Лекции по ТОЭ

Лекции по ТОЭ

Введение

1. Элементы электрических цепей.

2. Топология электрических цепей.

3. Переменный ток. Изображение синусоидальных переменных.

4. Элементы цепи синусоидального тока, векторные диаграммы и комплексные соотношения для них.

5. Основы символического метода расчета. Методы контурных токов и узловых потенциалов.

6. Основы матричных методов расчета электрических цепей.

7. Мощность в электрических цепях.

8. Резонансные явления в цепях синусоидального тока.

9. Векторные и топографические диаграммы. Преобразование линейных электрических цепей.

10. Анализ цепей с индуктивно связанными элементами.

11. Особенности составления матричных уравнений при наличии индуктивных связей и ветвей с идеальными источниками.

12. Методы расчета, основанные на свойствах линейных цепей.

13. Метод эквивалентного генератора. Теорема вариаций.

14. Пассивные четырехполюсники.

15. Электрические фильтры.

16. Трехфазные электрические цепи: основные понятия и схемы соединения.

17. Расчет трехфазных цепей.

18. Применение векторных диаграмм для анализа несимметричных режимов. Мощность в трехфазных цепях.

19. Метод симметричных составляющих.

20. Теорема об активном двухполюснике для симметричныхсоставляющих.

21. Вращающееся магнитное поле. Принцип действия асинхронного и синхронного двигателей.

22. Линейные электрические цепи при несинусоидальных периодических токах.

23. Резонансные явления в цепях несинусоидального тока. Высшие гармоники в трехфазных цепях.

24. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Классический метод расчета переходных процессов.

25. Методика и примеры расчета переходных процессов классическим методом.

26. Определение постоянной времени. Переходные процессы в R-L-C-цепи.

27. Операторный метод расчета переходных процессов.

28. Последовательность расчета переходных процессов операторным методом. Формулы включения. Переходные проводимость и функция по напряжению.

29. Интеграл Дюамеля. Метод переменных состояния.

30. Нелинейные цепи постоянного тока. Графические методы расчета.

31. Расчет нелинейных цепей методом эквивалентного генератора. Аналитические и итерационные методы расчета цепей постоянного тока.

32. Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках.

33. Общая характеристика задач и методов расчета магнитных цепей.

34. Особенности нелинейных цепей переменного тока. Графический метод расчета с использованием характеристик для мгновенных значений.

35. Графические методы расчета с использованием характеристик по первым гармоникам и действующим значениям. Феррорезонанс. Аналитические методы расчета.

36. Метод кусочно-линейной аппроксимации. Метод гармонического баланса.

37. Понятие об эквивалентном эллипсе, заменяющем петлю гистерезиса. Потери в стали. Катушка и трансформатор с ферромагнитными сердечниками.

38. Переходные процессы в нелинейных цепях. Аналитические методы расчета.

39. Понятие о графических методах анализа переходных процессов в нелинейных цепях. Методы переменных состояния и дискретных моделей.

40. Цепи с распределенными параметрами в стационарных режимах: основные понятия и определения.

41. Линия без искажений. Уравнения линии конечной длины. Определение параметров длинной линии. Линия без потерь. Стоячие волны.

42. Входное сопротивление длинной линии. Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами.

43. Сведение расчета переходных процессов в цепях с распределенными параметрами к нулевым начальным условиям. Правило удвоения волны.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра теоретических основ электротехники и электротехнологии

Доктор техн. наук, профессор А.Н. Голубев

Введение

Теоретические основы электротехники (ТОЭ) являются базовым общетехническим курсом для электротехнических и электроэнергетических специальностей вузов. Курс ТОЭ рассчитан на изучение в течение трех семестров и состоит из двух основных частей: теории цепей (два семестра) и теории электромагнитного поля (один семестр). Данный лекционный курс посвящен первой из указанных частей ТОЭ -теории линейных и нелинейных электрических и магнитных цепей. Содержание курса и последовательность изложения материала в нем в целом соответствуют программе дисциплины ТОЭ для электротехнических и электроэнергетических специальностей вузов.

