Общие (теоретические) вопросы электротехники. Электрический ток (Физика электричества - см.537)

В учебном пособии представлены материалы лекционных и практических занятий по базовым разделам дисциплины «Основы теории цепей»: «Основные определения теории цепей»; «Идеализированные элементы электрических цепей»; «Топология цепей»; «Законы Кирхгофа»; «Эквивалентные преобразования электрических цепей».

Изложены основы материаловедения для диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалов электроустановок систем электроснабжения сельскохозяйственных объектов. Приведены электрические, тепловые,механические и другие характеристики проводников, диэлектриков, полупроводников и магнитов, даны области применения материалов в электроустановках различного назначения.

Методическое пособие предназначено для студентов РЭФ специальностей 28.03.01 – Нанотехнологии и микросистемная техника и 11.03.03 – Конструирование и технология электронных средств.

Приведены краткие теоретические сведения и указания по выполнению домашнего задания по курсу «Электротехника». Для студентов приборостроительных специальностей, выполняющих домашнее задание по курсам «Теоретические основы электротехники» и «Теория электрических цепей».

В работе приведены эффективные приемы работы с распространенными программными средствами математического и имитационного моделирования.

Рассмотрены основные термины, определения, механизмы поражения человека электрическим током и электромагнитным полем, факторы, определяющие степень опасности этих воздействий, влияние параметров электрического тока и электромагнитного поля на исход поражения человека при выполнении работ в электроустановках напряжением до и выше 1кВ. Представлены практические занятия, вопросы для самопроверки и ответы на экзаменационные вопросы.

Особенность издания - информативность, научная обоснованность, инновационная направленность. Публикуются только достоверные материалы, имеющие научную и практическую ценность. На страницах журнала освещаются вопросы безопасности и эффективности энергетики всех отраслей, энергосбережения, охраны труда, подготовки персонала, новейшие разработки ведущих промышленных и научных организаций, тенденции развития альтернативной энергетики, нормативные акты и документы. Издаётся с 2005 года. Включён в Перечень ВАК.

Особенность издания - информативность, научная обоснованность, инновационная направленность. Публикуются только достоверные материалы, имеющие научную и практическую ценность. На страницах журнала освещаются вопросы безопасности и эффективности энергетики всех отраслей, энергосбережения, охраны труда, подготовки персонала, новейшие разработки ведущих промышленных и научных организаций, тенденции развития альтернативной энергетики, нормативные акты и документы. Издаётся с 2005 года. Включён в Перечень ВАК.

В учебном пособии в краткой форме представлены основные понятия, связанные с переменным током. Этот материал позволяет студентам первого курса повторить и закрепить знания, полученные в средней школе, и ознакомиться с основными понятиями и положениями, относящимися к переменному синусоидальному току – основному виду тока, используемому в электроэнергетике и электротехнике. Предназначено для помощи в освоении курса «Введение в направление», а также для подготовки к изучению теоретических основ электротехники и специальных курсов. Пособие может быть также полезно студентам других специальностей, изучающим общую электротехнику.

Монография посвящена развитию теории моделирования электронных элементов и целостных систем источник-приёмник. В работе рассматриваются проблемы математического моделирования электронных систем в графической форме, используется классический термин внешняя характеристика нагруженного источника и раскрывается объём этого понятия. Понятие «линия нагрузки» в работе определено как внешняя характеристика нагруженного эквивалентного источника. В монографии исследована процедура построения математических моделей электронных систем графическими методами опрокинутой характеристики и эквивалентного источника, рассмотрены прикладные вопросы моделирования электронных цепей. Областью применения результатов исследования являются теоретические основы электротехники и схемотехника электронных устройств.

Особенность издания - информативность, научная обоснованность, инновационная направленность. Публикуются только достоверные материалы, имеющие научную и практическую ценность. На страницах журнала освещаются вопросы безопасности и эффективности энергетики всех отраслей, энергосбережения, охраны труда, подготовки персонала, новейшие разработки ведущих промышленных и научных организаций, тенденции развития альтернативной энергетики, нормативные акты и документы. Издаётся с 2005 года. Включён в Перечень ВАК.

В учебном издании представлены краткие теоретические сведения по тематике курсового проектирования, т.е. вопросы, касающиеся законов линейных электрических цепей, их структуры, свойств, режимов работы и методов расчета, а также методов преобразования электрических схем.

