Электротехника

Учебное пособие содержит сведения об электронных средствах измерений электрических величин, предназначенных для исследования формы электрических сигналов, измерения интервалов времени, фазовых сдвигов, частоты, напряжения. Рассматриваются наиболее распространенные методы измерения перечисленных характеристик. Приведены основные составляющие погрешности указанных средств измерений и источники их возникновения.

В пособии приведены математические модели электрической системы и ее элементов, методы расчета симметричных коротких замыканий в ЭС с источниками конечной и бесконечной мощности, принципы исследования электромагнитных переходных процессов при однократном нарушении симметрии. Отдельная глава посвящена аналитическим методам расчета электромагнитных переходных процессов в электрических системах.

Рассмотрены основы теории и расчета совмещенных бесщеточных возбудительных устройств нового поколения, в которых использовано нетрадиционное конструктивное, магнитное и электрическое совмещение в одной машине нескольких электромеханических преобразователей. Впервые даются основы проектирования таких возбудительных устройств, доведенных до сравнительно простых алгоритмов и методов расчета характеристик.

В пособии описываются типы, назначение, устройство и работа микропроцессорных защит. Приводится методика расчета параметров дифференциальных, дистанционных и токовых защит статора и ротора генераторов, защит блоков генератор-трансформатор от различных видов повреждений и ненормальных режимов работы. Рассматриваются примеры расчета параметров защит.

Излагаются методы решения задач, связанных с выбором технологических условий, обеспечивающих максимальную производительность и минимальную энергоемкость процесса. Рассмотрены процессы, протекающие при активационно-омическом контроле, а также контролируемые транспортом электроактивного вещества к границе раздела фаз. Рекомендуется студентам при самостоятельной работе и при подготовке к экзамену по указанным курсам.

Учебное пособие предназначено для изучения дисциплины «Модели оптимизации развития электроэнергетических систем», кроме того, может быть использовано при изучении отдельных разделов спецкурсов и дисциплины «Электроэнергетические системы и сети». Наряду с изложением традиционных методов решения задач развития ЭЭС в предлагаемом учебном пособии рассмотрены новые подходы, нацеленные на решение задач развития в условиях перехода к рыночной экономике. К ним относятся формирование критериев в задачах управления и развития электроэнергетики с учетом многосубъектности, методы технико-экономических расчетов, модели экологических критериев, многокритериальный анализ в условиях неопределенности и другие.

В учебно-методическом пособии приводятся методики оценки физико-химических свойств материалов: определение плотности и пористости материалов, изготавливаемых методами порошковой металлургии, измерение удельного электросопротивления материалов, измерение удельной электропроводимости растворов электролитов, исследование скорости электрохимической коррозии, получение гальванических покрытий.

В издании даны описания пяти лабораторных работ, позволяющих экспериментально пронаблюдать преобразование детерминированных сигналов в нелинейных радиотехнических цепях и проверить методы математического описания этих преобразований. В практикуме приведены порядок выполнения работ, требования к оформлению отчетов, рекомендации по подготовке к работам, а также расчетную часть. Приведены основные расчетные соотношения.

Учебно-методическое пособие содержит краткое описание методики измерения полевых и импедансных характеристик антенн. Приведены схемы измерений. Рассмотрены особенности снятия диаграмм направленности, измерения коэффициента усиления, исследования поляризационных свойств формируемого антенной поля. Изложены методики измерения коэффициента стоячей волны на входе антенны, коэффициента отражения и комплексного входного сопротивления.

Рассмотрены особенности программируемых логических интегральных схем фирмы Altera, основы языка описания аппаратуры VHDL, использование пакета проектирования Aldec-HDL. Приведены примеры описания цифровых устройств на языке VHDL и их функциональная верификация.

Изложены основы теории электромеханики - процессов взаимного преобразования электрической и механической энергий. Показана связь между электрическими, магнитными и механическими величинами на основе законов электромагнитной индукции и электромагнитного взаимодействия. Рассмотрены физические процессы в машинах постоянного тока, их устройство и функциональные особенности, а также характеристики двигателей постоянного тока.

Рассмотрены особенности электромагнитных помех в устройствах электронной аппаратуры, различающихся функциональным назначением и схемотехническим исполнением. Приведены результаты исследований, позволяющие обеспечить электромагнитную совместимость в радиоприемных, радиопередающих, вычислительных и других устройствах электронной аппаратуры.

