Программа курса тоэ-1

1.1. Свойства и методы расчета линейных электрических цепей при синусоидальных и постоянных напряжениях и токах

Электрическая цепь и ее элементы. Активные и пассивные двух­полюсники. Линейные и нелинейные элементы.

Основные интегральные величины и понятия электромагнитного поля, применяемые в теории электрических цепей.

Узлы и ветви электрической цепи. Законы Кирхгофа. Обобщенный закон Ома.

Источники энергии, их внешние характеристики. Представление реальных генераторов источниками тока и напряжения, их взаимные преобразования.

Закон сохранения энергии для электрической цепи. Мгновенная мощность и энергия.

Применение переменного тока в технике. Способы получения си­нусоидальных напряжений и токов.

Действующие значения гармонических величин.

Понятия, относящиеся к синусоидально изменяющимся величинам: фаза, начальная фаза, фазовый сдвиг, амплитуда, частота.

Комплексные величины, характеризующие установившиеся процес­сы в электрической цепи: комплексная амплитуда, комплекс действу­ющего значения, комплекс мгновенного значения.

Синусоидальный ток в отдельных элементах электрической цепи.

Активные, реактивные и полные сопротивления и проводимости пассивных двухполюсников в цепи синусоидального тока. Комплексное сопротивление и проводимость.

Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме.

Энергетические процессы в цепи переменного тока. Активная энергия и реактивная энергия. Измерение энергии.

Активная, реактивная и полная мощности в цепи синусоидально­го тока. Измерение активной мощности.

Коэффициент мощности. Понятие о некоторых способах его уве­личения.

Расчёт мощности в комплексной форме. Баланс мощностей.

Векторное изображение гармонических величин. Векторные диаг­раммы, основные правила их построения.

Потенциальная (топографическая) диаграмма.

Уравнения состояния электрических цепей по методу кон­турных токов. Последовательность расчета токов в ветвях цепи ука­занным методом.

Система уравнений по методу узловых потенциалов. Последова­тельность расчета токов в ветвях цепи данным методом.

Эквивалентные преобразования последовательно-параллельных электрических схем с источниками и без источников. Назначение указанных преобразований.

Преобразование соединения треугольником в эквивалентную звезду (и наоборот). Назначение указанных преобразований.

Метод наложения. Выражения для расче­та цепи методом наложения. Смысл входных и взаимных проводимостей.

Теорема об эквивалентном источнике (активном двухполюснике). Последовательность расчета цепи методом активного двухполюс­ника.

Принцип взаимности в линейной электрической цепи.

Теорема о компенсации.

Оценка влияния изменения параметров на режим работы цепи. (Теорема о взаимных приращениях токов и напряжений).

Понятие об индуктивно связанных элементах цепи (цепи с вза­имной индуктивностью). Разметка зажимов индуктивно связанных ка­тушек.

Методы расчета электрических цепей с взаимными индуктивностями.

Трансформатор без ферромагнитного сердечника (линейный или "воздушный"). Уравнения и векторная диаграмма трансформатора.

Идеальный трансформатор.

Особенности уравнения баланса мощностей в цепях с взаимными индуктивностями.

Резонанс при последовательном соединении элементов цепи. Ко­лебания энергии при резонансе. Частотные характеристики цепи и резонансные кривые.

Резонанс при параллельном соединении элементов цепи. Колеба­ния энергии при резонансе. Частотные характеристики цепи и резо­нансные кривые.

Резонансы в сложных цепях. Общие условия резонанса.

Частотные характеристики чисто реактивных двухполюсников.

Условие передачи максимальной мощности от активного двухпо­люсника к пассивному на постоянном токе.

Условие передачи максимальной мощности от активного двухпо­люсника к пассивному на переменном токе.

Передача анергии по двухпроводной линии постоянного тока. Экономичность высоких напряжений при передаче электроэнергии на дальше расстояния.

Понятие о падении и потере напряжения в линии переменного тока.

