Электротехника

Представлены лабораторные и курсовая работы по теме курса, список рекомендованной литературы. Пособие окажет помощь в изучении дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация», а также при выполнении лабораторных и курсовой работ (включены задания и методические указания) по данной дисциплине.

Настоящая книга является пятой частью очерков, продолжающей публикацию серии статей по истории отечественной теплоэнергетики. Очерк посвящается 140-летию начала электрического освещения Невского проспекта. В период с 1883 по 1899 год в Санкт-Петербурге работали первые центральные электростанции для освещения Невского проспекта и частных помещений в этом районе, созданные фирмами К. Ф. Сименса. История их появления и функционирования известна сегодня только в самых общих чертах. В то же время архивные документы позволяют узнать множество интересных подробностей. Восстановление подлинной истории этого процесса и является главной целью настоящей публикации.

Настоящая книга является четвертой частью очерков автора, продолжающей публикацию серии статей по истории российской теплоэнергетики. На основе изучения первоисточников рассмотрены технические и организационные подробности создания первой ТЭЦ в России на 3-й государственной электростанции Ленинграда. Очерчен круг участников этой работы и описаны объекты, обслуживаемые ТЭЦ (жилые дома, бани, Обуховская больница). Реализация проекта происходила под руководством инженера Гинтера Л. Л., его биография и конструкции включены в описание. В книге обсуждается дата рождения теплофикации, поскольку очерк выходит в преддверии 100-летия теплофикации в нашей стране.

В учебном пособии рассмотрены теоретические вопросы, применительно к читаемой дисциплине «Теория сигналов». В частности, рассмотрены вопросы, дающие понятие сигналов применительно к телекоммуникационным системам, рассмотрены различные подходы к построению моделей сигналов, спектральный и корреляционный анализ сигналов, дано понятие аналитических сигналов. В конце каждого раздела приведены вопросы для контроля знаний студентов.

Учебное издание содержит теоретический материал и задания для выполнения лабораторных работ, предназначено для самостоятельного изучения программного продукта САПР-АЛЬФА: «САПР-СЭ» студентами очной и заочной форм обучения направления 35.03.06 «Агроинженерия», профиль: «Электрооборудование и элек-тротехнологии». Методические указания содержат инструкции с последовательностью выполнения заданий, выполнение которых позволит обучающимся освоить основы конструирования в среде САПР-АЛЬФА.

В достаточно полной форме рассматриваются философские и математические основания, а также методологическое содержание и прикладные следствия закона оптимального построения техноценозов. Дается современное определение техники и технической реальности в онтологическом ряду реальностей: «неживаябиологическая-техническая-гипертехническая». Показывается ключевое эволюционное значение информации. Вводится критериальная система, на основе которой делается вывод о том, что техническая реальность в настоящее время является высшей формой организации материи окружающего мира. Излагается методология рангового анализа как важнейшего инструмента исследования, управления и оптимизации больших технических систем определенного класса, базирующегося на трех основаниях: технократическом подходе к окружающей реальности как третьей научной картине мира; понятии техноценоза; негауссовой математической статистике устойчивых безгранично делимых распределений. Обосновываются критерии и алгоритмы номенклатурной и параметрической оптимизации техноценозов. Формулируется закон оптимального построения техноценозов как прямое следствие применения начал термодинамики к объектам техноценологического типа. Дается математическое обоснование закона, а также следующая из него критериально-алгоритмическая система. Как прикладное следствие закона оптимального построения техноценозов обосновывается теоретически и раскрывается содержательно методика оптимального управления электропотреблением на системном уровне. Теоретически обосновывается этап интервального оценивания, опирающийся на свойства ципфовых распределений и позволяющий выявить объекты, аномально потребляющие электроэнергию. Раскрывается методология моделирования и оптимизации процессов электропотребления. Вводятся понятия тонких процедур рангового анализа: дифлекс-анализа (на этапе интервального оценивания), GZ-анализа (на этапе прогнозирования) и ASR-анализа (на этапе нормирования потребления ресурсов).

