Вопросы по ТОЭ к экзамену

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

(для студентов ускоренной формы обучения)

Первый семестр

Вопросы к зачету

1. Введение.

Электрическая энергия, её особенности и области применения. Роль электротехники в развитии автоматизации современных производственных процессов. Значение электротехники для специальности. Связь со специальными дисциплинами.

2. Линейные электрические цепи постоянного тока.

1.1.2.1.Электрическая цепь и её основные элементы (источники электрической энергии постоянного тока, приемники постоянного тока, коммутационная, защитная, измерительная аппаратура, проводники электрического тока).

1.1.2.2.Изображение основных элементов электрической цепи на схемах. Понятие о схемах замещения. Основные параметры и характеристики источников и приемников электрической энергии постоянного тока. Узел, ветвь и контур электрической цепи. Основные законы электрических цепей. Распределение потенциала вдоль неразветвленной электрической цепи.

1.1.2.3.Потенциальная диаграмма. Баланс мощностей в электрической цепи.

Методы расчета электрических цепей постоянного тока:

1.1.2.4.метод эквивалентных преобразований,

1.1.2.5.метод непосредственного применения законов Кирхгофа,

1.1.2.6.метод контурных токов,

1.1.2.7.метод наложения,

1.1.2.8.метод узловых напряжений,

1.1.2.9.метод эквивалентного источника напряжения (метод эквивалентного генератора).

1.1.2.10.Входные и взаимные проводимости ветвей. Свойство взаимности электрических цепей.

1.1.2.11.Передача энергии по линии электропередач постоянного тока.

3. Линейные электрические цепи однофазного синусоидального

напряжения.

1.1.3.1.Особенности электромагнитных процессов в электрических устройствах переменного напряжения. Понятие об источниках электрической энергии переменного напряжения.

1.1.3.2.Основные параметры функций, изменяющихся во времени по синусоидальному закону.

1.1.3.3.Резистивный элемент в цепи однофазного синусоидального напряжения и его параметры. Временные графики и векторные диаграммы.

1.1.3.4.Индуктивный элемент в цепи однофазного синусоидального напряжения и его параметры. Временные графики и векторные диаграммы.

1.1.3.5.Емкостной элемент в цепи однофазного синусоидального напряжения и его параметры. Временные графики и векторные диаграммы.

1.1.3.6.Законы Ома и Кирхгофа для цепей синусоидального напряжения.

1.1.3.7.Эквивалентные параметры пассивного двухполюсника.

1.1.3.8.Активная, реактивная и полная мощности.

1.1.3.9.Коэффициент мощности и его технико-экономическое значение.

Резонансные явления в электрических цепях синусоидального напряжения.

1.1.3.10.Резонанс напряжений.

1.1.3.11.Резонанс токов.

1.1.3.12.Частотные характеристики электрических цепей с последовательным и параллельным соединением элементов.

1.1.3.13.Повышение коэффициента мощности. Виды компенсирующих устройств.

1.1.3.14.Методы анализа электрических цепей синусоидального напряжения при смешанном включении элементов.

1.1.3.15.Комплексная плоскость. Изображение синусоидальных функций времени векторами на комплексной плоскости. Комплексная амплитуда и комплексное действующее значение синусоидальных величин. Комплексная проводимость, комплексное сопротивление, комплексный ток, напряжение, ЭДС, комплексная полная мощность.

1.1.3.16Символический метод расчета цепей однофазного синусоидального напряжения.

1.1.3.17.Цепи однофазного синусоидального напряжения с взаимной индуктивностью. Коэффициент связи, взаимная индуктивность. Основной магнитный поток, поток рассеивания. Электродвижущая сила взаимной индукции.

1.1.3.18.Последовательное и параллельное соединения индуктивно связанных элементов.

1.1.3.19Расчет разветвленных электрических цепей при наличии взаимной индуктивности.

1.1.3.20.Энергия индуктивно связанных обмоток.

1.1.3.21.Трансформатор без стального сердечника.

1.1.4. Электрические цепи трехфазного синусоидального напряжения.