Представлена схема процесса проектирования изделий электронной аппаратуры, проанализированы основные этапы и задачи проектирования аппаратуры на каждом иерархическом уровне. Рассмотрены методы формализации задач при автоматизированном проектировании электронной аппаратуры. Даны основные понятия и определения из теории графов, приведены методы формального описания электрических принципиальных схем. Представлены структура домашнего задания по теме «Автоматизация проектирования электронной аппаратуры» и контрольный пример.

Рассмотрены основные области применения, конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики импульсных ксеноновых ламп, инженерные методы расчета параметров электротехнического контура ламп, термодинамических, переносных и оптических свойств низкотемпературной неидеальной ксеноновой плазмы и спектрально-яркостных характеристик. Даны рекомендации по выбору оптимальных режимов работы импульсных трубчатых ламп и примеры расчета параметров плазмы и рабочих характеристик ламп, применяемых для решения практических задач.

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».

Рассмотрены типы волн и направляющих структур дискретного и непрерывного типов, в которых волны могут существовать. Показана связь телеграфных уравнений с уравнениями Максвелла. Подробно изучены распределения комплексных амплитуд тока и напряжения внутри непрерывной одномерной направляющей структуры (длинной линии) и ее частотные характеристики.

Рассмотрены современные методы микрообработки, применяемые в технологии изготовления микросистем: объемная микрообработка, поверхностная микрообработка, технология LIGA. Приведены сведения о материалах, применяемых в микросистемной технике, и о методах соединения слоев микросистем.

Рассмотрены внутренняя структура семейств микросхем стандартной логики, их электрические характеристики, а также особенности применения стандартных логических микросхем различных семейств и совместного использования при разработке электронных устройств.

Кратко описаны математические модели входных воздействий в электрических цепях и физические и математические модели элементов цепей. Подчеркивается связь рассматриваемых моделей элементов с видом входных воздействий и режимами работы цепей.

Включены олимпиадные задачи по электрическим цепям постоянного тока, электрическим цепям синусоидального и несинусоидального тока и по переходным процессам в цепях с сосредоточенными параметрами.

В пособии рассмотрены особенности расчета линий с распределенными параметрами, конструктивно исполненных в виде полосковой линии и являющихся основными при передаче сигналов в микросхемах и печатных платах.

В учебном пособии кратко изложены методы анализа электрических цепей при синусоидальных и несинусоидальных периодических воздействиях. На конкретных примерах показаны особенности применения методов анализа и порядок расчета. Приведен анализ цепей, содержащих магнитосвязанные индуктивные элементы, а также рассмотрены резонансные явления в электрических цепях.

Рассмотрены принципы работы и устройство приемников и аккумуляторов теплового излучения Солнца различного назначения, а также методы их расчета. Для студентов старших курсов.

Рассмотрены вопросы надежности технических систем, связанные с методами повышения надежности путем восстановления и резервирования.

Рассмотрены принципы работы и устройство ветроустановок различного типа, а также особенности их регулирования (управления).

Монография посвящена обзору исследований влияния эффектов электронного беспорядка на электрон-фононное взаимодействие в металлах, сверхпроводниках, полупроводниках, а также в различных низкоразмерных структурах. Актуальность поднятых в монографии вопросов определяется интенсивным развитием нанотехнологий, созданием новых наноструктурированных материалов и уникальных наноэлементов для электроники и фотоники. Упругое электронное рассеяние на границах наноструктур качественно меняет взаимодействие электронов с фононами, что, безусловно, должно учитываться при проектировании соответствующей элементной базы. Прикладная часть работы посвящена контролируемой модификации электронных процессов для оптимизации новых наносенсоров на основе электронного разогрева в сверхпроводниковых и полупроводниковых структурах.

Приведены результаты исследования разработанных авторами схемотехнических и математических моделей полупроводниковых преобразователей, содержащих согласующие трансформаторы с пульсирующими и вращающимися магнитными полями. Схемотехнические модели выпрямителей и инверторов, построенные на базе трансформаторов с вращающимися магнитными полями, разработаны в программной среде Micro-Cap и Matlab. Выполнены исследования спектральных составов питающих и выходных токов и напряжений преобразователей и установлены связи между качеством выходных токов и напряжений и числом пар силовых ключей коммутаторов, сделаны выводы об эффективности преобразователей с разным числом пар силовых ключей. Математическая модель выпрямителя на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем разработана в программной среде MatLab-Simulink и предназначена для исследования динамических режимов работы преобразователя нового типа.