Книга «Простая электроника» – это проект преподавателей детского технического центра «Инженерка». На протяжении нескольких лет они ведут занятия по техническому творчеству для детей и за это время накопили большой опыт в объяснении ребятам сложных тем через создание простых и интересных поделок. На занятиях по электронике теория гораздо проще усваивается через практику. Создавая своими руками простые устройства, ребята лучше понимают работу используемых электронных компонентов, а делая корпуса для устройств,учатся работать с ручным инструментом, проводят первые расчёты, решают нестандартные задачи. На первых страницах книги вы познакомитесь с базовыми понятиями в электронике, узнаете, как правильно зачищать провода и паять. В книге три раздела: «Свет», «Звук» и «Движение». В каждом разделе устройства различаются уровнем сложности, от самых простых до более серьёзных. Описание содержит подробные инструкции с рисунками, перечень необходимых материалов и интересные факты по электронике. Кроме того, для каждого устройства, а их всего 40, есть QR-код, перейдя по которому, вы сможете посмотреть видео его работы.

Издание содержит теоретические сведения и методические указания к выполнению расчетной и экспериментальной частей лабораторных работ. Приведены схемы стенда для исследования защит, программа и порядок выполнения работ и контрольные вопросы.

Лабораторный практикум содержит материалы для подготовки и выполнения лабораторных работ, вопросы к зачету по лабораторным работам.

Лабораторный практикум содержит теоретические сведения и методические указания к выполнению расчетной и экспериментальной частей лабораторных работ. Приведены схемы стенда для исследования защит, программа и порядок выполнения работ и контрольные вопросы.

В 2015 году журнал «Релейная защита и автоматизация» был включен в «Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (далее – Перечень). В соответствие с распоряжением Минобрнауки России от 28 декабря 2018 г. № 90-р, на основании рекомендаций Высшей аттестационной комиссии при Минобрнауки России (далее – ВАК), с учетом заключений профильных экспертных советов ВАК, научная специальность и соответствующая ей отрасль науки, по которой журнал включен в Перечень ВАК: 05.14.02 – Электрические станции и электроэнергетические системы (технические науки). С 25.05.2022 журнал представлен в Перечне ВАК по специальностям: 2.4.2. – Электротехнические комплексы и системы (технические науки); 2.4.3. – Электроэнергетика (технические науки).

В учебном пособии рассматривается математическое описание частотного асинхронного электропривода, анализируется режим оптимального управления с обеспечением минимума тока статора, приводятся схемные решения с реализацией оптимальных режимов с помощью корректирующих средств.

В учебном пособии приведен порядок выполнения курсового и дипломного проектирования по направлению специальности «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования». Представлены необходимые для выполнения проектов справочные материалы.

Описано проектирование систем управления объектов мехатроники на примере систем наведения радиотехнических и оптических комплексов. Подробно рассмотрены вопросы структурного и функционального построения высокоточных систем управления с использованием принципа двухканального управления, а также их анализ и синтез с учетом различных помех и возмущающих воздействий. Приведены принципы и особенности построения и реализации систем управления, обусловленные цифровыми технологиями обработки информации.

На конкретных примерах рассмотрены особенности схемотехнического компьютерного моделирования типовых схем выпрямителей, сглаживающих фильтров, импульсных модуляторов, линейных и импульсных стабилизаторов постоянного напряжения, а также модуляционных источников электропитания в программных пакетах Micro-Cap и OrCAD PSpice. Приведены краткие теоретические сведения об источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также контрольные вопросы и задания для самостоятельной подготовки студентов.

Изложены основы аналоговой электроники. Рассмотрены базовые элементы электронных устройств: полупроводники, диоды, биполярные и полевые транзисторы. Даны основы усилительной техники на биполярных и полевых транзисторах, операционных усилителей, генераторов гармонических и импульсных сигналов, активных фильтров и вторичных источников питания.

Приведены методы анализа, выбора и расчета прецизионных механизмов микро- и наноперемещений с учетом их функционального назначения и заданных параметров движения исполнительных механизмов оборудования для микро- и нанотехнологий. Рассмотрены методы вибрационной защиты прецизионного оборудования, принципы разработки динамических моделей и алгоритм процесса управления прецизионными механизмами перемещений для обеспечения требуемых параметров. Определены основные параметры механизмов прецизионных перемещений.

