«Теоретические основы электротехники» (стр. 1 )

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Электроэнергетический институт

	УТВЕРЖДАЮ
	Заведующий кафедрой «Электротехника, электроника и электромеханика» _______________ Власьевский С. В. подпись
	«_____» _______________ 2006г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины «Теоретические основы электротехники»

для специальности 190402 - Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте

Составил: , доцент, к. т.н.

Обсуждена на заседании кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика»

«____» _____________2006 г., протокол № ____

Одобрена на заседании методической комиссии института управления, автоматизации и телекоммуникаций

«____» _____________2006 г., протокол № ____

Председатель _________________ ________________________

(подпись) (Ф. И.О.)

2006 г.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая рабочая программа составлена на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования Министерства образования РФ от 01.01.2001 г., рег. № 000 тех/дс, по направлению подготовки дипломированного специалиста 190400 – «Системы обеспечения движения поездов».

Рабочая программа соответствует требованиям этого стандарта в части ОПД. Ф.03.01 «Теоретические основы электротехники» объемом 288 часов.

Состав дисциплины по стандарту:

физические основы электротехники; цепи постоянного тока; элементы электрической цепи; методы контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного генератора; матричные методы расчета цепей; цепи синусоидального тока, комплексный метод расчета; резонансные явления; трехфазные цепи; расчет цепей при периодических несинусондальных воздействиях; многополюсники; переходные процессы в линейных цепях; нелинейные электрические и магнитные цепи; цепи с распределенными параметрами; теория электромагнитного поля; электростатическое поле; стационарное электрическое поле; магнитное поле; аналитические и численные методы расчета электрических и магнитных полей; переменное электромагнитное поле; поверхностный эффект и эффект близости; электромагнитное экранирование.

1.Цель и задачи дисциплины

1.1 Цель преподавания дисциплины

Цель преподавания дисциплины "Теоретические основы электротехники" заключается в формировании у студентов стройной системы знаний и навыков для качественного анализа и количественного расчёта материальных электромагнитных процессов в электротехнических устройствах различных конструкций обобщенными методами. Эта цель достигается использованием диалектического метода, который, в применении к курсу ТОЭ, заключается в переходе от реальных электротехнических объектов и их параметров к схемам замещения и общим электромагнитным закономерностям, на основе которых производится решение практических задач, поставленных специальными дисциплинами.

1.2 Основные знания, приобретаемые студентами при изучении дисциплины

Изучению курса ТОЭ должна предшествовать глубокая математическая подготовка студентов и знание ими основных электромагнитных явлений из курса физики.

При изучении раздела курса ТОЭ "Линейные электрические цепи" студенты должны усвоить: элементы и параметры цепей; основные законы, теоремы и основанные на них методы расчёта стационарных режимов линейных цепей постоянного тока, переменных синусоидальных и несинусоидальных токов, многофазных цепей. Здесь же изучаются параметры, законы и методы расчета переходных процессов в линейных цепях.

В разделе "Нелинейные цепи" студенты должны усвоить характеристики и параметры нелинейных элементов, методы расчета нелинейных электрических и магнитных цепей, качественно новые явления в нелинейных цепях переменного тока по отношению к линейным цепям и применение этих явлений в технике.

В разделе "Электромагнитное поле" изучаются основные характеристики электрической и магнитной составляющей поля; законы, условия и методы расчета электростатических полей, электрических и магнитных полей постоянного тока, переменных электромагнитных полей.

1.3. Основные умения, приобретаемые студентом при изучении дисциплины

В результате изучения дисциплины ТОЭ студенты должны уметь:

-анализировать физические процессы в электрических цепях с целью выбора наиболее рационального метода расчета, выделять главные и второстепенные стороны задачи, правильно составить расчетную схему;

-применять при анализе и расчетах различные математические методы с привлечением ЭВМ и других технических средств (методы решения уравнений, функции комплексного переменного, методы гармонического анализа, операционное исчисление, векторный анализ и т. д.);

-поставить задачу эксперимента, подобрать электроизмерительную аппаратуру и провести его, обработать результаты, сделать выводы и уметь их использовать практически;

-анализировать работу электротехнических устройств с точки зрения энергетических процессов и выбирать оптимальные режимы работы для каждого конкретного случая;

-выбирать области применения различных методов теории цепей и поля в зависимости от целей расчета, грамотно делать допущения и учитывать их влияние на результаты расчетов.

2. Состав учебной дисциплины

2.1. Основные виды учебных занятий и формы самостоятельной работы

Учебные занятия проводятся в виде лекций, практических и лабораторных занятий. Самостоятельная работа студентов заключается в изучении конспекта лекций и соответствующих разделов учебников; расчете, оформлении и подготовке к защите лабораторных работ; расчете и оформлении расчетно-графических работ а так же в подготовке к сдаче зачета и экзамена. Объем отдельных видов учебной работы изучаемой дисциплины по семестрам представлен в таблице п.2.1.1.

