Робоча навчальна програма кредитного модуля “Електротехніка” - 3/НП-04/1/5.5 (стр. 2 )

Активний двополюсник. Теореми Тевенена і Нортона. Метод еквівалентного генератора. Передавання електроенергії від активного двополюсника до пасивного.

Література: [1, §§ 22-25], [2, §§ 3-2, 3-3], [3, §§ 2.10, 2.11.], [4, §§ 1.12.5, 1.13 ].

СРС. Теорема Нортона.

Література: [3, § 2.10.].

Тема 1.3. Нелінійні електричні кола постійного струму

CРС

Лекція 6. Елементи нелінійних електричних кіл. Методи аналізу нелінійних електричних за постійних струмів.

Поняття нелінійного кола. Безінерційні та інерційні нелінійні елементи, пасивні та активні нелінійні елементи. Резистивні, індуктивні та ємнісні нелінійні елементи. Керовані нелінійні елементи. Нелінійні елементи як перетворювачі спектрів періодичних напруг та струмів. Різноманітність нелінійних явищ, що використовується пристроями сучасної електроніки.

Математичні моделі нелінійних резистивних кіл. Загальна характеристика методів розрахунку нелінійних електричних кіл постійного струму. Визначення параметрів елементів лінеаризованих схем заміщення нелінійних елементів на відрізках ВАХ. Метод послідовно-кускових наближень. Графічні методи інженерної практики: метод еквівалентних характеристик і метод перетину характеристик.

Література: [1, Гл. 2], [2, Гл. 4], [3, §§ 8.1, 8.2.1.], [4, §§ 1.14 ], [5, §§ 4.1-4.5 ], [29, §§ 4.].

CРС. Резистивні, індуктивні та ємнісні нелінійні елементи. Безінерційні та інерційні нелінійні елементи, пасивні та активні нелінійні елементи. Керовані нелінійні елементи.

Література: [1, Гл. 2], [29, §§ 4.].

Тема 1.4. Магнітні кола

CРС

Лекція 7. Магнітні кола. Методи аналізу магнітних кіл за постійних струмів.

Основні величини, що характеризують магнітне поле. Магнітний потік і потокозчеплення. Принцип неперервності магнітного потоку. Закон повного струму. Магнітні кола постійних магнітних потоків. Магніторушійна сила та магнітна напруга. Вебер-амперні характеристики ділянок магнітного кола. Схеми заміщення магнітних кіл. Закони Ома і Кірхгофа для магнітних кіл. Аналогія методів аналізу електричних і магнітних кіл

Література: [1, Гл. 3], [2, Гл. 5], [3, §§ 1.5, 1.10.], [4, §§ 3.1-3.6 ].

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

УСТАЛЕНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА МАГНІТНИХ КОЛАХ ПЕРІОДИЧНОГО СТРУМУ

Тема 2.1. Лінійні електричні кола однофазного синусоїдного струму

CРС

Лекція 8. Генерування синусоїдної ЕРС. Основи характеристики величин, які змінюються за синусоїдним законом. Зображення синусоїдних струмів і напруг комплексними числами.

Генерування синусоїдної ЕРС. Основні величини, які характеризують синусоїдні напруги і струми: амплітуда, початкова фаза, кутова частота, діюче значення, середнє значення за півперіод, зсув фаз синусоїдних ЕРС, струмів і напруг. Зображення синусоїдних струмів і напруг за допомогою часових і векторних діаграм, обертових векторів і комплексних чисел, математичні дії над ними.

Література: [1, §§ 80-85], [2, §§ 6-.1.-6.6.], [3, §§ 3.1.-3.3.], [4, §§ 4.1-4.2 ].

CРС. Алгебра комплексних чисел.

Лекція 9. Ідеалізовані елементи схем заміщення електричних кіл у колах синусоїдного струму. Аналіз кіл синусоїдного струму з послідовним і паралельним сполученням елементів.

Активний опір, ємність і індуктивність при гармонічному збудженні: компонентне рівняння, векторна діаграма, активна потужність, часові діаграми струму, напруги, миттєвої потужності і енергії для кожного елемента. Параметри і еквівалентні схеми реостатів, конденсаторів і котушок. Електричне коло з послідовним сполученням елементів R, L,C: розрахунок і векторна діаграма. Усталений синусоїдний режим в колі з паралельним з’єднанням R, L,C. Пасивний двополюсник в колі синусоїдного струму.

СРС. Параметри і еквівалентні схеми реостатів, конденсаторів і котушок.

Література: [1, §§ 87-90], [2, §§ 7-1.], [3, § 3.4.], [4, §§ 4.3-4.6 ], [5, §§ 3.2.-3.4.].

Лекція 10. Аналіз кіл синусоїдного струму символічним методом.

