Методы расчета электрических и магнитных цепей

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА "АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ"

Курс: 3, Семестр: 5, Лекций: 15 часов

Лабораторные занятия: 30 часов

Рубежный контроль (количество): 2

СРС: 75 часов, СРСП (аудиторных): 15 часов, Всего аудиторных часов: 60, Всего внеаудиторных часов: 75

Трудоемкость: 135 часов

Экзамен: 5 семестр

Учебно-методический комплекс

По дисциплине "Электротехника"

Специальность 050724 - Технологические машины и оборудование

Методы расчета электрических и магнитных цепей

Джумабекова З.А.

АЛМАТЫ

2009



Предисловие

РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА Учебно-методической секцией при Карагандинском государственном техническом университете по специальности высшего профессионального образования "Технологические машины, безопасность жизнедеятельности, стандартизация"

УТВЕРЖДЕНА И ВВЕДЕНА В ДЕЙСТВИЕ решением заседания Республиканского учебно-методического совета высшего и послевузовского образования от 22 июня 2006 г.

ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ

4 Типовая учебная программа разработана в соответствии с государственным общеобязательным стандартом образования ГОСО РК 3.08.350 - 2006, утвержденным приказом Министерства образования и науки Республики Казахстан № 779 от 23.12. 2005г по специальности 050724 - "Технологические машины и оборудование" (по отраслям)

5 Программа рекомендована к изданию Республиканским учебнометодическим Советом высшего и послевузовского образования

Пояснительная записка

Целью изучения дисциплины "Электротехника" является электротехническая подготовка студентов, которая будет служить базой при изучении специальных дисциплин.

Перечень дисциплин, предшествующих изучению данной дисциплины:

- высшая математика, физика.

Перечень смежных дисциплин:

- электропривод горных машин и оборудования, электрооборудование и

электроснабжение горных предприятий.

Ключевые компетенции бакалавра по специальности 050724 - "Технологические машины и оборудование (по отраслям)" при изучении дисциплины "Электротехника"

выпускник должен:

знать:

о физических процессах, имеющих место в электрических и магнитных цепях;

методы расчета электрических и магнитных цепей;

общие принципы работы электрических машин и электроизмерительных приборов;

- назначение и выполняемые функции основных узлов современного

электрооборудования;

уметь:

читать электрические схемы;

применять методы расчета электрических схем; иметь навыки:

составления и сборки схем электрических цепей;

работы с электроизмерительными приборами;

быть компетентным:

в вопросах анализа электрических и магнитных цепей с применением основных законов электротехники;

в вопросах эксплуатации электротехнического оборудования.



Содержание

Введение

1. Линейные электрические цепи постоянного тока

1.1 Электрические цепи однофазного синусоидального тока

1.2 Трехфазные цепи

2. Линейные электрические цепи несинусоидального тока

2.1 Переходные процессы в линейных электрических цепях

2.2 Нелинейные электрические цепи

3. Магнитные цепи. Катушка с магнитопроводом в цепи переменного тока

4. Измерения электрических и неэлектрических величин

5. Трансформаторы

6. Трехфазные асинхронные двигатели

6.1 Электрические машины постоянного тока

6.2 Синхронные машины

7. Аппаратура управления и защита электрических установок

7.1 Основы электропривода и электроснабжения промышленных предприятий

7.2 Примерный перечень тем практических занятий

Рекомендуемая литература



Введение

Определение и содержание: линейные электрические цепи постоянного и синусоидального тока; электрические цепи несинусоидального тока; нелинейные электрические токи; измерения электрических и неэлектрических величин; электрические машины; основы электропривода и электроснабжения.

История развития электротехники как науки: трактат У. Гильберта "О магните, магнитных телах и большом магните - Земле (16 в.)"; теория электрических явлений, разработанная Б. Франклином; законы Кулона, Ома, Кирхгофа (18 в.); открытие Эрстеда; работы Дж. Максвелла; основы электронной теории вещества (19-20 в.); широкое использование электрических и магнитных явлений в технике (П.Л. Шиллинг, С. Морзе, П.П. Яблочков, Б.С. Якоби, М.О. Доли-во-Добровольский, А.С. Попов).