Рассмотрен способ определения удельного заряда электрона методом магнетрона. Приведены принципы работы магнетрона. Дано описание устройства магнетрона начиная от испускания электронов из катода под действием термоэлектронной эмиссии. Рассмотрены виды траекторий электронов при различных значениях электрических и магнитных полей и их параметры. Описаны силы, действующие на заряд при его движении в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами темы «Лазеры. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом» по дисциплинам «Физика» и «Общая физика». Рассмотрены физические принципы и устройство лазеров, свойства и основные преимущества лазерного излучения. Приведены требования к изделиям конструкционной оптики. Представлены технологии лазерного скрайбирования, абляции и лазерного управляемого термораскалывания с одновременным притуплением кромок торцов.

Рассмотрены методика спектральных преобразований в алгоритмах имитации случайных процессов, а также математический аппарат спектральных преобразований и пример его использования на конкретных системах базисных функций.

Приведены указания к выполнению лабораторной работы. Для студентов, изучающих дисциплину «Информационно-телекоммуникационные сети».

Содержит методические указания к выполнению лабораторного практикума по курсу «Электропреобразовательные устройства радиоэлектронных средств». Четыре лабораторные работы охватывают основные разделы курса: неуправляемые выпрямители и сглаживающие фильтры, линейные и импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, импульсные модуляторы. Приведены краткие теоретические сведения, необходимые для выполнения лабораторных работ, описание лабораторного стенда, методика экспериментального исследования, требования к оформлению отчета, контрольные вопросы и задания для подготовки к защите.

Пособие предназначено для выполнения домашнего задания по курсу дисциплины «Устройства приема и преобразования сигналов». Отражены способы разработки структурных и функциональных схем радиоэлектронных систем и комплексов, а также построения принципиальных схем узлов радиоэлектронных устройств, созданные с помощью современных систем автоматического проектирования и пакетов прикладных программ.

Изложены общие сведения об устройствах импульсного электропитания и их месте в составе радиолокационных систем. Рассмотрены принципы работы, основные структуры и характеристики импульсных модуляторов, а также особенности их функционирования в составе радиолокационных передающих устройств. Приведено математическое описание электромагнитных процессов, имеющих место в устройствах импульсного электропитания, представлены схемотехнические решения и соответствующие им имитационные компьютерные модели, применяемые при построении современных и перспективных радиолокационных импульсных модуляторов. Даны примеры решения задач и задания для самостоятельной подготовки студентов. В основу пособия положены лекции, которые автор читает в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены методы построения, схемотехника и характеристики типовых функциональных устройств цифровой техники: ключей, мультивибраторов, триггеров, регистров, счетчиков, шифраторов, дешифраторов, аналого- цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Дана методика расчета отдельных узлов.

Содержится информация об организации и порядке проведения преддипломной практики, ее целях и задачах, правилах оформления отчета.

Предназначено для самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по курсу «Электрические измерения неэлектрических величин». Рассмотрены основы электрических измерений на примерах мостовых схем. Исследованы методы определения методической погрешности измерений, обусловленной влиянием измерительных приборов.

Рассмотрены оптические модели земной атмосферы в ультрафиолетовом, видимом, ближнем инфракрасном и среднем инфракрасном спектральных диапазонах. Описаны модели газовой, аэрозольной и турбулентной атмосфер. Приведены высотные профили коэффициентов поглощения земной атмосферы для разных сезонов и высотная оптическая модель континентального аэрозоля для ультрафиолетового (0,3471 мкм), видимого (0,53 мкм) и ближнего (1,06 мкм) инфракрасного спектральных диапазонов с оптическими характеристиками, определяющими энергетику монохроматического лазерного излучения при распространении в аэрозольной атмосфере.

Изложены основные теоретические сведения об операторной и комплексной передаточных функциях. Приведен пример расчета передаточной функции простейшего четырехполюсника, построены графики его амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик. Представлены схемы для экспериментального исследования частотных характеристик ряда простейших четырехполюсников. Описана последовательность проведения эксперимента. Даны методические указания к выполнению лабораторной работы.