1.1.4.1.Трехфазные электрические цепи синусоидального напряжения и их основные элементы. Преимущества трехфазных электрических цепей по сравнению с электрическими цепями постоянного напряжения и однофазного синусоидального напряжения.

1.1.4.2.Устройство и принцип действия трехфазного синхронного генератора, получение с его помощью трехфазной системы ЭДС и напряжений. Изображение трехфазных систем ЭДС и напряжений временными графиками и векторами на декартовой и комплексной плоскостях.

1.1.4.3.Соединение фаз трехфазного источника по схеме «звезда» Нейтраль источника. Фазное и линейное напряжения, фазный и линейный токи.

1.1.4.4.Соединение фаз трехфазного источника по схеме «треугольник».

1.1.4.5.Подключение однофазных, двухфазных и трехфазных потребителей электрической энергии к трехфазной электрической цепи.

1.1.4.6.Способы соединения фаз трехфазных потребителей электрической энергии.

1.1.4.7.Нейтраль потребителя.

1.1.4.8.Симметричные и несимметричные режимы работы трехфазных электрических цепей синусоидального напряжения.

1.1.4.9.Расчет симметричного режима работы трехфазных электрических цепей.

1.1.4.10.Расчет несимметричного режима работы трехфазных электрических цепей.

1.1.4.11.Нейтральный провод, его роль в симметрировании системы фазных напряжений потребителей.

1.1.4.12.Режимы работы нейтрали.

1.1.4.13.Мощность генерирующих и приемных устройств в трехфазных электрических цепях переменного напряжения.

1.1.4.14.Получение вращающегося магнитного поля в электромеханических устройствах трехфазного переменного напряжения. Трехфазный асинхронный двигатель.

Второй семестр

(Вопросы к экзамену по всему материалу за два семестра)

2.1.5. Метод симметричных составляющих.

2.1.5.1. Представление трехфазной несимметричной системы электрических и магнитных величин совокупностью симметричных трехфазных систем прямой, обратной и нулевой последовательностей. Расчет симметричных составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей по известным параметрам несимметричной трехфазной системы величин.

2.1.5.2. Решение обратной задачи: определение несимметричной трехфазной системы величин по известным параметрам симметричных систем прямой, обратной и нулевой последовательностей. Сопротивления прямой, обратной и нулевых последовательностей.

2.1.5.3. Схемы замещения электрической цепи для расчета симметричных составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей. Расчет несимметричных режимов в трехфазных цепях методом симметричных составляющих.

2.1.6. Электрические цепи периодических несинусоидальных напряжений и токов.

2.1.6.1. Несинусоидальные ЭДС, напряжения и токи. Разложение периодической несинусоидальной функции в тригонометрический ряд. Максимальные, действующие и средние значения несинусоидальных периодических ЭДС, напряжений, токов. Коэффициенты, характеризующие форму несинусоидальных периодических кривых.

2.1.6.2. Несинусоидальные кривые с периодической огибающей. Расчет цепей с несинусоидальными периодическими ЭДС, напряжениями и токами.

2.1.7. Частотные электрические фильтры.

2.1.7.1. Электрические фильтры. Низкочастотные фильтры.

2.1.7.2. Высокочастотные фильтры. Полосовые фильтры. Заграждающие фильтры.

2.1.8. Переходные процессы в линейных электрических цепях и методы их расчета.

2.1.8.1. Классический метод расчета переходных процессов в электрических цепях с сосредоточенными параметрами. Возникновение переходных процессов и законы коммутации. Переходный, принужденный и свободный режимы.

2.1.8.2 Переходные процессы в цепи r, L. Подключение цепи r, L к источнику постоянного напряжения.

2.1.8.3. Короткое замыкание цепи r, L.

2.1.8.4. Подключение цепи r, L к источнику синусоидального напряжения.

2.1.8.5. Отключение цепи r, L от источника постоянного напряжения.

2.1.8.6. Переходный процесс в цепи r,С. Включение цепи r,С. на постоянное напряжение.

2.1.8.7. Генератор релаксационных колебаний.

2.1.8.8. Переходные процессы в неразветвленной цепи r, L, С. при включении к источнику постоянного напряжения.