1. Линейные электрические цепи постоянного тока

Определение электрической цепи. Источники электрической энергии постоянного тока. Понятия ЭДС, напряжения, тока, сопротивления; их условные буквенные обозначения и наименования в международной системе единиц (СИ). Понятие электрической схемы. Условные графические обозначения ЭДС, напряжения, тока. Вольтамперная характеристика сопротивления. Линейные сопротивления. Линейная электрическая цепь постоянного тока. Анализ электрического состояния цепи постоянного тока с одним источником ЭДС. Виды соединений сопротивлений: последовательное, параллельное, смешанное. Закон Ома для участка электрической цепи, содержащего и не содержащего источник ЭДС. Потенциальная диаграмма. Баланс мощностей.

Анализ электрического состояния цепи постоянного тока с несколькими источниками ЭДС. Понятие узла, ветви, контура. Законы Кирхгофа. Непосредственное применение их для расчета электрической цепи. Метод контурных токов. Метод двух узлов.

1.1 Электрические цепи однофазного синусоидального тока

Получение синусоидальной ЭДС. Основные величины, характеризующие синусоидально изменяющуюся функцию. Действующее значение. Изображение синусоидально изменяющихся величин векторами на комплексной плоскости и комплексными числами. Комплексная амплитуда. Комплекс действующего значения. Активное сопротивление, индуктивность, емкость в цепи синусоидального тока. Последовательное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости. Закон Ома в комплексной форме записи. Резонанс напряжений. Топографическая диаграмма. Параллельное соединение активного сопротивления, индуктивности, емкости. Законы Кирхгофа в комплексной форме. Резонанс токов. Активная, реактивная и полная мощности. Выражение мощности в комплексной форме записи.

1.2 Трехфазные цепи

Трехфазная система ЭДС, принцип ее получения. Трехфазная цепь. Способы соединения обмоток источника и приемника. Схемы соединения трехфазного генератора с трехфазной нагрузкой. Линейные и фазные напряжения, токи. Расчет трехфазных цепей: звезда-звезда с нулевым проводом и без нулевого провода; звезда-треугольник. Мощности трехфазной цепи. Измерение активной и реактивной мощности трехфазной цепи.



2. Линейные электрические цепи несинусоидального тока

Периодические несинусоидальные линейные электрические цепи

Причины возникновения периодических несинусоидальных токов в электрических цепях. Несинусоидальные э.д.с, напряжения и токи. Разложение периодических несинусоидальных функций на гармонические составляющие. Максимальные, действующие и средние значения несинусоидальных периодических э.д.с, напряжений и токов. Амплитудно-частотные и фазо-частотные спектры. Мощность цепи несинусоидального тока.

2.1 Переходные процессы в линейных электрических цепях

Переходные процессы в линейных электрических цепях

Определение. Два закона коммутации. Общие принципы анализа переходных процессов: переходный, принужденный и свободный режимы. Включение Я, С и Я, Ь на постоянное напряжение.

2.2 Нелинейные электрические цепи

Нелинейные электрические цепи постоянного тока с последовательным и параллельным соединением сопротивлений. Замена нелинейного сопротивления эквивалентным линейным сопротивлением и ЭДС.

Нелинейные электрические цепи переменного тока: основные преобразования, осуществляемые при помощи нелинейных электрических цепей; типы характеристик нелинейных сопротивлений; общая характеристика методов анализа и расчета нелинейных электрических цепей переменного тока.



3. Магнитные цепи. Катушка с магнитопроводом в цепи переменного тока

Определения. Основные величины, характеризующие магнитное поле. Элементы теории ферромагнетизма. Закон полного тока. Магнитодвижущая сила. Магнитное напряжение. Вебер-амперные характеристики. Магнитное сопротивление и магнитная проводимость. Закон Ома. Законы Кирхгофа.

Магнитная цепь с постоянной э.д.с: расчет магнитодвижущей силы не-разветвленной магнитной цепи по заданному потоку; расчет потока в неразветв-ленной магнитной цепи по заданной магнитодвижущей силе.

Катушка с магнитопроводом в цепи переменного тока: физические явления, имеющие место в магнитной цепи; идеализированная магнитная цепь; законы изменения во времени и форме кривых э.д.с, магнитного потока и тока; эквивалентный ток; векторная диаграмма и схема замещения идеализированной ббмотки; параметры схемы замещения; схема замещения и векторная диаграмма реальной обмотки с ферромагнитным сердечником.