Закони Ома і Кірхгофа в комплексній формі. Комплексний опір і комплексна провідність. Алгоритм аналізу символічним методом будь-якого кола синусоїдного струму в усталеному режимі. Два приклади аналізу складних кіл синусоїдного струму символічним методом. Топографічні векторні діаграми напруг.

Література: [1, §§ 91-100], [2, §§ 7-2.-7.6, 8-1.-8.6.], [3, §§ 3.5.-3.9.], [4, §§ 4.7, 4.9 ].

Лекція 11. Потужність в колах синусоїдного струму.

Потужність у колі синусоїдного струму: миттєва, активна, реактивна, повна. Техніко-економічне значення підвищення коефіцієнта потужності та способи компенсації реактивної потужності. Комплексне зображення потужності. Вимірювання активної потужності ватметром. Умова передавання максимальної потужності від джерела до приймача в колах синусоїдного струму.

Література: [1, §§ 101-103], [2, §§ 7-8.-7.11], [3, §§ 3.10.], [4, § 4.5 ], [5, §§ 3.6.].

СРС. Теорема Ланжевена про баланс комплексних потужностей.

Література: [2, §§ 7-10], [3, §§ 3.10.3].

Лекція 12. Частотний аналіз електричних кіл. Резонансні явища в електричних колах.

Поняття про частотні властивості електричних кіл. Комплексні частотні функції кола та їх класифікація. Частотні характеристики кіл: амплітудно-частотна, фазочастотна і амплітудно-фазова. Коливальні кола як приклади частотно-вибіркових кіл. Послідовний коливальний контур. Режим резонансу напруг. Паралельний коливальний контур. Режим резонансу струмів. Обчислення передатних функцій кола за математичною моделлю у базисах контурних струмів та вузлових напруг.

Література: [1, §§ 105-110], [2, §§ 9-1.-9.5.], [3, §§ 3.11.-3.12.], [4, § 4.8 ], [5, §§ 6.1.-6.5.].

СРС. Резонансні режими у реактивних двополюсниках.

Література: [1, § 110], [20, § 4-5], [1, §§ 105-110], [3, § 3.12.3].

Лекція 13. Методи аналізу електричних кіл з індуктивно зв’язаними вітками.

Електричні кола з індуктивними зв'язками віток. Компонентні рівняння індуктивно зв’язаних котушок. Послідовне і паралельне з’єднання віток з індуктивним зв’язком. Методи розрахунку складних кіл з взаємоіндукцією. Розв'язування індуктивного зв’язку.

Література: [1, §§ 113-115], [2, § 10], [3, §§ 3.13.1.], [4, § 4.9.6 ], [5, §§ 7.1.-7.3.].

СРС. Ідеальний трансформатор.

Література: [2, §§ 10-9.], [3, §§ 3.13.7.3.], [5, §§ 4.4, 4.6.].

Лекція 14. Баланс потужностей в колі з взаємоіндукцією. Трансформатори.

Передавання енергії потоком взаємоіндукції. Баланс потужностей в колі з взаємоіндукцією. Призначення та області застосування трансформаторів. Принцип дії і будова однофазного трансформатора. Основні рівняння трансформатора. Внесений опір трансформатора. Ідеальний трансформатор. Схема заміщення трансформатора.

Література: [1, §§ 116-117], [2, § 10], [3, §§ 3.13.2.-3.13.6.], [4, §§ 7.1-7.5 ], [5, §§ 7.1.-7.3].

СРС. Трансформатори спеціального призначення: випростувальні, зварювальні, вимірювальні.

Література: [4, §§ 7.6-7.9 ].

Тема 2.2. Лінійні електричні кола трифазного струму

CРС

Лекція 15. Основні визначення. Аналіз роботи трифазного кола при сполученні джерела і приймача зіркою.

Багатофазні кола і система їх класифікації. Основні визначення. Генерування трифазної системи ЕРС. Розрахунок несиметричного режиму роботи чотирипровідного і трипровідного трифазного кола при сполученні фаз джерела і приймача зіркою. Векторна діаграма симетричного і несиметричного трифазних кіл, сполучених зіркою.

Література: [1, §§ 131-137, 140-144], [2, §§ 13-1.-13-7.], [3, §§ 6.1.-6.2.], [4, §§ 5.1-5.3 ].

CРС. Генерування трифазної системи ЕРС

Література: [3, §§ 6.1], [4, §§ 5.1 ].

Лекція 16. Аналіз симетричних і несиметричних трифазних кіл при сполученні фаз джерела і приймача трикутником. Обертове магнітне поле.

Аналіз симетричних і несиметричних трифазних кіл при сполученні фаз джерела і приймача трикутником. Векторні діаграми симетричних та несиметричних трифазних кіл, сполучених трикутником. Потужність у трифазних колах та способи її вимірювання. Обертове магнітне поле. Класифікація електричних машин. Будова та принципи дії асинхронних і синхронних машин в режимах генератора і двигуна. Механічні та робочі характеристики.