Приведен анализ тепловых явлений, протекающих в трансформаторах с вращающимися магнитными полями. Представлена методика расчёта энергетических характеристик трансформаторов с вращающимися магнитными полями, на базе которых осуществлен расчёт трансформатора на мощность 6,5 кВт с пазами трапецеидальной и грушевидной форм. В соответствии с представленными расчётами приведены описания построения моделей трансформаторов с вращающимися магнитными полями в среде моделирования ANSYS, выполнено моделирование тепловых процессов протекающих в них, проанализированы результаты.

В пособии изложены наиболее важные положения учебного курса: основные принципы и определения; практические методы анализа статической и динамической устойчивости параллельной работы синхронных электрических машин и нагрузки; средства обеспечения устойчивости. Освещены основы метода малых колебаний, примеры его применения при анализе апериодической и колебательной устойчивости электроэнергетических систем.

В пособии изложены основы теории электропривода. Рассмотрены принципы действия разомкнутых и замкнутых систем электроприводов постоянного и переменного тока. Представлена методика и примеры расчета параметров двигателей, статических и динамических характеристик электроприводов.

В пособии изложены описания конструкций, основы теории, эксплуатационные свойства электрических машин и трансформаторов. Приведен перечень лабораторных работ, контрольные вопросы при их защите, вопросы и ответы для самопроверки остаточных знаний.

В пособии приведены решения типовых для теоретических основ электротехники задач, включающие временные и частотные методы анализа переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами; цепи с распределенными параметрами – длинные линии, а также задачи анализа цепей с нелинейными элементами. На ряде примеров показана эффективность использования численных методов анализа с использованием системы MathCAD.

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 пособии рассмотрены вопросы проектирования двухполюсных турбогенераторов с системами охлаждения: косвенным воздушным (Т); косвенным водородным (ТВ); косвенным водородным обмотки статора и непосредственным форсированным водородным обмотки ротора (ТВФ); водяным обмотки статора и форсированным водородным обмотки ротора (ТВВ). Приведены общие рекомендации к расчётам и построениям характеристик турбогенераторов, примеры расчёта, вопросы и необходимые справочные данные.

В пособии изложены основные вопросы проектирования электроприводов постоянного и переменного тока с параметрическим регулированием скорости; рассмотрены принципы построения механической и электрической частей силового канала электропривода. Представлены теоретические основы и методика предварительного выбора мощности, расчета механических и электромеханических характеристик двигателей постоянного и переменного тока в режимах пуска, торможения, реверса и параметрического регулирования скорости электроприводов исполнительных механизмов. Рассмотрены вопросы построения переходных процессов электроприводов, способы конструирования электрических принципиальных схем электропривода с параметрическим управлением скоростью и правила их выполнения. Даны сведения об энергетических показателях электропривода и приведены примеры расчетов электропривода.

В пособии изложены теоретические положения преобразования измерительных сигналов, которые являются основой для построения любых средств измерения с применением как традиционных, так и современных информационных технологий. Представлены модели сигналов, различные преобразования сигналов, теория модуляции сигналов, дискретизация, кодирование и восстановление сигналов, масштабно-временное преобразование сигналов.

Пособие на основе зарубежных и отечественных источников и практического опыта описывает основные подходы к вопросам метрологии, теории и практики проведения измерений электрических и неэлектрических величин, неразрушающего контроля, основам стандартизации и сертификации.

В пособии излагаются принципы моделирования различных элементов систем электропривода постоянного и переменного тока в Simulink. Рассматриваются особенности моделирования сложных систем электропривода с учётом нелинейностей и различного рода возмущающих факторов. Приводятся результаты исследования наиболее типичных и важных режимов работы электропривода. Даются рекомендации по технике моделирования. В отличие от аналогичных изданий, к данному пособию прилагается компакт-диск с моделями, на которые в работе сделаны ссылки. Наличие готовых моделей позволяет обеспечить необходимый набор технической и методологической информации, а также теоретических положений и практических навыков для выполнения самостоятельных исследований и расчетов систем автоматизированного электропривода постоянного и переменного тока, применяемых в промышленности.