Рассмотрены методы расчета установившихся и переходных режимов в электрических цепях с распределенными параметрами (длинных линиях). Для лучшего усвоения предложенного материала в пособии приводится решение задач с различными режимами работы длинных линий. Структура и содержание пособия соответствуют программе курса «Теоретические основы электротехники» для студентов электротехнических специальностей.

В учебном пособии излагаются вопросы моделирования электрических процессов в газонаполненных элементах, формирующих электронную цепь. Приведены графические изображения и аналитические соотношения, необходимые для оценки критериев ионизации и возбуждения элементарных частиц, пояснения механизма взаимодействия электронов и ионов, атомов и квантов электромагнитной энергии различных диапазонов частот. Изложен принцип работы и рассмотрены вольт-амперные характеристики ламп и трубок с разным типом разряда, зависящим от электропроводимости веществ, размеров и материала электродов, температуры окружающей среды и т.п. Описана специфика конструирования ионизационной камеры и дымового датчика, счетчика Гейгера-Мюллера и источников света при низком и высоком давлении газа или пара металлов.

В учебном пособии рассматриваются вопросы моделирования энергетических процессов в электронной волновой цепи методами теории электрических цепей. Необходимость изучения энергетических процессов в волновых цепях вызвана актуальностью создания алгоритмов для расчета электрических цепей с учетом эффектов, возникающих при передаче сигналов в нелинейных цепях, включающих элементы с распределенными параметрами. В качестве примера в работе исследована совместная работа двух активных нелинейных элементов в длинной линии, представляющих собой элемент линейной нагрузки и негатрон с амплитудно-зависимыми параметрами, включенные параллельно по постоянному току. Это позволяет создавать микроэлектронные схемы и устройства с элементами цепи, интегрированными с учетом токов проводимости и электромагнитных связей, существующих между элементами интегральной схемы. Это учебное издание, содержащее новые научно-теоретические сведения, полученные совместно на кафедрах радиотехнической электроники и электротехники и мехатроники ЮФУ, обеспечивает реализацию обязательных профессиональных компетенций, сформулированных в федеральном государственном образовательном стандарте.

В учебном пособии изложены основные аспекты математического моделирования неавтономных блоков конформной РЭА и ЭВА и применения совокупности электрорадиотехнических методов для инвариантного синтеза графических и аналитических многополюсных операторов теории систем электронных приборов (ЭП), соединенных в единое целое питающими проводами. Актуальность подобной формализации нелинейных электрических эффектов и явления регенерации в электронной цепи обусловлена решением задачи корректного проектирования оригинального конструктивно-технологического исполнения вакуумной и полупроводниковой электронной компонентной базы. На основе алгоритмов символьного анализа колебательных процессов в электромагнитном поле изделий технической электроники и наноэлектроники проведена оценка влияния самопроизвольно возникающих и контролируемых обратных связей на граничные условия, реализующие режимы рекуперации и усиления сигналов ЭП. Они позволяют получить наглядные импедансные критерии, необходимые для достоверного прогнозирования уменьшения энергопотребления и повышения диапазона рабочих частот аналоговых и цифровых устройств различного назначения.

В учебном пособии представлены материалы лекционных и практических занятий по следующим разделам дисциплины «Основы теории цепей»: «Комплексные частотные характеристики линейных цепей»; «Основные понятия о колебательных цепях»; «Последовательный колебательный контур»; «Параллельные колебательные контуры».

Учебное пособие посвящено важному разделу курса «Теоретические основы электротехники», изучаемому студентами большинства технических направлений НГТУ – анализу установившихся режимов работы электрических и магнитных цепей постоянного тока. Учебное пособие представляет собой конспект лекций по указанному разделу, содержащий основные законы и примеры их применения на практике, методы расчета и экспериментального исследования процессов, происходящих в электротехнических устройствах постоянного тока. Рассмотрены линейные и нелинейные электрические и магнитные цепи постоянного тока, разные подходы и алгоритмы расчета прямых и обратных задач применительно к таким цепям.

Учебное пособие «Теория электрических цепей» содержит теоретический материал и варианты решения задач по курсу ТЭЦ, изучаемые в первой части курса ТЭЦ. Разработано в соответствии с ФГОС ВПО по направлениям подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», «Радиотехника», «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» и предназначено для студентов 1 курса студентов ФБТО для практических занятий и самостоятельной подготовки.