Література: [1, §§ 147-150], [2, §§ 13-11.-13-13], [3, §§ 6.3.-6.7.], [4, §§ , 9.1 ].

CРС. Асинхронні виконавчі двигуни і тахогенератори.

Література: [4, §§ 9.4, 9.5], [31, § 8.2, 8.3, 10.3].

Трифазні трансформатори

Література: [2, §§ 13-3], [4, § 7.6 ].

Тема 2.3. Теорія лінійних чотириполюсників

CРС

Лекція 17. Основи теорії лінійних чотириполюсників.

Основні системи рівнянь чотириполюсників і їх взаємозв'язок. Визначення первинних параметрів чотириполюсника. Вхідний і вихідний опори. Вторинні параметри чотириполюсника: характеристичні опори, коефіцієнт трансформації і коефіцієнт поширення симетричного чотириполюсника. Схеми заміщення пасивних чотириполюсників.

Література: [1, §§ 118-120], [2, §§ 3-4.-3.7.], [3, Модуль 4.], [5, §§ 10.1.-10.8.].

СРС. Застосування методу чотириполюсника до аналізу електричних схем.

Література: [3, § 4.5], [32].

Тема 2.4. Лінійні електричні кола періодичного несинусоїдного струму

CРС

Лекція 18. Електричні кола періодичного струму.

Поняття лінійчатого спектра, амплітудної та фазової спектральних діаграм. Діюче значення періодичних несинусоїдних функцій часу. Спектральний метод аналізу лінійних кіл з несинусоїдним збуренням. Потужність у колах несинусоїдного струму. Вплив індуктивності і ємності на форму несинусоїдних струмів і напруг. Явище резонансу у колах періодичного струму. Пасивні електричні фільтри: смугові і загороджувальні. Коефіцієнти, що характеризують періодичні функції часу.

Література: [1, §§ 167-178], [2, §§ 16-1.-16-8.], [3, §§ 5.1.-5.7.], [4, § 4.10 ], [5, §§ 8.4.-8.6.].

CРС. Котушка з феромагнітним осердям.

Література: [4, § 4.11].

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3.

ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛАХ ЗІ ЗОСЕРЕДЖЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Тема 3.1. Перехідні процеси в лінійних колах.

CРС

Лекція 19. Загальні відомості про перехідні процеси лінійних кіл зі зосередженими параметрами. Основні визначення і закони комутації. Класичний метод розрахунку перехідних процесів.

Поняття перехідного процесу. Закони комутації. Залежні і незалежні початкові умови. Класичний метод розрахунку перехідних процесів. Представлення перехідних струмів та напруг як суми вимушених та вільних складових. Визначення характеристичного рівняння кола методом вхідного опору і розрахунок вільних складових за його коренями. Алгоритм аналізу перехідного процесу у колі класичним методом

Література: [1, §§ 253-278], [2, §§ 18-1,18-2, 18-14], [3, §§ 7.1.-7.2.], [4, §§ 6.1-6.3 ].

CРС. Математична модель лінійного кола як система диференціальних рівнянь, зокрема, у нормальній формі. Інтегрування лінійного диференціального рівняння.

Література: [3, § 7.1].

Лекція 20. Аналіз перехідних процесів класичним методом у колах першого та другого порядків.

Аналіз класичним методом кіл першого порядку R, L та R,L, С при вмиканні на сталу ЕРС, синусоїдну ЕРС і в режимі короткого замикання кола. Часові діаграми струмів і напруг у відповідних режимах. Диференціюючі та інтегруючі ланки. Приклад розрахунку кола другого порядку з двома реактивними елементами.

Література: [1, §§ 279-280], [2, §§ 18-3.-18-13], [3, § 7.3], [4, §§ 6.4-6.6 ].

СРС: Аналіз класичним методом кола R, C у режимі короткого замикання кола та після вмикання до джерела синусоїдної напруги.

Література: [2, §§ 18-6.-18-8], [3, § 7.3.2], [4, § 6.5 ].

Лекція 21. Операторний метод аналізу перехідних процесів.

Закони Ома і Кірхгофа в операторній формі. Еквівалентні операторні схеми кола. Теорема розкладання: перехід від операторного зображення до оригіналу. Послідовність розрахунку перехідних процесів операторним методом. Приклад аналізу перехідного процесу у колі з двома реактивними елементами R, L,C: особливості вільного процесу (аперіодичного і коливального) на прикладі розряду конденсатора на індуктивність та опір при увімкнення кола R, L,C до джерела постійної напруги.

Література: [1, §§ 282-301], [2, §§ 19-1.-19-10.].

СРС: Перетворення Лапласа, основні властивості..

Лекція 22. Перехідні процеси при увімкненні кола до джерела з напругою складної форми.

