Электротехника

Учебное пособие посвящено организации производственной практики: научно-исследовательской работе для студентов II курса магистратуры факультета радиотехники и электроники по направлениям подготовки 11.04.01 «Радиотехника» и 11.04.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». В пособии приводятся краткие теоретические сведения о сущности направлений, раскрываются области научных интересов по этим специальностям, описывается методология проведения научного исследования, научного поиска, даются рекомендации по оформлению материалов статей, научных отчетов, магистерской диссертации. Кроме того, приведены практические задания, закрепляющие теоретический материал.

Рассмотрены вопросы параллельной работы электрических систем. Дано описание некоторых крупных системных аварий. Отражены особенности протекания электромеханического переходного процесса в электроэнергетической системе. Разобраны угловые характеристики мощности генераторов, статические характеристики асинхронных двигателей и комплексной нагрузки. Изложены основные методы анализа устойчивости электроэнергетических систем. Рассмотрен асинхронный режим. Даны сведения по противоаварийной автоматике, применяемой в современных условиях. Приведены уравнения Парка–Горева, отмечено их место в расчете электромеханических переходных процессов синхронных и асинхронных машин. Рассмотрены вопросы самозапуска синхронных и асинхронных двигателей. Материал сопровождается примерами и контрольными вопросами.

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.

В предложенном учебном пособии рассматриваются теоретические вопросы согласования параллельной работы статических преобразователей энергии, работающих как в выпрямительном, так и в инверторном режиме. Детально рассмотрено понятие результирующего вектора трехфазных электрических цепей. Показано, что достигнуть высокой точности распределения токов между параллельно работающими статическими преобразователями энергии на общую нагрузку без соответствующего выбора параметров довольно сложно. Приведены различные примеры синтеза корректирующих устройств при построении систем управления параллельно работающими статическими преобразователями энергии – выпрямителями и инверторами.

В работе представлены сведения об источниках энергии, принципиальных энерготехнологических схемах производства энергии и осуществления технологических процессов, вторичных энергоресурсах, парниковом эффекте и его возможных отрицательных последствиях, оптимальном использовании первичных двигателей, мероприятиях по снижению энергопотребления в энергоемких отраслях промышленности, эксергетическому анализу энергетических и энерготехнологических установок и некоторым пассивным методам экономии энергии.

Учебно-методическое пособие содержит рекомендации по созданию схемы электрической принципиальной, перечня элементов и трассировки печатной платы системы управления для силового преобразователя. Работы выполнены с помощью системы автоматизированного проектирования. Приведен пример оформления технической документации.

Рассмотрены основные схемотехнические решения построения однофазных многоуровневых полупроводниковых выпрямителей переменного тока. В учебном пособии рассматриваются принципы работы многоуровневых выпрямителей, проводится анализ электромагнитных процессов, на основе которых показаны основные свойства рассматриваемых схем. Изложены способы управления выпрямителями на основе векторных широтно-импульсных и программных алгоритмах управления. Особое внимание уделено принципам баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока. Для закрепления изученного теоретического материала по каждому разделу предложены контрольные вопросы.

В учебном пособии изложены начальные сведения об однолинейных электрических схемах электроустановок, об элементах этих схем и о технических характеристиках элементов, указываемых на схемах. Приведен пример расчета потерь электроэнергии в линиях электропередачи с использованием указанных характеристик. В приложении даны основные сведения из Государственного стандарта России по правилам выполнения электрических схем а также Стандарта Федеральной сетевой компании «Правила оформления нормальных схем электрических соединений подстанций и графического отображения информации посредством ПТК и АСУ ТП». Учебное пособие может быть использовано для изучения курса «Введение в направление», выполнения расчётно-графического задания по этому курсу, а также при подготовке к изучению специальных курсов по электрическим станциям и электроэнергетическим системам.

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.

В учебном пособии представлены положения, рекомендации и основные особенности молниезащиты различных объектов высоковольтной электроэнергетики – воздушных и кабельных линий электропередачи, а также подстанций среднего и высокого напряжения. Особое внимание уделено действующей нормативно-технической документации по молниезащите различных элементов электрической сети, внедрению инновационных технических решений, позволяющих повысить технико-экономические показатели и надежность эксплуатации объектов электроэнергетики при воздействии грозовых перенапряжений.

