Рабочая программа по дисциплине «Теоретические основы электротехники» (стр. 3 )

Расчёт стационарных режимов в линейных электрических цепях:

1. Расчёт цепи с источниками постоянного тока

2. Расчёт цепи с источниками синусоидального тока.

3. Расчёт цепи с источниками несинусоидального тока.

Литература 4 [57-61].

3.1.5. Самостоятельная работа студентов

Всего (час)	Плановая работа (час.)	Индивидуальная работа (час.)	Домашняя работа (час.)
45	16	17	12

1. Домашняя раб.:

- подготовка к лекциям -4 час;

- подготовка к лаб. раб. – 8 ч.

2. Индивидуальная самостоятельная работа студентов (СРС):

- самоконтроль -5 ч.;

- конспектирование разделов вынесенных на самостоятельное изучение – 6 ч.;

- изучение тем вынесенных на самостоятельное изучение – 6 ч.:

Тема 2. Зависимость. Вольт-амперная характеристика (ВАХ). Расчет и измерение кулон-вольтной характеристики линейных и нелинейных конденсаторов. Взаимная ёмкость. Частичные ёмкости. (2час.).

Тема 4. Совершенный и идеальный трансформаторы. Компонентные уравнения для идеального трансформатора. Понятие о согласующем (идеальном) трансформаторе. Развязка магнитных связей. Компьютерный анализ линейных электрических цепей. (4час.).

3.1.6. Самоконтроль полученных знаний

№ модуля	Уровень	№ тем	Подведение и проведение рейтинг-контроля, час	Всего на контроль модуля
1	3	Текущий	Промежуточный	Итоговый	2
Тестовый контроль по модулю	Защита плановой лабораторной работы	Допуск к экзамену
1,2,3,4,5,6	1	1	-

3.1.7. Учебно-методические материалы по модулю

Литература раздел 4 [ 1,2,3,4,5,6,7] .

3.2. Содержание модуля 2 (54 часа.)

ЧЕТВЕРТЫЙ СЕМЕСТР

3.2.1. Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах

Тема7. Переходные процессы в линейных электрических цепях. (10 час.), УЗ-3, ПК-11,33,41.

7.1.Основные понятия и определения. Переходный процесс, коммутация, идеальный ключ. Законы (правила) коммутации. Начальные условия.

7.2. Классический метод расчета переходных процессов. Общий метод расчёта переходных процессов. Свободная и принуждённая составляющие. Примеры расчёта и анализа переходных процессов в rL- и rC – цепях первого порядка. Роль и свойства экспоненты. Постоянная времени цепи первого порядка. Алгоритм расчёта переходных процессов в цепях первого порядка. Подробный пример расчета переходных процессов в последовательной r, L,C - цепи (включение на постоянное напряжение, разряд конденсатора на rL, включение на синусоидальное напряжение). Апериодический, предельный апериодический и колебательный свободные режимы при. Переходные сверхтоки и напряжения, биения колебаний, резонансный режим.

Расчет переходных процессов при (некорректных коммутациях). Обобщение законов (правил) коммутации.

7.3. Операторный метод Лапласа (метод аналитической алгебраизации дифференциальных уравнений). Преобразование Лапласа и его свойства. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Операторные схемы замещения, учет начальных условий. Примеры расчета цепей первого и второго порядка операторным методом. Переход от изображений к оригиналам. Теорема разложения, ее применение. Операторные передаточные функции. Свойства корней характеристического уравнения. Роль операторного метода при анализе звеньев и систем автоматического управления. Интегрирующее, дифференцирующее, фиксирующее и др. звенья.

7.4. Метод переменных состояния. Формирование уравнений состояния цепи. Аналитическое решение уравнений состояния. Матрица перехода. Численные методы решения уравнений состояния явными и неявными методами. Устойчивость методов численного интегрирования. Жесткость систем дифференциальных уравнений электрических цепей. Пример расчёта в системе MathCAD.

7.5. Метод дискретных резистивных схем (метод численной алгебраизации дифференциальных уравнений). Определяющие уравнения для элементов цепи, ассоциированные с неявными методами Эйлера и трапеций. Дискретные резистивные схемы реактивных элементов. Алгоритм расчёта переходных процессов методом дискретных резистивных схем. Пример расчёта в системе MathCAD.