Операторні передатні функції. Карта нулів та полюсів передатної функції. Перехідні процеси при увімкненні кола до джерела з напругою складної форми. Перехідні та імпульсні функції кола. Інтеграл Дюамеля.

Література: [1, §§ 302-307], [2, §§ 18-15.-18-16].

Лекціяакад. год). Диференціюючі та інтегруючі RL та RC кола.

Перехідні процеси у колах першого порядку у разі збудження імпульсними сигналами з різними співвідношеннями між тривалостями імпульсів та паузами.

Література: [3, §§ 7.3.], [30, § 5.4].

IV.3. ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ

Засвоєння курсу «Електротехніка» неможливе без набуття навичок розв’язання різноманітних практичних задач. Практичні заняття дають можливість оволодіти розрахунковими методами, розвинути самостійність у застосуванні теоретичних знань. Завдання, що пропонуються студентам на практичних заняттях, підбираються викладачем з урахуванням майбутнього фаху студентів.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1.

ЕЛЕКТРИЧНІ ТА МАГНІТНІ КОЛА ЗА ПОСТІЙНИХ СТРУМІВ

Тема 1.1. Основні поняття та закони електричних кіл

Практичне заняття 1. Основні закони електричних кіл. Математичні моделі електричних кіл. Запис системи рівнянь моделі розгалуженого електричного кола постійного струму методом безпосереднього застосування законів Ома і Кірхгофа. Баланс потужностей. Потенціальні діаграми кіл.

Література: : [1, §§ 5-10], [2, §§ 1-3.-1-6], [3, §§ 1.6, 1.9, 2.3, 2.4], [4, §§ 1.7, 1.10 ].

Тема 1.2. Лінійні електричні кола постійного струму

Практичне заняття 2. Еквівалентні перетворення пасивних ділянок електричного кола. Поділювач напруги. Розрахунок простих електричних кіл постійного струму методом згортки. Розрахунок розгалужених електричних кіл постійного струму методом накладання.

Література: [1, §§ 11-14, 18, 21], [2, §§ 1-9, 2-2.-2-5], [3, §§ 2.1, 2.2, 2.7], [4, §§ 1.11, 1 12.4 ].

Практичне заняття 3. Розрахунок складних електричних кіл постійного струму методами вузлових потенціалів та контурних струмів. Метод еквівалентного генератора. Передавання електроенергії від активного двополюсника до пасивного.

Література: [1, §§ 12, 19, 20, 22-25], [2, §§ 1-7.-1-8], [3, §§ 2.5, 2.6, 2.10, 2.11[4, § 1.12.3 ].

Практичне заняття 4. Модульна контрольна робота до змістовного модуля 1

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

УСТАЛЕНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА МАГНІТНИХ КОЛАХ ПЕРІОДИЧНОГО СТРУМУ

Тема 2.1. Лінійні електричні кола однофазного синусоїдного струму

Практичне заняття 5. Зображення гармонічних функцій обертовими векторами і комплексними числами. Розрахунок простих кіл синусоїдного струму. Побудова векторних діаграм. Схеми заміщення пасивних двополюсників. Розрахунок складних кіл синусоїдного струму символічним методом. Баланс комплексних потужностей. Резонансні явища в електричних колах

Література: [1, §§ 80-110], [2, §§ 8-2.-8-7], [[3, §§ 3.3-3.12], [4, §§ 4.2-4.9 ].

Тема 2.2. Лінійні електричні кола трифазного струму.

Практичне заняття 6. Аналіз трифазних кіл за умови сполучення фаз генераторів і споживачів зіркою та трикутником.

Література: [1, §§ 131-143], [2, §§ 13-6.-13-7], [3, §§ 6.2-6.3], [4, §§ 5.3-5.5 ].

Тема 2.4. Лінійні електричні кола періодичного несинусоїдного струму

Практичне заняття 7. Розрахунки кіл періодичного струму спектральним методом.

Література: [1, §§ 167-178], [2, §§ 16-7], [3, §§ 5.2-5.4], [4, §§ 4.10 ],[5, §§ 8.1.-8.3, 8.5.].

Модульна контрольна робота до змістовного модуля 2

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3.

ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛАХ ЗІ ЗОСЕРЕДЖЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Тема 3.1. Перехідні процеси в лінійних колах.

Практичне заняття 8. Аналіз перехідних процесів в лінійних колах класичним методом

Література: [1, §§ 264-281], [2, §§ 18-14], [3, §§ 7.2-7.3], [4, §§ 6.1-6.3 ], [5, §§ 8.1.-8.3, 8.5.].

Практичне заняття 9. Аналіз перехідних процесів в лінійних колах операторним методом.

Література: [1, §§ 284-301], [2, §§ 19-6-19.10].