4. Измерения электрических и неэлектрических величин

Системы электроизмерительных приборов. Погрешности измерений. Условные обозначения приборов. Измерение тока, напряжения мощности в электрических цепях. Измерение сопротивлений. Электрические измерения неэлектрических величин.



5. Трансформаторы

Назначение. Устройство. Принцип действия. Опыты холостого хода и короткого замыкания. Схемы замещения. Векторные диаграммы. Расчет параметров схем замещения и потерь. Нагрузочный режим и внешняя характеристика.



6. Трехфазные асинхронные двигатели

Устройство. Принцип действия. Получение вращающегося магнитного поля. Скольжение. Схема замещения. Момент, развиваемый двигателем. Механическая характеристика. Пуск. Регулирование скорости.

6.1 Электрические машины постоянного тока

Основные конструктивные части. Принцип действия. Генераторный и двигательный режимы. Способы возбуждения. Внешние характеристики генератора постоянного тока. Механические характеристики двигателя постоянного тока. Пуск. Регулирование скорости. Тормозные режимы. Область применения машин постоянного тока.

6.2 Синхронные машины

Основные конструктивные части. Принцип действия. Генераторный и двигательный режимы. Основные характеристики синхронного генератора. Пуск синхронного двигателя. Область применения синхронных машин.



7. Аппаратура управления и защита электрических установок

Общие сведения. Автоматические воздушные выключатели. Реле и релейная защита. Контакторы. Магнитные пускатели.

7.1 Основы электропривода и электроснабжения промышленных предприятий

Определение. Расчет мощности двигателя. Выбор двигателя по каталогу. Аппаратура автоматического управления и защита электрических установок. Простейшие схемы управления электроприводами. Назначение электроснабжения. Схемы электроснабжения промышленного района, промышленного предприятия. Внутрицеховое электроснабжение. Выбор сечения проводов.

7.2 Примерный перечень тем практических занятий

Анализ электрического состояния цепи постоянного тока с одним источником э.д.с.

Анализ электрического состояния цепей постоянного тока с несколькими источниками э.д.с.

Анализ простейшей нелинейной электрической цепи постоянного тока

Анализ неразветвленной электрической цепи синусоидального тока

Анализ разветвленной электрической цепи синусоидального тока

Трехфазная четырехпроводная электрическая цепь, соединенная по схеме звезда-звезда с симметричной и несимметричной нагрузками

Трехфазная трехпроводная электрическая цепь, соединенная по схеме звезда-звезда с симметричной и несимметричной нагрузками

Трехфазная электрическая цепь, соединенная по схеме звезда - треугольник с симметричной и несимметричной нагрузками

Анализ переходных процессов в простейших линейных электрических цепях электрооборудование схема электротехника

Периодические несинусоидальные линейные электрические цепи

Анализ магнитной цепи с постоянной намагничивающей силой

Анализ магнитной цепи с переменной намагничивающей силой

Выбор электродвигателей при разных режимах работы электропривода

Выбор сечения кабелей и провода



Рекомендуемая литература

Основная литература

Электротехника / Под ред. В.Г. Герасимова - М.: Высшая школа, 1985.

Касаткин В.С., Немцов М.В., Электротехника - М.: АСАБЕМІА, 2005.

Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника.- М.: Высшая школа, 2004.

Сборник задач по электротеРазмещено на Allbest.ruхнике и основам электроники / Под ред. В.Г. Герасимова. М: Высшая школа, 1987.

Электротехника: Программированное учебное пособие / Под ред. В.Г. Герасимова. М: Высшая школа, 1983.

Липатов Д.Н. Вопросы и задачи по электротехнике для программировано го обучения. М.: Энергия, 1977.

Дополнительная литература

Кузовкин В.А. Электротехника. Основы теории с практическим применении ем.-М.:2004

Новиков П.Н. и др. Задачник по электротехнике. -М.: 2004

Сборник задач по электротехнике/Под ред. Пантюшина В. С.-М: Высшая

школа. 1987 г.

Размещено на Allbest.ru

...