7.6. Интеграл Дюамеля. Расчет переходных процессов методом наложения при ступенчатых воздействиях. Переходная проводимость и переходная передаточная функция, их аналитическое и экспериментальное определение. Расчет переходных процессов в линейных цепях при источниках произвольной формы. Представление воздействия с помощью ступенчатой единичной(), либо импульсной (функция Дирака) функциями. Примеры расчета или - цепи при аналитическом задании входного напряжения. Интеграл Дюамеля при кусочно-аналитической аппроксимации сложного воздействия.

Литература раздел 4 [1,2,3,4,5,6,].

Тема 8. Нелинейные электрические и магнитные цепи постоянного тока (8 час.), УЗ-3, ПК-11,33,41.

8.1. Общая характеристика нелинейных цепей и методов их расчета.

Нелинейные элементы (НЭ) и их характеристики. Нелинейные резистивные элементы. Инерционные и безынерционные НЭ, симметричные и несимметричные характеристики НЭ. Статическое и дифференциальное сопротивление. Нелинейные индуктивные и емкостные элементы. Управляемые НЭ. Аппроксимация характеристик НЭ.

Методы расчета нелинейных электрических цепей. О применимости принципов и методов расчета линейной электротехники к нелинейным цепям.

Расчет схем с резистивными НЭ на постоянном токе: графический метод; линеаризация характеристик; численный расчет методом итераций (простая итерация, метод Ньютона).

8.2. Электрические цепи с полупроводниковыми приборами.

Сведения об электронных полупроводниковых НЭ, их характеристиках, областях применения: полупроводниковые резисторы (термистор, фоторезистор); полупроводниковые диоды (выпрямительные диоды, стабилитроны, туннельные диоды); транзисторы (биполярный) и тиристоры. Схемы включения, коэффициенты усиления, семейства характеристик.

Модели полупроводникового диода и тиристора. Различное представление их ВАХ. Идеальный диод и идеальный тиристор. Модель транзистора Эрли. Учет емкости «р-n» перехода диодов и транзисторов. Полупроводниковый транзистор в режиме постоянного тока. Семейство статических входных характеристик и семейство выходных характеристик.

Расчет цепей с полупроводниковыми приборами. Расчет рабочих точек для транзисторов по семействам характеристик при заданных постоянных входных и выходных воздействиях. Система уравнений транзистора для малых приращений токов на входе и выходе. Схема замещения транзистора для малых приращений и определение ее параметров на ВАХ. Транзистор как активный четырехполюсник.

8.3. Магнитные цепи постоянного тока.

Понятие о магнитной цепи. Роль ферромагнитных сердечников (генерация и формирование магнитного поля). Примеры магнитных цепей различных электротехнических устройств (измерительная система МЭ прибора электромагнит, электрическая машина постоянного тока и др.).

Дифференциальные и интегральные (поток, магнитное напряжение, МДС F ) величины для описания поля в ферромагнетиках. Экспериментальное получение характеристик ферромагнитных сердечников и материалов. Характеристики намагничивания. Гистерезисные петли, предельная симметричная петля, кривая размагничивания, величины. Средняя кривая намагничивания, основная кривая намагничивания. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы (сравнительные числа), области применения. Характеристики размагничивания для постоянных магнитов.

Законы магнитных цепей. Принцип непрерывности линий магнитной индукции - «первый закон Кирхгофа»; закон полного тока - «второй закон Кирхгофа»; уравнение связи - «закон Ома» для участка магнитной цепи. Формальность аналогии и существенные различия между электрическими и магнитными цепями (условность «угловых» зон, неопределенность положения МДС, соизмеримость потоков рассеяния с основными потоками, неоднозначность магнитных напряжений).

Применение цепного представления магнитопровода для расчета потоков и МДС. Катушки с «замкнутым» магнитопроводом, имеющим малый поперечный зазор. Прямая и обратная задача. Понятие о потоке рассеяния и оценка влияния различных факторов на его величину. Расчет разветвленных магнитных цепей. Определение индуктивностей (собственных и взаимных) для катушек с ферромагнитным сердечником.

Понятие о расчете магнитных систем с постоянными магнитами.

Литература раздел 4 [1,2,3,4,5,6,].

3.2.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах.