Цель данного курса состоит в том, чтобы дать студентам достаточно полное представление об электрических и магнитных цепях и их составных элементах, их математических описаниях, основных методах анализа и расчета этих цепей в статических и динамических режимах работы, т.е. в создании научной базы для последующего изучения различных специальных электротехнических дисциплин.

Задачи курса заключаются в освоении теории физических явлений, положенных в основу создания и функционирования различных электротехнических устройств, а также в привитии практических навыков использования методов анализа и расчета электрических и магнитных цепей для решения широкого круга задач.

В результате изучения курса студент должен знать основные методы анализа и расчета установившихся процессов в линейных и нелинейных цепях с сосредоточенными параметрами, в линейных цепях несинусоидального тока, в линейных цепях с распределенными параметрами, основные методы анализа и расчета переходных процессов в указанных цепях и уметь применять их на практике.

Знания и навыки, полученные при изучении данного курса, являются базой для освоения таких дисциплин, как: математические основы теории автоматического управления, теория автоматического управления, электропривод, промышленная электроника, электроснабжение промышленных предприятий, переходные процессы в электрических системах, электрические измерения и т. д.

При изучении дисциплины предполагается, что студент имеет соответствующую математическую подготовку в области дифференциального и интегрального исчислений, линейной и нелинейной алгебры, комплексных чисел и тригонометрических функций, а также знаком с основными понятиями и законами электричества и магнетизма, рассматриваемыми в курсе физики.

Курс рассчитан на 86 лекционных часов и включает в себя следующие основные разделы:

-теория линейных цепей синусоидального и, как частный случай, постоянного тока;

-основы теории пассивных четырехполюсников и фильтров;

-трехфазные электрические цепи;

-линейные цепи при периодических несинусоидальных токах;

-переходные процессы в линейных электрических цепях;

-нелинейные электрические и магнитные цепи при постоянных и переменных токах и магнитных потоках в стационарных режимах;

-переходные процессы в нелинейных цепях;

-установившиеся и переходные процессы в цепях с распределенными параметрами.

При подготовке лекционного курса были использованы известные учебники, сборники и пособия [1…12], а также методические разработки кафедры ТОЭЭ ИГЭУ.

Рекомендуемая учебно-методическая литература по дисциплине:

1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

2. Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.

3. Теоретические основы электротехники. Учеб. для вузов. В трех т. Под общ. ред. К.М.Поливанова. Т.1. К.М.Поливанов. Линейные электрические цепи с сосредоточенными постоянными. М.:Энергия, 1972. –240с.

4. Теоретические основы электротехники. Учеб. для вузов. В трех т. Под общ. ред. К.М.Поливанова. Т.2. Жуховицкий Б.Я., Негневицкий И.Б. Линейные электрические цепи (продолжение). Нелинейные цепи. –М.: Энергия- 1972. –200с.

5. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи: Учеб. для электротехн. и радиотехн. спец. вузов. –3-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1990. –400 с.

6. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи: Учеб. для электротехн. спец. вузов. –2-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1986. –352 с.

7. Каплянский А.Е. и др. Теоретические основы электротехники. Изд. 2-е. Учеб. пособие для электротехнических и энергетических специальностей вузов. –М.: Высш. шк., 1972. -448 с.

8. Теоретические основы электротехники. Т. 1. Основы теории линейных цепей. Под ред. П.А. Ионкина. Учебник для электротехн. вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1976. –544 с.

9. Теоретические основы электротехники. Т. 2. Нелинейные цепи и основы теории электромагнитного поля. Под ред. П.А. Ионкина. Учебник для электротехн. вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1976. –383 с.

10. Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники: Учеб. пособие для вузов/ Под. ред. проф. П.А.Ионкина. –М.: Энергоиздат, 1982. –768 с.

11. Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники: Учеб. пособие для вузов/ Под. ред. проф. П.А.Ионкина. –М.: Энергоиздат,