2.1.8.9. Переходные процессы в цепи r, L, с при подключении к источнику синусоидального напряжения. Понятие о биении амплитуды колебаний.

2.1.8.10. Общая методика расчета переходных процессов классическим методом.

2.1.8.11. Операторный метод расчета переходных процессов в электрических цепях с сосредоточенными параметрами. Основные положения опера горного метода.

2.1.8.12. Лапласовы изображения простейших функций. Лапласовы изображения производной и интеграла функции. Теорема разложения.

2.1.8.13. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Эквивалентные операторные схемы.

2.1.8.14. Формула (интеграл) Дюамеля.

2.1.8.15. Простейшие электрические дифференцирующие и интегрирующие устройства.

2.1.9. Понятие об электрических цепях с распределенными параметрами.

2.1.9.1.Первичные параметры линии. Дифференциальные уравнения однородной линии. Установившийся синусоидальный режим в однородной линии.

2.1.9.2. Переходные режимы работы электрических цепей с распределенными параметрами.

2.1.10. Четырехполюсник и его основные уравнения.

2.1.10.1 Понятие четырехполюсника. Уравнения четырехполюсника в форме A,Y,Z.

2.1.10.2 Параметры холостого хода и короткого замыкания четырехполюсника. Схемы замещения четырехполюсника.

2.1.11. Нелинейные электрические цепи.

2.1.11.1 Нелинейные электрические цепи постоянного тока.

2.1.11.2. Графоаналитический и аналитический методы анализа нелинейных электрических цепей.

2.1.11.3 Параметрический стабилизатор напряжения.

2.1.12. Магнитные цепи и электромагнитные устройства.

2.1.12.1 Электромагнитные устройства и их магнитные цепи. Классификация магнитных цепей.

2.1.12.2. Ферромагнитные материалы и их характеристики.

2.1.13. Магнитные цепи с постоянной МДС.

2.1.13.1 Применение закона полного тока для расчета однородных и неоднородных магнитных цепей. Аналогия методов анализа магнитных и электрических цепей.

2.1.13.2 Понятие о магнитных цепях с постоянными магнитами.

2.1.13.3 Электромагнитные устройства: подъемные электромагниты, контакторы, реле. Их устройство и область применения.

2.1.13.4. Тяговое усилие электромагнита постоянного тока.

2.1.14. Магнитные цепи с переменной МДС.

2.1.14.1 Особенности электромагнитных процессов в катушке с магнитопроводом при переменных магнитодвижущих силах.

2.1.14.2 Анализ электромагнитного состояния катушки с ферромагнитным сердечником (уравнения электрического состояния, векторная диаграмма, схема замещения).

2.1.14.3 Устройство и области применения электромагнитных устройств переменного тока: дроссели, контакторы, реле и трансформаторных подстанций.

2.1.15. Магнитные цепи с переменной и постоянной МДС.

2.1.15.1. Дифференциальная индуктивность и её регулирование за счет изменения степени насыщения стали магнитопровода.

2.1.15.2. Магнитный усилитель.

2.1.16. Электромагнитное поле и его основные уравнения.

2.1.16.1. Электромагнитное поле как появление единого электромагнитного процесса. Развитие учения о поле. Области применения теории электромагнитного поля в современной электротехнике. Электромагнитное поле и его уравнения в интегральной форме.

2.1.16.2. Закон полного тока в дифференциальной форме — первое уравнение Максвелла. Закон электромагнитной индукции в дифференциальной форме - второе уравнение Максвелла.

2.1.16.3. Теорема Гаусса и постулат Максвелла в дифференциальной форме.

2.1.16.4. Выражение в дифференциальной форме принципов непрерывности магнитного потока и непрерывности электрического тока. Теорема Остроградского. Теорема Стокса.

2.1.16.5. Полная система уравнений электромагнитного поля. Электростатическое поле и поле постоянных токов как частный случай электромагнитного поля.

Примечание. Содержание дисциплины ТОЭ соответствует программе для студентов дневной формы обучения.

Составил:

Профессор кафедры ЭТ и ЭМ В.В. Тиунов

6