Модульна контрольна робота до змістовного модуля 3

IV.4. ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

Лабораторний практикум з дисципліни «Електротехніка» передбачає фронтальний метод виконування лабораторних робіт з максимальною індивідуалізацією завдань і спрямований на здобуття у студентів навичок побудови, налагодження та дослідження типових електричних і електронних схем. Лабораторний практикум допомагає студентам засвоїти теоретичний матеріал та оволодіти методологію експериментальних досліджень. В лабораторії студенти розвивають спостережливість, поглиблюють інтерес до дисципліни, яка вивчається.

Підвищення ефективності вищої школи передбачає інноваційну модель навчання з використанням сучасних комп’ютерних, інформаційних та комунікативних технологій. Відпрацювання лабораторного практикуму за змішаною формою: половина робіт виконується традиційно у спеціально обладнаних навчальних лабораторіях кафедри теоретичної електротехніки на навчально-дослідних лабораторних стендах (НДЛС) „Практика”, а інші – у комп’ютерних класах з використанням віртуальної лабораторії Electronics Workbench, програмного продукту National Instruments Electronics Workbench Group, який використовують у багатьох країнах світу як з метою навчання майбутніх фахівців у електронній галузі, так і для проектування складних електричних кіл. Отже, студенти мають здійснити як натурні, так і імітаційні експерименти з метою практичного підтвердження окремих теоретичних положень навчальної дисципліни, що допоможе сформувати навички роботи з контрольно-вимірювальною апаратурою у процесі експериментальних досліджень електромагнітних процесів в електричних і магнітних колах на лабораторних пристроях і моделях та зорієнтувати студентів на використання комп’ютерних засобів як основного інструмента інженера-фахівця.

Завдання лабораторного практикуму частково поєднуються з робочими завданнями на практичних заняттях та з виконанням розрахунково-графічних робіт.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1.

ЕЛЕКТРИЧНІ ТА МАГНІТНІ КОЛА ЗА ПОСТІЙНИХ СТРУМІВ

Тема 1.1. Основні поняття та закони електричних кіл

Лабораторна робота № 1. (НДЛС )

Закони Ома і Кірхгофа.

Література: [8, с. 35-40, 90-94], [1, §§ 5.6], [2, §§ 1-3.-1-6], [3, §§ 1.9, 2.3-2.4], [4, § 1.10 ].

Тема 1.2. Лінійні електричні кола постійного струму

Лабораторна робота № 2. (EWB )

Дослідження простого лінійного кола постійного струму.

Література: [8, с. 95-99], [1, §§ 18, 21], [2, §§ 2-3], [3, § 2.1], [4, §§ 1.11.4 ].

Лабораторна робота № 3. (НДЛС)

Метод накладання.

Література: [8, с. 44-50], [1, §§ 105-110], [2, §§ 9-1.-9.5.], [3, §§ 3.11.-3.12.], [4, § 4.8], [5, §§ 6.1.-6.5].

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

УСТАЛЕНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА МАГНІТНИХ КОЛАХ ПЕРІОДИЧНОГО СТРУМУ

Тема 2.1. Лінійні електричні кола однофазного синусоїдного струму

Лабораторна робота № 4. (EWB)

Дослідження електричних кіл синусоїдного струму з мішаним сполученням елементів.

Література: [8, с. 51-59], [2, §§ 8-4], [3, §§ 3.8-3.9], [4, § 4.7 ].

Лабораторна робота № 5. (НДЛС)

Дослідження елементарних кіл синусоїдного струму.

Література: [8, с. 104-112], [1, §§ 87-89], [2, §§ 7-2.-7-7], [3, §§ 3.4-3.5], [4, §§ 4.3-4.6 ].

Тема 2.2. Лінійні електричні кола трифазного струму.

Лабораторна робота № 6. (EWB)

Резонанс в електричних колах.

Література: [8, с. 60-65], [1, §§ 130-140], [2, §§ 13-4.-13-5], [3, §§ 6.2-6.3], [4, § 5.3 ].

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3.

ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛАХ ЗІ ЗОСЕРЕДЖЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Тема 3.1. Перехідні процеси в лінійних колах.

Лабораторна робота № 7. (НДЛС)

Дослідження перехідних процесів у колах першого та другого порядків.

Література: [8, с. 132-138], [2, §§ 18-3.-18-13], [3, § 7.3], [4, §§ 6.4-6.5 ].

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

УСТАЛЕНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА МАГНІТНИХ КОЛАХ ПЕРІОДИЧНОГО СТРУМУ

Тема 2.4. Лінійні електричні кола періодичного несинусоїдного струму.

Лабораторна робота № 8. (EWB)

Дослідження лінійних кіл несинусоїдного періодичного струму.

Література: [8, с. 79-86], [1, §§ 172-176], [2, §§ 16-2.-16-7], [3, §§ 5.2-5.4], [4, § 4.10 ].