Наименование тем занятий	Количество часов	Форма контроля	Сроки контроля	Номер компетенции	Литература
1.Расчёт переходных процессов в цепях первого порядка классическим методом	4	К. р.	Во время проведения пр. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
2.Расчёт переходных процессов в цепях второго порядка классическим методом	4	Опрос	Во время проведения пр. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
3.Расчёт переходных процессов операторным методом	4	Опрос	Во время проведения пр. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
4.Расчёт переходных процессов с помощью интеграла Дюамеля	2	Опрос	Во время проведения пр. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
4.Расчёт нелинейных электрических цепей постоянного тока	2	Опрос	Во время проведения пр. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
5.Расчёт нелинейных магнитных цепей постоянного тока	2	Опрос	Во время проведения пр. Занятий	ПК-11,33,41	1-16

3.2.3. Лабораторные работы, их наименование и объем в часах

Наименование тем занятий	Количество часов	Форма контроля	Сроки контроля	Номер компетенции	Литература
1. Исследование трехфазной системы звезда-звезда.	4	Отчёт	Во время проведения лаб. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
2. Исследование трехфазной системы звезда-треугольник.	2	Отчёт	Во время проведения лаб. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
3.Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях.	4	Отчёт	Во время проведения лаб. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
4.Исследование нелинейной цепи постоянного тока.	4	Отчёт	Во время проведения лаб. Занятий	ПК-11,33,41	1-16
5.Исследование неразветвленной магнитной цепи	4	Отчёт	Во время проведения лаб. Занятий	ПК-11,33,41	1-16

3.2.4. Курсовой проект, курсовая работа, реферат, домашнее задание, их содержание и характеристика.

Домашнее задание (6 час.)

Расчёт переходных режимов в линейных и нелинейных цепях:

1. Расчёт переходных процессов в линейных цепях.

2. Расчёт переходных процессов в нелинейных цепях.

Литература 4 [61].

.

3.2.5. Самостоятельная работа студентов

Всего (час)	Плановая работа (час.)	Индивидуальная работа (час.)	Домашняя работа (час.)
45	16	17	12

1. Домашняя раб.:

- подготовка к лекциям -4 час;

- подготовка к лаб. раб. – 8 ч.

2. Индивидуальная самостоятельная работа студентов (СРС):

- самоконтроль -5 ч.;

- конспектирование разделов вынесенных на самостоятельное изучение – 6 ч.;

- изучение тем вынесенных на самостоятельное изучение – 6 ч.:

Тема7. Метод переменных состояния. Формирование уравнений состояния цепи. Аналитическое решение уравнений состояния. Матрица перехода. Численные методы решения уравнений состояния явными и неявными методами. Устойчивость методов численного интегрирования. Жесткость систем дифференциальных уравнений электрических цепей. Пример расчёта в системе MathCAD.(2час.).

Тема 8. Электрические цепи с полупроводниковыми приборами.

Сведения об электронных полупроводниковых НЭ, их характеристиках, областях применения: полупроводниковые резисторы (термистор, фоторезистор); полупроводниковые диоды (выпрямительные диоды, стабилитроны, туннельные диоды); транзисторы (биполярный) и тиристоры. Схемы включения, коэффициенты усиления, семейства характеристик.

Модели полупроводникового диода и тиристора. Различное представление их ВАХ. Идеальный диод и идеальный тиристор. Модель транзистора Эрли. Учет емкости «р-n» перехода диодов и транзисторов. Полупроводниковый транзистор в режиме постоянного тока. Семейство статических входных характеристик и семейство выходных характеристик.

Расчет цепей с полупроводниковыми приборами. Расчет рабочих точек для транзисторов по семействам характеристик при заданных постоянных входных и выходных воздействиях. Система уравнений транзистора для малых приращений токов на входе и выходе. Схема замещения транзистора для малых приращений и определение ее параметров на ВАХ. Транзистор как активный четырехполюсник. (4час.).

3.2.6. Самоконтроль полученных знаний

№ модуля	Уровень	№ тем	Подведение и проведение рейтинг-контроля, час	Всего на контроль модуля
2	2	Текущий	Промежуточный	Итоговый	2
Тестовый контроль по модулю	Защита плановой лабораторной работы	Допуск к экзамену
7,8	1	1	-

3.2.7. Учебно-методические материалы по модулю

Литература раздел 4 [1,2,3,4,5,6,7,8] .