Рассмотрены основы теории обнаружения сигналов, включающие классический подход и метод адаптивного обнаружения с постоянным уровнем ложных тревог (ПУЛТ-обнаружители). Даны алгоритмы расчета показателей обнаружения целей и различные варианты построения оптимальных обнаружителей.

Издание содержит материалы для освоения методов измерений характеристик устройств СВЧ и антенн, представленные в виде описания четырех лабораторных работ по дисциплине «Устройства СВЧ и антенны». Приведены формулы для расчета диаграмм направленности и основных характеристик рупорной и диэлектрической антенн, зеркальной антенны с моноимпульсным облучателем, фазированной антенной решетки и антенны с управляемой ферритовой линзой. Дано описание лабораторных установок для определения амплитудной диаграммы направленности антенны, коэффициента усиления антенны, элементов матрицы рассеяния ферритовых устройств СВЧ: вентиля, фазовращателя, Y-циркулятора.

Представлены лабораторные работы по практическому применению адаптивных алгоритмов для подавления активных помех методом пространственной фильтрации. Кратко описаны принципы построения адаптивных алгоритмов, реализованных в адаптивных антенных решетках. Приведены методические указания для выполнения лабораторных работ на персональных компьютерах с помощью пакета MATLAB. Изложено описание функционирующих на геостационарной орбите космических ретрансляторов с адаптивными антеннами.

Учебно-методическое пособие призвано оказать помощь студентам очного и заочного обучения для бакалавров инженерных специальностей направления «Агроинженерия» в овладении знаниями и организации работы по курсу «Монтажа электрооборудования и средств автоматизации». Издание включает в себя обзор перечень заданий для самопроверки.

Учебное пособие призвано оказать помощь студентам очной и заочной формы обучения, предназначено для высших учебных заведений инженерных специальностей в овладении знаниями и организации работы по курсу «Электробезопасность». Издание включает в себя обзор и перечень заданий для самопроверки.

Представлены сведения о возможностях и ограничениях современных волоконно-оптических систем передачи по наращиванию скорости и дистанций при использовании DWDM, оптического усиления и современных форматов представления оптических сигналов. Рассмотрены принципы построения волоконно-оптических систем передачи нового поколения с применением пространственного мультиплексирования SDM в многосердцевинных MCF одномодовых и маломодовых FMF волоконных световодах, технологий многоуровневых форматов модуляции PDMmQAM, суперканалов O-OFDM с терабитными, петабитными скоростями и поддержкой flex grid superchannel, когерентными оптическими приёмниками. Приведены характеристики перспективной элементной базы для построения оптических систем и сетей и примеры реализации оптических систем передачи. Рассмотрены программные продукты для моделирования и дана методика расчётов суперканалов. Рассмотрены элементы технологии программно-конфигурируемых оптических транспортных сетей T-SDN.

Рассмотрена техника наземного и воздушного комплексного технического контроля (КТК) радиоэлектронных средств (РЭС), технико-технологические основы построения, применения и развития аппаратуры радио- и радиотехнического контроля, контроля эффективности защиты речевой информации, фотографического, визуально-оптического, оптико-электронного и радиационного контроля. Освещены вопросы: контроля выполнения установленных порядка и правил использования радиосредств – потенциальных источников непреднамеренных радиопомех важнейшим РЭС; поиска технических каналов утечки информации, образованных побочными электромагнитными излучениями и наводками, создаваемым техническими средствами передачи и обработки информации; оценки электромагнитной обстановки контролируемой зоны, а также вопросы несанкционированного съема конфиденциальной информации на объектах связи. Изложены основы создания средств управления КТК и автоматизации деятельности лиц, принимающих решения в области контроля электромагнитной обстановки и оценки эффективности радиоэлектронной защиты.