Залікове заняття

IV.5. ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Важливою складовою частиною процесу вивчення дисципліни «Електротехніка» є контрольована самостійна робота студентів. Мета індивідуальних завдань: 1) надати студентам уміння і навичок самостійного аналізу електричних кіл та електронних пристроїв, 2) надати можливість студентам, які планують перехід на магістерську підготовку, поглиблено вивчити окремі теми й питання програми. Робота над індивідуальним завданням вимагає від студентів застосування як стандартних методів, так і пошуків нестандартних підходів до розв‘язання поставленої задачі, аналізу одержаного результату, сприяє розвитку у студентів наукового мислення. Завдання орієнтовані на використання обчислювальної техніки і наближені до реальних інженерних проблем майбутнього фаху студентів.

Згідно з навчальним планом студенти виконують індивідуальну розрахунково-графічну роботу індивідуальну розрахунково-графічну роботу «Аналіз усталеного синусоїдного і перехідного процесів у лінійному електричному колі зі зосередженими параметрами». Виконання РГР допомагає студентам отримати навички аналізу усталених процесів у розгалужених електричних колах однофазного синусоїдного струму, зокрема у випадку наявності індуктивно зв’язаних віток, та аналізу перехідних процесів у колах першого порядку під час живлення від джерел імпульсної напруги. Роботи оформлюються студентами на паперовому носії та подаються особисто, де розглядаються у встановленому порядку. Захист РГР відбувається очно перед викладачем.

Для самостійного вивчення пропонуються теми:

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1.

ЕЛЕКТРИЧНІ ТА МАГНІТНІ КОЛА ЗА ПОСТІЙНИХ СТРУМІВ

Тема 1.1. Основні поняття та закони електричних кіл.

Фізичні основи електротехніки: електромагнітне поле, його рівняння в інтегральній формі; напруга, електричний струм провідності, переносу і зміщення.

Література: [3, §§ 1.1-1.4], [5, §§ 1], [22, §§ 1.1, 1.2],

Технічні характеристики резисторів, конденсаторів та котушок індуктивності.

Література: [3, § 1.7.], [15, Гл. 3].

Тема 1.2. Лінійні електричні кола постійного струму

Принцип взаємності. Теорема компенсації. Теорема Нортона.

Література: [1, §§ 15, 16], [2, §§ 1-10.-1-12], [3, §§ 2.8-2.10].

Тема 1.3. Нелінійні електричні кола постійного струму.

Класифікація нелінійних елементів електричних кіл. Резистивні, індуктивні та ємнісні нелінійні елементи.

Література: [1, §§ 183-190], [2, §§ 4-1], [3, § 8.1], [15, Гл 3].

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

УСТАЛЕНІ ПРОЦЕСИ у ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА МАГНІТНИХ КОЛАХ ПЕРІОДИЧНОГО СТРУМУ

Тема 2.1. Лінійні електричні кола однофазного синусоїдного струму.

Трансформатори спеціального призначення: випростувальні, зварювальні, вимірювальні.

Література: [4, §§ 7.6-7.9 ].

Тема 2.2. Лінійні електричні кола трифазного струму.

Асинхронні виконавчі двигуни і тахогенератори. Література: [4, §§ 9.4, 9.5], [31, § 8.2, 8.3, 10.3]. Трифазні трансформатори. Література: [2, §§ 13-3], [4, § 7.6 ].

Тема 2.3. Теорія лінійних чотириполюсників

Застосування методу чотириполюсника до аналізу електричних схем.

Література: [2, Гл. 3], [3, § 4.5], [32].

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3.

ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ у ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛАХ ЗІ ЗОСЕРЕДЖЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Тема 3.1. Перехідні процеси в лінійних колах.

Аналіз класичним методом кола R, С при вмиканні на сталу ЕРС, синусоїдну ЕРС і в режимі короткого замикання кола.

Література: [2, §§ 18-6.-18-8], [3, § 7.3.2], [4, § 6.5 ].

IV.6. КОНТРОЛЬНІ РОБОТИ

Роботу студентів планується оцінювати на протязі всього семестру, здійснюючи накопичення рейтингових балів за різнобічну навчально-пізнавальну діяльність студентів з кредитного модуля. Контрольні заходи під час вивчення дисципліни «Електротехніка» передбачають поточний, рубіжний та підсумковий контроль. Поточний контроль планується здійснювати у формі експрес-контролю, що проводиться на лекціях та практичних заняттях, та вхідного контролю на лабораторних роботах.