Представлены сведения в области проектирования и расчета цифровых радиорелейных линий связи и спутниковых систем по технологии VSAT. Приведен общий алгоритм проектирования ЦРРЛ, рассмотрены особенности расчета параметров РРЛ и критериальные оценки качества проектируемой трассы. Представлены особенности построения спутниковых систем по технологии VSAT, изложены методы расчета взаимного географического расположения спутника и наземной станции, энергетических показателей спутниковых линий связи и требуемых значений сигнал/шум, а также рассмотрены вопросы оптимизации спутниковой сети VSAT.

Рассматриваются вопросы, связанные с разработкой схемных решений, расчетом параметров и выбором элементов источников вторичного электропитания различной мощности для установок электротехнических комплексов.

В пособии изложены вопросы проектирования понизительных электрических подстанций переменного тока. Рассмотрены вопросы выбора мощности трансформаторов, токоограничивающих реакторов, коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также линий нагрузки; методика расчета токов коротких замыканий для выбора и проверки электрооборудования. В пособии сделан упор на действующие нормативные документы, касающиеся вопросов проектирования. Приведены наиболее распространенные электрические схемы распределительных устройств, указаны их области применения и основные свойства. Представлены примеры фрагментов принципиальных схем электрических соединений электрооборудования, даны указания по составлению на их основе полной принципиальной электрической схемы подстанции. Во всех разделах даны примеры решения задач, позволяющие лучше освоить теоретический материал.

Изложены необходимые теоретические положения основных разделов АЭП.

Излагаются основы функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) технологическим процессом (ТП) на тепловых электрических станциях. Обозначены цели функционирования верхнего общестанционного и блочного уровня АСУ ТП. Поясняются основные принципы управления тепломеханическим оборудованием энергоблоков, порядок взаимодействия функциональных групп тепломеханического оборудования в рабочих и аварийных режимах. Рассматриваются особенности АСУ ТП энергоблока, выполненной на базе современных программно-технических средств. Отдельное внимание уделено организационным вопросам эксплуатации АСУ ТП тепловых электростанций.

В учебном пособии изложены рекомендации по автоматизированному проектированию устройств электроснабжения железнодорожного, городского, трубопроводного транспорта и их инфраструктуры. Рассмотрены основы автоматизации процесса проектирования с применением современных технических и программных средств (систем автоматизированного проектирования), методики расчета токов нагрузки и токов короткого замыкания, используемые в пакетах программ, а также электрические схемы распределительных устройств тяговых и трансформаторных подстанций.

В учебном пособии изложены рекомендации по автоматизированному проектированию устройств электроснабжения железнодорожного, городского, трубопроводного транспорта и их инфраструктуры. Рассмотрены основы автоматизации процесса проектирования с использованием современных технических и программных средств, в целом представляющие собой системы автоматизированного проектирования (САПР), методики расчета токов нагрузки и токов короткого замыкания, используемые в пакетах программ, а также электрические схемы распределительных устройств тяговых и трансформаторных подстанций. Особое внимание уделено автоматизированной технологии проектирования устройств электроснабжения электротранспорта и нефтегазового комплекса.

One of the main tasks of the manual is to consolidate the theoretical material studied by the students in the first term of the Master Program. The manual also includes the issues of electromagnetic compatibility in electrical supply systems with the object under study – the interaction of the system «power supply network – consumer». It allows a student to better understand the physical processes running not only during the interaction of consumer power supply systems and power networks but also during the processes of consumer interactions. The authors analyze the quality of consumer electrical power supply on the basis of the system operating conditions in accordance with STANDARD 32144-2013.

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.

Пособие по развитию коммуникативных навыков на немецком языке «Иностранный язык (немецкий)» для дисциплины «Иностранный язык» состоит из 10 глав. Издание представляет собой комплекс учебного и методического материала для аудиторной работы студентов, грамматический справочник с блоком контрольных заданий для самопроверки.

В учебном пособии приведены сведения о надежной и безопасной организации труда при эксплуатации электроустановок, порядке расследования несчастных случаев, связанных с их эксплуатацией, а также порядке эксплуатации электрооборудования, в том числе бытовых электроприборов, в целях недопущения электротравматизма среди электротехнического персонала и работников АПК. Рассмотрены средства защиты в электроустановках, их классификация, объем и методики испытаний, порядок пользования ими.

В пособии даны рекомендации по самостоятельной работе при изучении дисциплин «Специальные вопросы электроснабжения». Приведены содержание дисциплины, задания для выполнения расчетно-графических работ, тесты для оценки компетентности. Даны основные сведения теоретического и справочного характера по расчету электрических сетей.

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).

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.