Рассмотрены основные требования к частотно-временному обеспечению транспортных, мобильных и сотовых сетей электросвязи на основе международных Рекомендаций МСЭ-Т, стандартов ETSI и руководящих документов Минкомсвязи РФ. В основу пособия положены сведения из практики проектирования, строительства и эксплуатации классической системы тактовой сетевой синхронизации (ТСС), Рекомендаций Международного союза электросвязи по «синхронному» Ethernet и протоколу прецизионного времени (PTP) стандарта IEEE 1588v2-2008. Приведены результаты оригинальных экспериментальных исследований по восстановлению тактовой частоты и распространению сигналов времени в сетях с коммутацией каналов и в пакетных сетях с использованием оборудования сетевой синхронизации и средств измерений различных производителей.

Рассмотрены новейшие стандарты безопасности инфокоммуникаций, призванные обеспечить грядущий технологический прорыв в информационной сфере: защиты информации; сетевой безопасности; защищённых инфокоммуникаций; оценивания безопасности информационных технологий и управления информационной безопасностью. Детально разобраны практические вопросы оценивания качества защиты информации, измерений соответствия качества работы служб информационной безопасности стандартным требованиям. Особое внимание уделено профессиональным и образовательным стандартам подготовки кадров по направлению «Информационная безопасность».

Рассмотрены перспективные системы цифрового радиовещания (ЦРВ), основанные на представлении и передаче звуковых сигналов в цифровой форме во всех звеньях вещательного тракта – от студии до абонентского приемника и способные удовлетворить высокие требования слушателей к качеству передачи звука при различных условиях приема. Систематизированы сведения по основам технологии, системам и сетям ЦРВ. Рассмотрены вопросы компактного представления звуковых сигналов; методы передачи аудиоданных по цифровому каналу связи и обработки сигналов с целью их адаптации к каналу передачи; уделено внимание радиоприёму в движении. Дано описание стандартизованных систем ЦРВ, рассмотрены вопросы организации и проектирования спутниковых систем ЦРВ. Представлена информация об организации радиовещания на заданной территории, основах технологии одночастотных вещательных сетей, технических основах планирования наземных сетей. Приведены соображения по выбору системы ЦРВ для России. Представлен краткий анализ услуг и сетевых аспектов радиовещания с учётом современных реалий и обсуждаются перспективы альянса «ЦРВ + IP-радио». В основу монографии положены результаты научных исследований и лекции, которые автор читает в Московском техническом университете связи и информатики (МТУСИ) более двадцати лет.

Рассмотрены основные характеристики сигналов и каналов телерадиовещания, базовые процедуры, используемые при обработке звукового вещательного сигнала (ЗВС); основные алгоритмы обработки сигнала в канале передачи. Проведен анализ и оценка искажений сигнала на всех этапах его передачи – от первичного цифрового преобразования до аудиопроцессорной обработки. Особое внимание уделено проблеме объективной оценки качества ЗВС в системах, не нормируемых в рамках современного метрологического обеспечения. Рассмотрен современный подход, реализованный в виде метода комплексного статистического оценивания, связанный с объективной оценкой качества передачи реального вещательного сигнала по изменению его временных и спектральных статистических параметров.

Изложены теоретические основы частотного метода анализа линейных электрических цепей и устройств, даны примеры расчета параметров элементов звеньев фильтров и построения графиков их временных и частотных (в том числе, логарифмических) функций, приведено описание процессов моделирования фильтров. Представлены варианты заданий лабораторно-практических занятий с методическими указаниями, кратким теоретическим материалом и примерами расчетов и построений частотных характеристик пассивных, активных и цифровых фильтров с использованием авторских программных сред LgH, ARCF и DFLD. Книга сопровождается электронным приложением «Частотные фильтры» доступным для скачивания на сайте издательства.

Кратко изложены основы концепции сетей нового поколения – NGN. Рассмотрены принципы построения мультисервисных сетей связи на базе платформы IMS, разработка схемы организации связи фрагмента мультисервисной сети на существующей ГТС, расчёт интенсивности нагрузки и её распределение по направлениям связи, расчет транспортного ресурса мультисервисной сети связи и объема оборудования мультисервисных узлов доступа – MSAN. В приложении приведена краткая характеристика коммутационного оборудования типа SI3000. Пособие будет полезно для подготовки курсовых проектов и выпускных квалификационных работ (ВКР).