2.1.1 Объем дисциплины ТОЭ по видам учебной работы

Вид учебной работы	На дисциплину	Семестр
3	4
Общий объем часов	288	149	139
Аудиторные занятия:	144	72	72
- Лекции	72	36	36
- Практические занятия	36	18	18
- Лабораторные занятия	36	18	18
Самостоятельная работа:	144	77	67
- Изучение конспекта лекций, практических занятий и учебников	48	24	24
- Подготовка к защите лабораторных работ	30	17	13
- Расчетно-графические работы	66	36	30
Вид итогового контроля	-	зачет	экзамен

2.2. Блочно-модульная схема дисциплины ТОЭ

Шифр модуля	Блоки (разделы) модулей дисциплины и объем аудиторных занятий
Номер и наименование блока	Лекции (Л)	Лабораторные (ЛР), практические (П) занятия	Расчетно-графические работы (РГР)
Наименование	час	Шифр	час	Шифр	час	Шифр
М1	М1.1. Линейные электрические цепи постоянного тока	26	Л1.1–Л1.6	12	ЛР1.1–ЛР1.4 П1.1-П1.3	8 6	РГР1.1
М1.2. Линейные электрические цепи синусоидального тока	26	Л1.7–Л1.13	14	ЛР1.5–ЛР1.7 П1.4-П1.6	6 6	РГР1.2
М1.3. Линейные электрические цепи со взаимной индуктивностью	12	Л1.14–Л1.15	4	ЛР1.8–ЛР1.9 П1.7-П1.8	4 4
М1.4. Трехфазные цепи	8	Л1.16–Л1.18	6	П1.9	2	РГР1.3
М2	М2.5. Линейные цепи несинусоидального тока	8	Л2.1–Л2.2	4	ЛР2.1 П2.1	2 2	РГР2.1
М2.6. Нелинейные электрические цепи	10	Л2.3–Л2.5	6	ЛР2.2 П2.2	2 2
М2.7. Магнитные цепи при постоянных токах	10	Л2.6–Л2.7	4	ЛР2.3–ЛР2.4 П2.3	4 2
М2.8. Переходные процессы в электрических цепях	14	Л2.8–Л2.11	8	ЛР2.5 П2.4-П2.5	2 4	РГР2.2
М2.9. Многополюсники и цепи с распределенными параметрами	4	Л2.12–Л2.13	4
М2.10. Электромагнитное поле	26	Л2.14–Л2.18	10	ЛР2.6-ЛР2.9 П2.6-П2.9	8 8	РГР2.3
Итого:	144		72		72

3. Тематическое содержание лекционного курса

Линейные электрические цепи постоянного тока

Л1.1. Содержание курса ТОЭ и его связь с другими дисциплинами. Предмет и метод курса ТОЭ. Электрическая цепь, ее параметры и элементы.

Л1.2. Законы Ома и Кирхгофа. Расчет разветвленных электрических цепей по законам Кирхгофа.

Л1.3. Метод узловых потенциалов. Потенциальная диаграмма. Метод контурных токов.

Л1.4. Метод наложения. Матричные методы расчета цепей.

Л1.5. Теорема об активном двухполюснике. Метод эквивалентного генератора. Баланс мощностей.

Л1.6. Передача энергии от активного двухполюсника к пассивному. Эквивалентные преобразования треугольника сопротивлений в звезду и обратно.

Линейные электрические цепи синусоидального тока

Л1.7. Синусоидальный ток и его характеристики. Действующее значение синусоидального тока. Представление синусоидальных функций времени векторами и комплексными числами. Векторная диаграмма.

Л1.8. Схема электрической цепи при переменных токах. Активное сопротивление, индуктивность и емкость. Синусоидальный ток в активном сопротивлении, индуктивности и емкости.

Л1.9. Треугольники напряжений и сопротивлений. Треугольники токов и проводимостей. Эквивалентные сопротивления и проводимости.

Л1.10. Законы Ома и Кирхгофа в символической форме. Символический метод расчета цепей синусоидального тока.

Л1.11. Энергия и мощность в цепи переменного тока. Мощность в активном сопротивлении, индуктивности и емкости. Мощность произвольного участка цепи синусоидального тока, баланс мощностей. Коэффициент мощности.

Л1.12. Резонансные явления в цепях синусоидального тока. Резонанс напряжений, энергетические соотношения при резонансе. Частотная и резонансная характеристики. Добротность, полоса пропускания.

Л1.13. Резонанс токов. Резонанс в сложных разветвленных цепях

Линейные электрические цепи со взаимной индуктивностью

Л1.14. Явление взаимоиндукции. Взаимная индуктивность. Коэффициент магнитной связи. Одноименные зажимы индуктивно связанных катушек.

Л1.15. Расчет разветвленных цепей с индуктивно связанными элементами. Развязка индуктивных связей. Опытное определение взаимной индуктивности и одноименных зажимов.

Трехфазные цепи

Л1.16. Понятие о многофазных системах. Соединение генераторов и приемников в звезду и в треугольник. Соотношения между фазными и линейными напряжениями в симметричном режиме.

Л1.17. Напряжения и токи при соединении нагрузки в звезду и треугольник. Напряжение смещения нейтрали. Расчет симметричных и несимметричных трехфазных цепей.

Л1.18. Мощность трехфазной цепи. Преимущества трехфазных цепей перед однофазными.

Линейные цепи несинусоидального тока

Л2.1. Разложение периодической несинусоидальной функции в ряд Фурье. Среднее и действующее значение несинусоидального тока. Коэффициенты, характеризующие форму несинусоидальных токов.

Л2.2. Мощность несинусоидальных токов. Расчет цепей при несинусоидальных токах и ЭДС.

Нелинейные электрические цепи

Л2.3. Нелинейные элементы, их классификация и характеристики. Расчет цепей при последовательном, параллельном и смешанном соединении нелинейных элементов и постоянных токах и ЭДС.

Л2.4. Нелинейные элементы в цепях переменного тока как генераторы высших гармоник. Расчет нелинейных цепей переменного тока.

Л2.5. Резонансные явления в нелинейных цепях переменного тока.

Магнитные цепи при постоянных токах

Л2.6. Основные параметры и законы магнитных цепей. Основные допущения при расчетах магнитных цепей. Схема замещения магнитной цепи.

Л2.7. Расчет неразветвленных и разветвленных магнитных цепей. Прямая и обратная задача.