Особенность издания - информативность, научная обоснованность, инновационная направленность. Публикуются только достоверные материалы, имеющие научную и практическую ценность. На страницах журнала освещаются вопросы безопасности и эффективности энергетики всех отраслей, энергосбережения, охраны труда, подготовки персонала, новейшие разработки ведущих промышленных и научных организаций, тенденции развития альтернативной энергетики, нормативные акты и документы. Издаётся с 2005 года. Включён в Перечень ВАК.

Рассмотрены технология, аппаратно-программное и методическое обеспечение автоматизированного лабораторного практикума по экспериментальному исследованию электрических цепей с удаленным многопользовательским доступом к объектам исследования и средствам измерения и моделированию их на ПЭВМ с помощью системы автоматизированного проектирования Altium Designer 6. Практикум включает 13 лабораторных работ по исследованию цепей первого и второго порядка, избирательных (резонансных) цепей и различных электрических фильтров.

Пособие содержит теоретический подход к решению практических задач по расчету электрических цепей постоянного тока, задачи с решениями, а также комплекты задач для самостоятельного решения по основным темам раздела курса электротехники «Линейные электрические цепи постоянного тока». Для каждого типа задач приведены подробные алгоритмы расчета, в соответствии с которыми решены или рекомендуется решать задачи. Аналогичные задачи для самостоятельного решения позволят приобрести навыки в организации стратегии решения имеющейся задачи. В качестве помощи студентам в изучении дисциплины рассмотрены приемы работы на компьютере в среде MathCAD. Адресовано студентам, изучающим дисциплины «Электротехника» и «Теоретические основы электротехники».

Изложены основные теоретические сведения о расчете цепей постоянного тока. Даны примеры записи уравнений по законам Кирхгофа. Рассмотрены различные режимы работы источника постоянного напряжения, условие согласованного режима работы источника ЭДС и нагрузки. Приведены задания и порядок выполнения работы, а также контрольные вопросы.

Изложены теоретические основы электрофизических процессов, возникающих в электрических установках высокого напряжения, подкрепленные практическими работами.

Учебное пособие предназначено для подготовки и проведения первых четырех лабораторных работ по курсу «Теория электрических цепей» для студентов направления 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

Рассматриваются основные понятия, приемы анализа электрических цепей в различных режимах работы, в том числе и в переходных процессах с использованием возможностей программы Mathcad. Курс теоретических основ электротехники предполагает, что при изучении методов анализа электрических цепей важное значение имеет получение точного результата. Как правило, последнее обстоятельство приводит к необходимости проведения большого объема вычислительной работы. Если расчет проводится один раз и схема относительно небольшая, то оправдано применение логарифмической линейки, калькулятора, программы Excel и других относительно несложных вычислительных систем. Если же схема содержит только линейные элементы, но расчет необходимо сделать много раз при изменяющихся по величине параметрах, то требуется использование мощных вычислительных систем. Это особенно актуально при анализе переходных процессов и при наличии в схеме нелинейных элементов. Программа Mathcad отвечает всем требованиям по эффективному анализу сложных электрических схем.

В методических указаниях приведены рекомендации по выполнению лабораторных работ в соответствии с рабочей программой дисциплины. В каждой лабораторной работе указаны цели и задачи, приведены контрольные вопросы для подготовки к ее выполнению. Список литературы поможет студенту подготовиться к выполнению и сдаче лабораторной работы. Выполнение лабораторных работ позволит студентам освоить общекультурные и профессиональные компетенции, что важно для их будущей профессиональной деятельности.

Рассматриваются основные понятия, методы анализа цепей с взаимной индуктивностью, а также резонансные режимы. Во многих электротехнических устройствах используются явление взаимной индукции и резонансные режимы. Освоение особенностей расчета таких цепей имеет важное значение для формирования навыков анализа электротехнических устройств. Показано применение компьютера для расчета и схемотехнического моделирования данных цепей, что является важным при дальнейшем анализе различных процессов в электрических и электронных цепях практически любой сложности.

Пособие посвящено изучению теоретических аспектов теории электромагнитного поля, теории электрических цепей постоянного и переменного тока, рассмотрены алгоритмы решения задач теории поля и электрических цепей. Приведены практические примеры. Структура и содержание пособия соответствуют программе второй части курса «Теоретически основы электротехники» для студентов электротехнических специальностей.

Рассмотрены вопросы, связанные с основными понятиями и методами расчета переходных процессов, четырехполюсников, нелинейных элементов, что соответствует второй части дисциплины «Теоретические основы электротехники».