1.2. Четырехполюсники

Уравнения линейного пассивного четырехполюсника. Коэффициенты четырехполюсника, связь между ними и способы их определения.

Передаточная функция четырехполюсника, входное сопротивление при произвольной нагрузке, КПД.

Эквивалентные схемы четырехполюсника.

1.3. Понятие о матричных методах расчета электрических цепей

Граф электрической цепи и его подграфы: ветвь, узел, путь, контур, дерево, сечение. Проиллюстрировать все понятия на приме­ре.

Топологические матрицы графа: матрица соединений (узловая), матрица сечений, матрица контуров. Записать все указанные матрицы для конкретного графа.

Первый и второй законы Кирхгофа в матричной форме записи. Обобщенный закон Ома.

Соотношения между топологическими матрицами.

Уравнения состояния электрической цепи для узловых потенциа­лов в матричной форме.

Матричные уравнения электрической цепи с напряжениями ветвей дерева.

Матричные уравнения для контурных токов.

1.4. Многофазные цепи

Виды многофазных, систем. Симметрия и уравновешенность много­фазной системы.

Краткая история развития техники трехфазного тока. Преиму­щества трехфазных систем. Работы М.О. Доливо-Добровольского.

Трехфазный симметричный генератор.

Соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями при симметрии и несимметрии трехфазной системы, при соединении звездой и треугольником.

Расчет симметричных трехфазных цепей.

Расчет несимметричного режима трехфазной цепи при соединении фаз приемника звездой с нейтральным проводом в двух случаях:

а) нейтральный провод обладает сопротивлением;

б) сопротивление нейтрального провода равно нулю.

Расчет несимметричных режимов трехфазной цепи при соединении приемника звездой без нейтрального провода, полагая заданной:

а) систему фазных ЭДС;

б) систему линейных напряжений.

Случаи обрыва и короткого замыкания фаз нагруз­ки. Смещение нейтрали.

Расчет несимметричных режимов трехфазной цепи при соединении фаз приемника треугольником с различением двух случаев:

а) линейные провода обладают сопротивлениями;

б) сопротивления проводов равны нулю.

Случаи обрыва линейных и фазных проводов.

Простейшие фазоуказатели, их схемы и принцип работы.

Резонансные режимы в трехфазной цепи.

Мощности в трехфазной цепи.

Способы измерения мощности в трехфазной цепи.

Вращающееся магнитное поле трехфазной и двухфазной систем неподвижных обмоток.

Принцип действия асинхронного и синхронного двигателей.

Основные понятия и уравнения метода симметричных составляю­щих.

Свойства токов и напряжений различных последовательностей при различных соединениях трехфазной цепи.

Сопротивления трехфазной цепи для токов различных последова­тельностей.

Применение метода симметричных составляющих для расчета не­симметричных коротких замыканий ("поперечная" несимметрия).

Применение метода симметричных составляющих для случая "про­дольной" несимметрии.

Выражение мощности трехфазной цепи через симметричные сос­тавляющие токов и напряжений.

1.5. Свойства и методы расчета линейных электрических цепей при несинусоидальных периодических напряжениях и токах

Несинусоидальные периодические напряжения и токи в технике. Представление их в виде ряда Фурье.

Действующие и средние значения несинусоидальных величин.

Коэффициенты, характеризующие форму несинусоидальных перио­дических кривых (коэффициенты амплитуды, формы, искажения, гармоник).

Метод расчета линейных электрических цепей с несинусоидальными источниками.

Влияние отдельных элементов цепи на форму кривой тока.

Мощность при несинусоидальных токах и напряжениях.

Особенности измерения негармонических токов и напряжений.

Резонансы в линейных электрических цепях при несинусоидаль­ных источниках.

Высшие гармоники в трехфазных цепях при различных схемах со­единения фаз генератора и приемника.

Порядок чередования фаз отдельных гармоник.

Несинусоидальные кривые с периодической огибающей. Биения и модуляция.