Пособие включает варианты графического представления и фотографий дефектов сварных соединений, микроструктуры дефектов основного металла оборудования опасных производственных объектов. Приведена информация о причинах образования дефектов, путях их предотвращения и способах устранения. Данная работа развивает разделы «Дефекты сварных соединений», «Дефекты поверхности основного металла» Инструкции по визуальному и измерительному контролю РД 03-606-03.

В учебном пособии рассмотрены средства измерений электрических величин с позиции проектирования аналоговых измерительных устройств; теоретические вопросы структурных схем, расчеты их статических и динамических погрешностей. Широко представлены аналоговые электронные преобразователи и приборы. Кратко изложены вопросы проектирования приборов сравнения: мосты, компенсаторы. Приведены примеры контрольных заданий и их решения, расчета электронных схем приборов, проектирование основных преобразователей.

Во второй части пособия изложены теоретические основы регулирования частоты и активной мощности. Уделено внимание техническим устройствам, предназначенным для управления режимом энергосистемы по частоте и активной мощности, напряжению и реактивной мощности. Рассмотрены также принципы выполнения противоаварийной автоматики в энергосистемах.

В первой части пособия рассматриваются теоретические основы выполнения систем автоматического управления, регулирования напряжения и реактивной мощности, схемы и принципы действия автоматических систем регулирования возбуждения синхронных машин.

В пособии изложены основные закономерности процессов минералообразования в техногенных условиях и минералогические подходы в оценке экологической ситуации урбанизированных территорий.

В данной книге впервые всесторонне рассматривается система коммерческого учета электроэнергии на оптовом и розничных рынках: нормативные, методические, технические и организационные вопросы создания и эксплуатации данной системы. Особое внимание уделяется метрологическому обеспечению автоматизированных измерительных систем, включая АИИС КУЭ. Приведена методология работы с учетными показателями, даны рекомендации по использованию измерительной информации в ряде практических задач, включая разработку балансов и определение технических потерь электроэнергии в электрических сетях. Книга предназначена для руководителей и специалистов в области коммерческого учета, энергосбытовой деятельности, эксплуатации электроустановок. Может быть полезна научным работникам, преподавателям и студентам высших учебных заведений.

Рассмотрены вопросы компьютерного моделирования применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании: линии электропередач, высоковольтные кабельные линии, высоковольтные аппараты электрических станций и подстанций. Также приведены примеры конечно-элементного моделирования перечисленных видов оборудования с использованием компьютерного комплекса Comsol Multiphysics.

В пособии изложены основные положения по выбору и конструированию различных видов изоляции высокого напряжения, оценке перенапряжений и грозозащиты в сетях высокого напряжения. Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Техническая физика». Пособие соответствует содержанию дисциплины «Техника высоких напряжений» федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника», модуль «Электроэнергетика», а также ОСВ СПбГПУ по одноименному направлению по профилю подготовки бакалавров «Инжиниринг электроэнергетических сетей высокого напряжения». Пособие может быть также полезно в системах повышения квалификации, в учреждениях дополнительного профессионального образования.

Рассмотрены элементы механики сплошной среды и теории теплопередачи применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании. Описаны основные аналитические и численные методы анализа тепловых полей. Приведен ряд примеров анализа конкретных элементов электрооборудования в виде компьютерного практикума.

Дано понятие об электрических перенапряжениях. Рассмотрены основные характеристики перенапряжений: величина (кратность), форма повторяемость и широта охвата сети. Проанализированы основные источники перенапряжений в сетях низкого (до 1 кВ), среднего (6-35 кВ), высокого (110 кВ и выше) напряжений. Проведена классификация внешних и внутренних перенапряжений. Даны технологии защиты от перенапряжений с помощью схемных и организационных мероприятий. Рассмотрены вопросы координации изоляции при воздействии на нее перенапряжений, электромагнитной совместимости между электроэнергетикой, техносферой и биосферой

Рассмотрены элементы квантовой механики, статистической физики, механики сплошной среды и теории теплопередачи применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании и в аппаратуре больших импульсных токов, сильных и сверхсильных магнитных полей. Разделы учебного пособия снабжены упражнениями и задачами для самоконтроля.

Содержит теоретический материал, необходимый для постановки задач расчета физических полей высоковольтных электротехнических и электрофизических установок и объектов методом конечных элементов. Рассмотрены многочисленные примеры задач с решениями.