До рубіжного контролю слід віднести модульні контрольні роботи, які мають виконуватися для перевірки певних знань і умінь студентів після кожного змістовного модуля (логічно завершеної частини навчального матеріалу дисципліни). Заплановано три модульні контрольні роботи:

МКР № 1 на тему „Аналіз лінійних кіл постійного струму” планується перед першою атестацією на практичному занятті у навчальному класі Українського інституту інформаційних технологій в освіті НТУУ „КПІ” (УІІТО) у формі тестування на основі комп’ютерної системи підтримки навчання Moodle. Завдання МКР складається із двадцяти питань та завдань різної складності.

МКР № 2 (1 акад. година) на тему „Аналіз лінійних кіл однофазного синусоїдного струму” проводиться на практичному занятті під наглядом викладача. Завдання МКР складається із двох задач.

МКР № 3 (1 акад. година) на тему „Аналіз перехідних процесів у лінійних електричних колах зі зосередженими параметрами” проводиться на практичному занятті під наглядом викладача. Завдання МКР складається із двох задач.

Зразки завдань для кожної МКР наводяться у Додатку А до робочої навчальної програми.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1.

ЕЛЕКТРИЧНІ ТА МАГНІТНІ КОЛА ЗА ПОСТІЙНИХ СТРУМІВ

Тема 1.1. Основні поняття та закони електричних кіл.

Тема 1.2. Лінійні електричні кола постійного струму.

v  МКР № 1. „Аналіз лінійних кіл постійного струму”

Мета: перевірити уміння студентів:

·  Визначити напругу на ділянці кола постійного струму, якщо відомі параметри елементів і значення струму у вітці.

·  Визначити за законом Ома струм на ділянці кола постійного струму з джерелами ЕРС, без джерел ЕРС, в нерозгалуженому контурі, якщо задані параметри елементів і потенціали вузлів, до яких приєднана вітка.

·  Визначити потужність, що генерується джерелом ЕРС (ДС) чи споживається пасивною ділянкою кола. Записати рівняння балансу потужностей для кола постійного струму.

·  Нарисувати послідовну і паралельну схеми заміщення джерела енергії в колі постійного струму. Пояснити, як можна визначити параметри елементів схеми заміщення за дослідними даними.

·  Визначити еквівалентний опір ділянки електричного кола, що складається з опорів, сполучених послідовно, паралельно, зіркою чи трикутником.

·  Визначити струми в двох паралельних вітках за правилом „чужого опору”.

·  Визначити струми у вітках простого електричного кола постійного струму методом згортки.

·  Записати рівняння математичної моделі кола за законами Кірхгофа.

·  Визначити струми у вітках складного розгалуженого електричного кола постійного струму методами контурних струмів, вузлових потенціалів, накладання. Скласти і перевірити рівняння енергетичного балансу кола.

·  Замінити активний двополюсник еквівалентною схемою, що складається з послідовно ввімкнених джерела ЕРС і опору.

·  З’ясувати умови передавання максимальної потужності від генератора з заданими параметрами у активне навантаження.

·  Розрахувати струм в окремій вітці кола методом еквівалентного генератора.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

УСТАЛЕНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА МАГНІТНИХ КОЛАХ ПЕРІОДИЧНОГО СТРУМУ

Тема 2.1. Лінійні електричні кола однофазного синусоїдного струму.

Тема 2.3. Лінійні електричні кола періодичного несинусоїдного струму

v  МКР № 2. „Аналіз усталених процесів у лінійних електричних колах періодичного струму зі зосередженими параметрами”.

Мета: перевірити уміння студентів:

·  Записати аналітичний вираз за часовою діаграмою електричної величини, що змінюється за гармонічним законом і, навпаки, маючи аналітичний запис синусоїдного коливання, нарисувати часову діаграму.

·  Записати комплексну амплітуду синусоїдної напруги (струму, ЕРС).

·  Визначити ємнісний і індуктивний опори елементів кола за наданими параметрами (L,C) і частотою джерела, що живить коло.

·  Визначити комплексний опір ділянки кола синусоїдного струму.

·  Розрахувати миттєві значення струмів і напруг на ділянках кола синусоїдного струму символічним методом. Визначити покази амперметрів, вольтметрів і ватметрів, ввімкнених на ділянках кола.

·  Скласти баланс комплексних потужностей. Визначити активну, реактивну і повну потужності, які споживаються пасивною ділянкою електричного кола при заданих миттєвих значеннях струму і напруги на затискачах ділянки.

·  Побудувати векторну діаграму напруг, суміщену з векторною діаграмою струмів.

·  Записати комплексну вхідну чи передатну функцію кола. Побудувати амплітудно-частотну, фазочастотну та амплітудно-фазову характеристики передатної функції кола.

·  Проаналізувати коло в режимі резонансу напруг: за відомими параметрами елементів визначити резонансну частоту, діюче значення струму за відомим діючим значенням вхідної напруги; хвильовий опір, добротність контура.

·  Визначити частоту резонансу струмів на ділянці кола, що складається із паралельно ввімкнених віток з різнохарактерними опорами.

