ВВЕДЕНИЕ
Уважаемые студенты! Вы начинаете изучать дисциплину
«Электротехника»
Преподаватель: заведующий кафедрой ТОЭ, д.т.н., профессор Алехин Владимир Александрович.
Дисциплина по государственным стандартам и учебным планам включает в себя:
Лекции – 36 часов; (было 102)
Практические занятия – 18 часов; (было 36)
Лабораторные занятия – 18 часов; (было 36).
Самостоятельная работа – выполнение курсовой работы и защита курсовой работы, оформление и защита лабораторных работ – примерно 70-80 часов (40%) от общего объема.
Содержание курса:
Линейные электрические цепи постоянного и переменного тока;
Переходные процессы;
Четырехполюсники;
Негармонические токи;
Трехфазные цепи;
Нелинейные электрические и магнитные цепи;
Электрические машины - генераторы и двигатели.
Что Вы должны изучить на кафедре тоэ:
Методы решения сложных электротехнических задач с использованием компьютерных программ расчета.
Компьютерное моделирование электронных схем с использованием программ: Electronics Workbench 5.12, MultiSim (8-10), новой программы Tina-8. Компьютерное моделирование – это виртуальная лаборатория на компьютерах. В компьютерном классе Вы набираете на компьютере схему электрической цепи и исследуете ее.
Исследовать реальные электрические цепи в реальной лаборатории на универсальных стендах МЭЛ. Это разработанная нами Миниатюрная электротехническая лаборатория. Последняя модификация МЭЛ-2 позволяет выполнять 22 лабораторные работы по электротехнике и электронике и успешно используется во многих вузах России.
Вы должны научиться быстро решать разнообразные простые задачи по всем темам. Такие задачи будут в билетах.
На кафедре есть СКБ, в котором разрабатываются и изготавливаются лабораторные стенды МЭЛ-2. Мы приглашаем на работу в СКБ тех студентов, кто хочет приобрести практический опыт работы с реальной электроникой. Нам нужны умелые руки и светлые головы.
Подробно о работе кафедры Вы можете узнать на сайте:
http://toe.fit.mirea.ru/ . Сайт TОЕ\index.html. На сайте есть содержание дисциплины и 50 наименований учебников и учебных пособий, выпущенных кафедрой.
Основные учебники:
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. -М.: Гардарики, 2006.
Миленина С.А. Теоретические основы электротехники. Установившиеся и переходные процессы в линейных электрических цепях. Учебное пособие. М.: МИРЭА, 327 с, 2007, 2010.
Лабораторный практикум будет проходить по учебному пособию:
Алехин В.А. Электротехника и электроника. Лабораторный практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории МЭЛ, компьютерного моделирования, Mathcad и LabVIEW. М.: МИРЭА, 2010.
Алехин В.А. Моделирование электрических цепей и электронных схем в среде «TINA-8». – М: МИРЭА, 2010 г., № 0986.
Алехин В.А. Линейные электрические цепи. Компьютерное моделирование в среде «TINA-8». – М: МИРЭА, 2011 г., № 1083.
Алехин В.А. Магнитно-связанные цепи. Переходные процессы. Компьютерное моделирование в среде «TINA-8». – М: МИРЭА, 2012 г., №------.
Курсовую работу Вы будете выполнять по учебному пособию:
Теоретические основы электротехники. Методические указания и контрольные задания по ТОЭ.-М.: Высшая школа, 2000. Под редакцией Бессонова Л.А.
Алехин В.А. Расчет электрических цепей в Mathcad. Методические указания по выполнению контрольных и курсовых работ на компьютерах. – М: МИРЭА, 2010 г., № 0986
Новая инструкция и методические указания по выполнению курсовой работы
2.5. Работа должна содержать следующие разделы (части):
- титульный лист;
- задание на выполнение Работы;
- основную часть;
- заключение (или выводы);
- список использованных источников;
Титульный лист Работы оформляется по установленному образцу, приведенному в приложении 1.
Типовая форма задания на курсовое проектирование (выполнение курсовой работы) приведена в приложении 2. При большом объеме пунктов 2 и 3 задания, их продолжение переносится на оборотную сторону листа задания.