Рассмотрены теоретические основы, принципы организации и цели управления процессами производства, передачи, распределения электрической энергии в электроэнергетической системе, а также ее использования потребителями. Показаны элементы электроэнергетической системы, обеспечивающие протекание указанных процессов. Приведены особенности протекания процессов производства и передачи электрической энергии при реализации целей управления. Представлены инженерные методы расчета режимов электроэнергетической системы, даны численные примеры расчетов и теоретические пояснения к ним.

Пособие соответствует содержанию дисциплин «Теоретические основы электротехники» и «Основы теории цепей» (ТОЭ и ОТЦ). Выгодно отличается от других пособий наличием множества решенных задач и числовых примеров, задач для самостоятельного решения и вопросов для самопроверки знаний. В книгу включены те вопросы, которые имеют общетеоретическое значение для последующих электрорадиотехнических дисциплин

Учебное пособие к курсовой работе по 3-й части курса ОТЦ «Расчёт электрических фильтров по рабочим параметрам» содержит указания по проектированию электрических фильтров различных типов. Рассмотрены вопросы аппроксимации по Баттерворту и Чебышеву, вопросы реализации схем по Дарлингтону и Попову. Даны пояснения для расчёта рабочего ослабления и фазы фильтров нижних, верхних частот и полосовых. В дополнении данная разработка содержит пояснения по выполнению расчётов частотных и временных характеристик лестничных фильтров на ЭВМ с применением программы MathCAD.

В учебном пособии рассматриваются теоретические вопросы анализа комплексных характеристик линий без потерь, даются пояснения к структуре круговой диаграммы и примеры ее использования для расчета комплексных сопротивлений и проводимостей линии без потерь при произвольной нагрузке. Приведены различные примеры анализа комплексных характеристик линий без потерь, в том числе задачи по расчету согласующих устройств с помощью круговой диаграммы. Предназначено для самостоятельной работы студентов, а также может быть полезно преподавателям при организации учебного процесса.

В пособии изложены подходы и методы анализа электрических цепей, физические основы, принципы действия и характеристики полупроводниковых приборов; описаны типовые выпрямительные и усилительные устройства, выполненные на базе полупроводниковых приборов; разобраны примеры расчета электрических цепей постоянного и переменного тока; приводится задание на типовую расчетно-графическую работу. Предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Электротехника и электроника», а также всех желающих получить навыки исследования и расчета электрических цепей.

Рассматриваются основные понятия и методы анализа установившихся режимов работы линейных цепей синусоидального тока. Показано применение компьютерных программных продуктов для расчета и схемотехнического моделирования данных цепей, что является важным для дальнейшего анализа как установившихся, так и переходных режимов в электрических и электронных цепях практически любой сложности. Материал пособия включает в себя краткие теоретические сведения, примеры задач с анализом их решения, задания для самостоятельного решения с ответами, а также примеры использования численного и схемотехнического моделирования.

Рассматриваются основные понятия, приемы анализа электрических цепей в различных режимах работы, в том числе и в переходных процессах с использованием возможностей программы MathСad и компьютерного моделирования. Курс теоретических основ электротехники предполагает, что при анализе электрических цепей важное значение имеет получение точного результата. Как правило, последнее обстоятельство приводит к необходимости проведения большого объема вычислительной работы. Если расчет проводится один раз и цепь относительно простая, оправдано применение логарифмической линейки, калькулятора, программы Excel и других несложных вычислительных систем. Если цепь содержит только линейные элементы, но расчет необходимо сделать много раз при изменяющихся по величине параметрах, то требуется использование мощных вычислительных систем и эффективных методов описания режима работы анализируемых цепей. Это особенно актуально при анализе переходных процессов при наличии в схеме нелинейных элементов. Матричный метод описания схемы электрической цепи и применение программы MathСad во многом отвечает всем требованиям по эффективному анализу сложных электрических схем.

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 вопросы, связанные с методами расчета линейных электрических цепей постоянного и синусоидального тока при установившихся режимах их работы, что соответствует первой части дисциплины «Теоретические основы электротехники».

В пособии рассматриваются вопросы анализа и синтеза электрических цепей с диссипативными потерями, предназначенных для работы в области сверхвысоких частот и выполненных по микрополосковой технологии. В работе представлены классические методы синтеза линейных частотно-избирательных цепей, основанные на полиномиальной аппроксимации амплитудно-частотных характеристик, а также современные подходы, в которых используется составление эквивалентных схем в сосредоточенном и распределенном элементном базисе с последующим переходом к микрополосковым топологиям и численному электромагнитному моделированию в компьютерных САПР. Описываемый метод синтеза применим для узкополосных и широкополосных СВЧ цепей. Эквивалентные схемы являются первоначальным обликом и составляются на основе эвристического опыта, физического обоснования, использования законов электродинамики или теории линейных СВЧ цепей.

