Для студентов каких направлений, семестров и программ дисциплина рекомендована:Любые направления подготовки
Пререквизиты:- Линейная алгебра - Средний
- Аналитическая геометрия - Средний
- Общая электротехника - Средний
Трудоемкость: 5 з.е.
Контактные часы: 88 ак. ч.
Часы на самостоятельную работу: 92 ак. ч.
Всего: 180 ак. ч.
Краткое описание дисциплины:Курс «Введение в теорию электрических цепей» познакомит студентов с важнейшими свойствами и характеристиками электрических цепей, основами расчета цепей постоянного тока, периодических режимов, индуктивно-связанных, четырехполюсных и трехфазных цепей. Обучающиеся научатся применять основные методы расчета для цепей постоянного и переменного тока линейных, нелинейных, двух и многополюсных цепей основными методами расчета. Обучающиеся овладеют базовыми методами анализа цепей постоянных и переменных токов, трехфазных токов.
Планируемые результаты обучения:- Ряд Фурье - Средний
- Резонанс - Средний
- Анализ цепей постоянного тока - Средний
- Электрические цепи при гармоническом воздействии - Средний
- Анализ цепей в частотной области - Средний
- Пассивные четырехполюсники - Средний
- Частотный спектр периодического колебания - Средний
- Спектральный метод анализа цепей - Средний
- Переходные процессы в линейных электрических цепях - Средний
- Электрические фильтры - Средний
- Синтез электрических цепей - Средний
Краткое содержание дисциплины:1. Введение
1.1. Введение, рекомендуемая литература.
1.2. Краткий исторический обзор и перспективы развития электротехники как науки.
1.3. Роль русских и зарубежных ученых в развитии электротехники
2. Основные законы, элементы и параметры электрических цепей
2.1. Основные законы, элементы и параметры электрических цепей.
2.2. Основные законы электротехники. Основные понятия и элементы электрической цепи.
2.3. Замещение физических устройств идеализированными элементами.
2.4. Понятие об источнике ЭДС и источнике тока. Закон Ома для участка цепи с ЭДС.
2.5. Распределение потенциала вдоль замкнутой цепи.
2.6. Энергетические соотношения в электрических цепях.
3. Преобразование цепей
3.1. Преобразование простейших цепей: последовательное, параллельное и смешанное соединение.
3.2. Преобразование трех сопротивлений, соединенных в треугольник в эквивалентную звезду и обратно.
3.3. Эквивалентность источников ЭДС и тока. Преобразование схем с двумя узлами.
4. Методы расчета сложных цепей постоянного тока
4.1. Понятие о графе электрической цепи: дерево, ветви, хорды графа.
4.2. Матрица контуров, матрица соединений. Законы Кирхгофа и их применение для расчета сложных цепей.
4.3. . Законы Кирхгофа в матричной форме. Методы контурных токов, узловых потенциалов, наложения эквивалентного генератора.
4.4. Входные и передаточные сопротивления и проводимости двухполюсника.
5. Нелинейные электрические цепи постоянного тока
5.1. Определение нелинейной цепи. Нелинейные элементы (НЭ) и их характеристики. Статистические и динамические характеристики НЭ.
5.2. Краткая характеристика методов расчета нелинейных электрических цепей.
5.3. Принцип аналитического метода расчета нелинейных цепей.
5.4. Графо-аналитический метод расчета цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединением НЭ.
6. Краткое введение в теорию электрических цепей переменного тока
6.1. Определение переменного тока и напряжения. Основные определения для синусоидальных величин.
6.2. Генерирование синусоидальных ЭДС. Действующее (среднеквадратичное) и среднее значения переменного тока.
7. Синусоидальные токи и напряжения
7.1. Изображение синусоидальных функций посредством векторов в комплексной форме.
7.2. Комплексная амплитуда и комплекс действующего значения. Изображение производных и интегралов комплексами.
7.3. Цепи синусоидального тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлением.
7.4. Последовательное соединение активного и реактивных сопротивлений. Закон Ома в комплексной форме.
7.5. Комплексное сопротивление. Векторная диаграмма, треугольники напряжений и сопротивлений.
7.6. Параллельное соединение активного и реактивного сопротивлений. Комплексная проводимость.
7.7. . Векторная диаграмма, треугольники токов и проводимости. Законы Кирхгофа в комплексной форме
7.8. Активная, реактивная, мгновенная и полная мощность в цепи синусоидального тока. Треугольник мощностей.
7.9. Определение мощности в комплексной форме. Понятие о повышении коэффициента мощности электрических систем.
7.10. Применение методов расчета линейных цепей постоянного тока в комплексной форме.
7.11. Топографические диаграммы. Матричная форма записи уравнений электрической цепи.
8. Резонансные явления в цепях переменного тока
8.1. Понятия о резонансе в электрической цепи. Резонанс напряжений.
8.2. Частотные характеристики последовательного контура. Добротность и полоса пропускания контура.
8.3. Резонанс токов. Частотные характеристики параллельного контура.
8.4. Резонанс при параллельном соединении активно-индуктивного и активно-емкостного сопротивлений.
8.5. Примеры резонансных явлений, встречающихся на практике.
9. Цепи со взаимоиндукцией
9.1. Основные определения индуктивно связанных цепей. Потоки и потокосцепления самоиндукции, взаимоиндукции и рассеяния.
9.2. Индуктивность и взаимоиндуктивность. Коэффициент связи. Направление ЭДС взаимоиндукции.
9.3. Последовательное соединение индуктивно связанных катушек.
9.4. Параллельное соединение индуктивно связанных катушек. Векторные диаграммы.
9.5. Развязывание индуктивных связей. Схемы замещения. Мощность, переносимая из одного контура в другой
10. Трехфазный ток
10.1. Понятие и основные определения многофазных систем. Симметричные и несимметричные системы.
10.2. Цепи трехфазного тока. Преимущества трехфазного тока
10.3. Значение трехфазного тока в промышленности и судовых установках. Получение трехфазного тока.
10.4. Соединение фаз генератора и нагрузки в звезду и треугольник. Фазные и линейные напряжения и токи.
10.5. Расчет симметричной и несимметричной трехфазной нагрузок при соединении в звезду и треугольник в заданных напряжениях генератора.
10.6. Расчет сложной трехфазной цепи. Мощность трехфазного тока.
11. Нелинейные цепи переменного тока
11.1. Общая характеристика нелинейных цепей. Особенности физических явлений, наблюдаемых в нелинейных цепях переменного тока.
11.2. Векторная диаграмма и схема замещения катушки с ферромагнитным сердечником. Феррорезонансы напряжения и тока.
12. Четырехполюсники
12.1. Основные уравнения пассивных четырехполюсников (ЧП).
12.2. Симметричный ЧП. Схемы, эквивалентные пассивному ЧП. Схемы соединения ЧП.
12.3. Метод холостого хода и короткого замыкания. Экспериментальное определение постоянных ЧП.
12.4. Понятие о передаточных функциях ЧП. Характеристические параметры ЧП.
12.5. Понятие об электрических фильтрах
Текущий контроль: Лабораторная работа, Практическая работа, Экзамен
Преподаватель:–
Семестр: 6