Основная часть (рекомендуемый объем от 10 до 40 стр.) содержит по каждому заданию:
- конспект теоретических сведений, необходимых для выполнения задания;
- схемы расчетных цепей;
- расчетные формулы и результаты расчетов;
- графики, векторные диаграммы, другие графические материалы;
- программы компьютерных расчетов;
- схемы и результаты компьютерного моделирования;
- сравнение результатов, полученных разными методами;
- выводы о правильности расчетов.
В заключении (рекомендуемый объем 1-2 стр.) логически последовательно излагаются теоретические выводы и/или практические предложения, которые сформулировал студент в результате выполнения Работы.
Список использованных источников отражает степень охвата материала при рассмотрении поставленной задачи.
В приложения помещается вспомогательный материал (при его наличии).
3. Оформление работы
3.1. Работа представляется руководителю в сброшюрованном виде (в папке-скоросшивателе и т.д. (в виде исключения – листы, скрепленные степлером)).
3.2. Работа, как правило, представляется в отпечатанном виде. Допускается рукописный вариант, при этом, как правило, объем работы увеличивается.
3.3. Схемы электрических цепей должны быть выполнены аккуратно с использованием стандартных изображений компонентов, обозначений номиналов и электрических величин (токов, напряжений и т.п.).
3.4. Графики электрических процессов должны быть построены с соблюдением масштабов и обозначением переменных на осях.
3.5. Компьютерные программы, схемы и результаты моделирования можно копировать в текст, используя скриншоты.
Модульно-рейтинговая система учета текущей успеваемости
-До 8 недели студенты должны выполнить два расчетных задания, выполнить и защитить две лабораторные работы, выполнить контрольную работу.
- До 16 недели также – 2 расчета и 2 лабораторные работы. Мы учитываем дату сдачи заданий.
- Система подсчета баллов позволяет поощрить старательных студентов и наказать нерадивых.
- «Отличникам» делать дополнительные лабораторные работы и расчеты по учебным пособиям. Наиболее старательные студенты получают автоматическую пятерку на экзамене.
ЛЕКЦИЯ 1
Задачи курса «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»
Специалисты по робототехнике разрабатывают электронные и электромеханические устройства.
Основные понятия электротехники
Электрической цепью называют совокупность соединенных друг с другом источников электрической энергии и нагрузок, по которым может протекать электрический ток.
Электромагнитные процессы в электрических цепях можно описать с помощью понятий: электрический ток, электрическое напряжение, сопротивление, индуктивность, емкость.
Классификация электрических цепей:
Линейные (в которых все элементы имеют линейные вольт-амперные характеристики).
Нелинейные (в которых имеется хотя бы один нелинейный элемент).
С сосредоточенными параметрами – размеры элементов цепи считаются бесконечно малыми, проводники не имеют сопротивлений, электрическое и магнитное поля в конденсаторах и катушках сосредоточены в бесконечно малых объемах.
С распределёнными параметрами кабеля, объёмными резонаторами, волноводами.
Цепи с переменными параметрами: R(t), C(t), L(t).
Алфавит линейных электрических цепей
Идеальные пассивные элементы.
Сопротивление (резистор)
I,U – постоянный ток.
i,u – переменный ток и напряжение.
U=IR
R[Ом] – сопротивление;
1/R=G[Си] – проводимость;
I=UG
Вольтамперная характеристика (ВАХ) линейного резистора
Мощность, выделяемая в резисторе
[Вт]
Индуктивность
L [Гн] – индуктивность;
[Вб] – потокосцепление;
.
Е сли i =I = const, то uL=0 и индуктивность эквивалентна короткому замыканию.
Вебер-амперная характеристика
Индуктивность
Индуктивность накапливает магнитную энергию.
Мгновенная мощность в катушке индуктивности: [Вт].
Мгновенная магнитная энергия, запасенная в катушке индуктивности:
[Дж]
Ёмкость
, .
Если ,
то iC=0- холостой ход.
Кулон-вольтная характеристика
[Ф] - фарад
Емкость запасает электрическую энергию:
.
Пример.
Найти ток в цепи.
Найти магнитную энергию в индуктивности.
Найти электрическую энергию в емкости.
Найти мощность резисторе.
Ответы
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
I, А |
4 |
6 |
12 |
3 |
2 |
Wм, Дж |
4,5 |
18 |
36 |
9 |
12 |
Wэ, Дж |
64 |
48 |
72 |
144 |
36 |
P, Вт |
48 |
72 |
16 |
18 |
36 |
|
|
|
|
|
|
∑=13
Решение
4135