·  Визначити миттєве значення напруги на індуктивності, що має магнітний зв’язок з іншою індуктивністю.

·  Визначити значення активної потужності, яка передається через магнітне поле від однієї з магніто зв’язаних котушок до іншої.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3.

ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ в ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛАХ ЗІ ЗОСЕРЕДЖЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Тема 3.1. Перехідні процеси в лінійних колах.

v  МКР № 3. „Аналіз перехідних процесів у лінійних електричних колах зі зосередженими параметрами”.

Мета: перевірити уміння студентів:

·  Розрахувати сталу часу кола.

·  Визначити тривалість перехідного процесу у колі.

·  Визначити струм (напругу) у колі першого чи другого порядку після комутації класичним методом.

·  Визначити струм (напругу) у колі першого чи другого порядку після комутації операторним методом.

·  Визначити характер перехідного процесу у колі другого порядку і з’ясувати умови зміни характеру перехідного процесу у з коливального на аперіодичний і навпаки.

Підсумковий контроль планується у формі екзамену.

V. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

Навчання з кредитного модуля «Електротехніка» здійснюється на аудиторних заняттях (лекціях, практичних заняттях та заняттях лабораторного практикуму у спеціалізованих лабораторіях з науково-дослідними стендами і вимірювальними приладами та в комп’ютерних класах у віртуальних лабораторіях) та під час самостійної роботи при виконанні розрахунково-графічних робіт та індивідуальних завдань. На першій лекції в кожну академічну групу потрібно надати перелік основної та додаткової літератури, завдання для самостійної роботи та індивідуальні завдання, положення про рейтингову систему оцінювання з планом контрольних заходів, питання до екзамену (заліку) з переліком практичних умінь за кожним змістовим модулем.

Загальносвітовою тенденцією є перенесення акценту навчання на самостійну роботу студентів (СРС), що індивідуалізує навчальний процес, стимулює активність і самостійність роботи студентів у навчанні та підвищує їх особисту відповідальність за результати навчання. Щоб забезпечити якість і індивідуальний характер навчання студентів, планується застосування у навчальному процесі дистанційних курсів, зокрема, курсу „Електротехніка”, створеного кафедрою теоретичної електротехніки в рамках Пілотного проекту „Дистанційне навчання для підготовки бакалаврів за напрямом „Метрологія та вимірювальна техніка” згідно приказу Національного технічного університету України „КПІ” № 1-114 від 1.08.2005. Це важливо для студентів, які унаслідок своєї недостатньої підготовки або індивідуальних особливостей, не встигають засвоювати учбовий матеріал, розрахований на «середнього учня», у примусовому темпі його засвоєння, що має місце в учбових закладах. При цьому на першому занятті ті, хто навчаються, отримують логіни і паролі для доступу до дистанційних курсів і мають необмежений доступ до інформації, щодо змістового матеріалу, навчально-методичних матеріалів, завдань для розрахунково-графічних робіт, контрольних питань, поточних рейтингів, питань та умінь до іспиту та інших складових ДК.

Завдання на самостійну роботу передбачають самостійне виконання студентами певного обсягу робіт теоретичного та практичного характеру у відповідності зі змістом навчального матеріалу. Підґрунтям планування часу на самостійну роботу студентів є орієнтовні норми часу на виконання окремих робіт середнім студентом, які затверджені Методичною радою НТУУ „КПІ”:

·  опрацювання лекційного матеріалу, тобто вивчення матеріалу лекції за конспектами та рекомендованими підручниками – (0.3-0.5) години на лекцію;

·  підготовка до практичного заняття: – (0.5-0.75) години на 1 практичне заняття;

·  підготовка до лабораторного заняття: – (1-1.5) години на 1 заняття;

·  підготовка до модульної контрольної роботи: – (2-4) години;

·  виконання розрахунково-графічної чи графічної роботи : – (10-15) годин;

·  самостійне вивчення деяких питань курсу, що входять до програмного матеріалу, з написанням реферату: – (8-10) годин;

·  підготовка до екзамену: – 36 годин.

опрацювання лекційного матеріалу, тобто вивчення матеріалу лекції за конспектами та рекомендованими підручниками
підготовка до практичних занять
підготовка до лабораторних робіт
підготовка до модульної контрольної роботи
Виконання РГР
самостійне вивчення деяких питань курсу, що входять до програмного матеріалу (самостійне опрацьовування тео ретичного матеріалу (СОТМ))
підготовка до екзамену	36 год
Всього	117 год

Самостійна робота студентів контролюється на протязі всього семестру: здійснюється поопераційний контроль і накопичення рейтингових балів за різнобічну навчально-пізнавальну діяльність студентів з кредитного модуля «Електротехніка». Положення про рейтингову систему оцінювання (РСО) є додатком до робочої навчальної програми (Додаток Б).