованием цехов.

Содержание учебного материала дисциплины

Цепи постоянного тока. Электрическая цепь и ее элементы. Двухполюсники. Режимы работы электрических цепей. Расчет цепи постоянного тока с одним источником питания.

Расчет сложных цепей постоянного тока: методы контурных токов, двух узлов, эквивалентного генератора. Баланс мощностей в электрической цепи. Нелинейные цепи постоянного тока. Вольтамперные характеристики нелинейных элементов. Анализ нелинейных цепей.

Цепи однофазного синусоидального тока. Основные понятия. Действующие и средние значения тока и напряжения. Представление синусоидальных величин векторами и комплексными числами.

Активное, индуктивное и емкостное сопротивления в цепи синусоидального тока. Основные соотношения, временные и векторные диаграммы. Последовательная цепь переменного тока. Резонанс напряжений. Топографическая диаграмма. Активная, реактивная и полная мощности. Измерение мощности.

Параллельное соединение приемников в цепи однофазного синусоидального тока. Проводимости. Резонанс токов, его использование для увеличения коэффициента мощности.

Цепи трехфазного тока. Экономические и технические факторы, обусловившие применение трехфазных систем. Схемы соединения источников энергии и приемников. Определение линейных и фазных величин. Симметричный режим трехфазной цепи при соединении звездой и треугольником. Топографические диаграммы.

Несимметричные трех и четырехпроходные трехфазные цепи. Влияние несимметричных режимов работы на эксплуатационные характеристики электроустановок. Мощность трехфазной цепи. Коэффициент мощности, способы его повышения. Вопросы техники безопасности в трехфазных установках.

Электромагнитные устройства. Электромагнитное поле и его свойства. Магнитная индукция. Магнитный поток. Магнитодвижущая сила. Напряженность магнитного поля. Проводник с током в магнитном поле. Самоиндукция. Взаимная индукция. Энергия магнитного поля. Магнитные цепи. Понятие магнитной цепи. Закон полного тока. Закон Ома для магнитной цепи. Электромагнитные устройства.

Машины постоянного тока. Принцип действия, устройство и область применения машин постоянного тока. ЭДС якоря. Электромагнитный момент. Двигательный и генераторный режим.

Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения. Генераторы независимого, параллельного и последовательного возбуждения, их характеристики.

Двигатели постоянного тока. Пуск в ход. Регулирование скорости. Двигатель параллельного возбуждения. Особенности механической, регулировочной и тормозной характеристик. Двигатель последовательного возбуждения. Свойства механической, регулировочной и тормозной характеристик.

Трансформаторы. Назначение и применение трансформаторов. Принцип действия и устройство трансформатора. Основные уравнения. Электрическое и магнитное равновесие при холостом ходе и нагрузке.

Приведенный трансформатор. Схемы замещения трансформатора. Опыт холостого хода. Опыт короткого замыкания. Зависимости КПД и коэффициента мощности от загрузки трансформатора.

Понятие о трехфазных трансформаторах. Понятие о параллельной работе трансформаторов. Автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Машины переменного тока. Устройство, принцип действия, применение трехфазного асинхронного двигателя. Вращающиеся магнитные поля. Понятие об обмотках и обмоточных коэффициентах. Скольжение, ЭДС.

Вращающий момент. Ток ротора. Механическая характеристика асинхронного двигателя. Коэффициент мощности. Рабочие характеристики.

Пуск в ход. Регулирование скорости. Способы электрического торможения асинхронных двигателей. Энергетический баланс. КПД.

Принцип действия и устройство синхронной машины. Синхронные двигатели и особенности их применения. Электромагнитный момент. Уравнения электрического и магнитного равновесия. Угловая характеристика. КПД. Синхронные компенсаторы.

Электроника. Активные элементы управляемых преобразователей.

Биполярные транзисторы. Классификация, структура, принцип работы, схемы включения. Коэффициент передачи тока и напряжения. Полевые транзисторы. Классификация, структура, принцип работы. Схемы включения, основные характеристики.

Усилители. Усилитель, как основной элемент системы контроля, управления и регулирования. Классификация усилителей. Характеристики. Коэффициент усиления. Одиночные каскады усиления. Графоаналитический метод расчета основных характеристик. Усилитель с трансформаторной связью. Однотактный и двухтактный усилительный каскады. Согласование выхода усилителя с нагрузкой, нелинейные искажения.

Многокаскадные усилители. Межкаскадные связи. Многокаскадный усилитель с емкостной связью. Анализ работы, нелинейные искажения сигнала. Обратные связи в усилителях и их классификация. Усилители постоянного тока. Дрейф в усилителях постоянного тока. Дифференциальные усилители постоянного тока.

Интегральные усилители. Классификация интегральных усилителей. Схемы включения операционных усилителей. Электронные генераторы гармонических колебаний. Перевод усилителя в генераторный режим. Мультивибраторы. Принцип работы, параметры импульсов.

Управляемые преобразователи. Тиристорные преобразователи и их использование в тиристорном электроприводе постоянного тока. Способы регулирования напряжения. Системы управлениями преобразователями. Схемы управляемых выпрямителей. Тиристорные преобразователи частоты в тиристорном электроприводе. Управление преобразователями.

Источники вторичного электропитания. Диоды. Однофазные выпрямители. Классификация. Схемы, принцип действия, внешняя характеристика. Фильтры. Трехфазные выпрямители. Полупроводниковые преобразователи: термисторы, фотодиоды, тензорезисторы и их применение в термических цепях.

Элементная база микропроцессорных систем. Основные логические элементы и их реализация на базе микросхем. Триггеры. Счетчики импульсов. Структурная схема микропроцессора (МП). Примеры применения МП.

Электрические измерения и приборы. Методы и средства электрических измерений. Классы точности. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем. Измерение токов и напряжений.