Рассматриваются решения прикладных задач электро- и магнитостатики, корректной постановки граничных задач с использованием уравнений Лапласа и Пуассона. Приводятся численные методы интегрирования уравнений.

Рассматриваются следующие основные задачи подготовки студентов: заложить научно-технический фундамент, т. е. ввести в сферу понятий, принципов, идей, целей и возможностей описание и анализ электрических цепей, дать теоретические основы для более глубокого изучения частных вопросов электротехники и теории электрических цепей. Уделено внимание сочетанию математических выводов с физическими представлениями, изучение методов расчета сопровождается рассмотрением физической стороны явлений. Пособие предназначено для изучения курсов «Электротехника» и «Теория электрических цепей» студентами электротехнических и радиотехнических специальностей факультета радиотехники и электроники, которые являются базовыми для изучения последующих специальных дисциплин.

Рассматривается два метода расчета переходных процессов в электрических цепях с сосредоточенными параметрами: интеграл Дюамеля, который применяется при воздействии в линейных цепях источников, имеющих кусочно-гладкую форму напряжения или тока, и метод переменных состояния. Приводятся теоретические сведения и большое количество примеров решения типовых задач. Предлагаются задачи для самостоятельного решения.

Учебное пособие «Теория электрических цепей» содержит теоретический материал и варианты решения задач по курсу ТЭЦ, изучаемые во второй части курса ТЭЦ. Разработано в соответствии с ФГОС ВПО по направлениям подготовки «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», «Радиотехника», «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» и предназначено для студентов 2 курса студентов ФБТО для практических занятий и самостоятельной подготовки.

В настоящем учебном пособии приведены примеры решения задач нелинейной электротехники методами численного интегрирования дифференциальных уравнений Дуффинга, описывающих исходные электрические схемы с нелинейными реактивными элементами. Приведены также примеры решения задач, описывающих нелинейные схемы с помощью кубических сплайнов. Во всех примерах использованы конкретные значения элементов, из которых составлены электрические схемы.

Дано описание лабораторного стенда для изучения электрических цепей постоянного и переменного тока, включающего набор мини-блоков, источник питания, мультиметры и виртуальный измерительный комплекс «ВП ТОЭ». Приведены задания и порядок выполнения работы, а также контрольные вопросы.

В пособии рассмотрены основные положения теории линейных электрических цепей и их свойства. Приведены методы решения задач по следующим разделам: цепи постоянного тока, цепи однофазного синусоидального и трехфазного токов. Теоретический материал закрепляется примерами и контрольными заданиями с методическими указаниями по их выполнению с использованием программно-интегрированной среды Mathcad.

В учебном пособии изложены теоретические основы расчетов токов коротких замыканий в электроэнергетических системах, приведены практические примеры расчетов токов коротких замыканий и задания для самостоятельного выполнения.

Рассматриваются основные понятия, методы анализа трехфазных цепей синусоидального тока, работающие в установившемся режиме. Трехфазные цепи синусоидального тока имеют очень широкое распространение в электроснабжении всех потребителей электрической энергии. Следует заметить, что для анализа таких цепей применимы все методы и приемы, которые были рассмотрены ранее при анализе как цепей постоянного тока, так и однофазных цепей синусоидального тока. Но ввиду большой практической важности трехфазных цепей их анализу следует уделить особое внимание. Особенностью трехфазных цепей является то обстоятельство, что в них практически все время может меняться величина нагрузки из-за наличия многих потребителей. Показано применение компьютера для расчета и схемотехнического моделирования данных цепей, что является важным при дальнейшем анализе различных процессов, происходящих в электрических и электронных цепях практически любой сложности.

В учебном пособии в краткой форме представлены фундаментальные законы и понятия электричества. Изложенный материал позволяет студентам I курса повторить, закрепить и систематизировать основные знания по электричеству, полученные в средней школе. Эти знания, будучи базовыми, создают основу для дальнейшего успешного освоения электроэнергетики и электротехники. Учебное пособие может быть использовано для изучения курса «Введение в направление», а также при подготовке к изучению теоретических основ электротехники. Пособие может быть также полезно студентам других специальностей, изучающим общую электротехнику.