Изложены основы теории моделирования и расчета эффективности работы радиосистем управления (РСУ) атмосферными и космическими объектами с применением ЭВМ. Приведены различные виды классификации процессов моделирования радиотехнических систем и их моделей, математические описания моделирования процессов и систем. Рассмотрены методологии структурного анализа, методы и средства имитационного моделирования РСУ. Описаны пакеты прикладных программ моделирования систем самонаведения атмосферных летательных аппаратов при наличии нескольких целей и организованных помех, а также моделирования возмущенного движения космических аппаратов по некеплеровской орбите при оскулирующих элементах, учитывающих гравитацию Луны, Солнца, земные гравитационные аномалии и световое давление. Пособие соответствует программе дисциплины «Моделирование и оценка эффективности РСУ».

Звуковой сигнал, передаваемый по каналам звукового вещания, был и будет востребован в общем ряду с большим количеством альтернативных источников информации. Рассмотрены основные характеристики сигналов и каналов звукового вещания, базовые процедуры, используемые при обработке звукового вещательного сигнала (ЗВС); основные алгоритмы обработки сигнала в канале передачи. Проведен анализ и оценка искажений сигнала на всех этапах его передачи – от первичного цифрового преобразования до аудиопроцессорной обработки. Особое внимание уделено авторами алгоритмам обработки и проблеме объективной оценки качества ЗВС в системах, не нормируемых в рамках современного метрологического обеспечения.

В учебном пособии с единых позиций рассмотрен комплекс вопросов, относящихся к инфокоммуникационным технологиям: представлены основы построения телекоммуникационных систем и сетей, дано представление о современных беспроводных средствах связи, включая подвижные средства связи, рассмотрены принципы построения сетей следующего поколения и технологии, применяемые при этом. Книга содержит также описание конкретных решений по реализации сетей NGN. Во втором издании (первое издание вышло в 2009 г.) устранен ряд опечаток и существенно переработаны главы 12 и 14, добавлен материал по технологии OFDM, рассмотрена технология построения программно-конфигурируемых сетей (ПКС).

Книга содержит результаты исследований пироэлектрических, диэлектрических и флексоэлектрических свойств сегнетоэлектриков и мультиферроиков. Приведены примеры использования сегнетокерамических материалов в пьезоэлектрических преобразователях энергии и рассмотрены конструктивные особенности преобразователей консольного типа. Книга посвящается 50-летнему юбилею со дня основания Научно-исследовательского института физики Южного федерального университета.

Монография посвящена исследованиям термофлуктуационных процессов для решения задач диагностики и прогнозирования остаточного ресурса изоляционных материалов на основе неразрушающего температурного метода. Рассматриваются вопросы создания диагностики и прогнозирования термофлуктуационных процессов изоляционных материалов силовых кабельных линий (СКЛ) на основе таких методов искусственного интеллекта, как нейронные сети. Разработана нейросеть для определения температурного режима токоведущей жилы силового кабеля и проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных характеристик.

Обобщены результаты исследований, направленных на разработку эффективных гибридных и численно-аналитических электродинамических методов анализа и синтеза волноводных и волноводно-щелевых антенных решеток, а также пассивных волноводных устройств на волноводах сложных сечений. Приведены результаты исследований многоэлементных фазированных антенных решеток (ФАР) с широкоугольным сканированием на основе инвертированных V-образных вибраторов, излучателей Вивальди, а также ФАР с распределительной системой на радиальном волноводе. Полученные результаты использованы в интересах создания высококачественной элементной базы СВЧ и КВЧ диапазона и радиотехнических комплексов на основе ФАР для перспективных систем связи, радиолокации, навигации.

Представлено содержание и методика выполнения практической работы с электрическими схемами. Работа предполагает изучение теоретического материала и выполнение практических действий по созданию электрической схемы в соответствии с требованиями нормативных документов.

В журнале Вести высших учебных заведений Черноземья публикуются статьи, содержащие наиболее существенные результаты научно-технических экспериментальных исследований, а также итоги работ проблемного характера по следующим рубрикам: Электроэнергетика; Автоматизация и информатика.