Мета дисципліни: одержання теоретичних і практичних знань про фізичні явища та характер процесів у електричних колах.
Завдання: навчити здобувачів вищої освіти методам аналізу і розрахунку лінійних і нелінійних електричних кіл в установленому та перехідному режимах, практичного застосування методів моделювання у електричних пристроях, проведення експериментальних досліджень і використання електровимірювальної апаратури.
Компетентності за ОПП:
К02.Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
К06. Здатність виявляти, ставити та вирішувати проблеми.
К12.Здатність вирішувати практичні задачі із залученням методів математики, фізики та електротехніки. К13.Здатність вирішувати комплексні спеціалізовані задачі і практичні проблеми, пов’язані з роботою електричних систем та мереж, електричної частини станцій і підстанцій та техніки високих напруг.
К19.Усвідомлення необхідності підвищення ефективності електроенергетичного, електротехнічного та електромеханічного устаткування.
Програмні результати навчання за ОПП:
ПР01.Знати і розуміти принципи роботи електричних систем та мереж, силового обладнання електричних станцій та підстанцій, пристроїв захисного заземлення та грозозахисту та уміти використовувати їх для вирішення практичних проблем у професійній діяльності.
ПР05.Знати основи теорії електромагнітного поля, методи розрахунку електричних кіл та уміти використовувати їх для вирішення практичних проблем у професійній діяльності.
ПР07.Здійснювати аналіз процесів в електроенергетичному, електротехнічному та електромеханічному обладнанні, відповідних комплексах і системах.
ПР08.Обирати і застосовувати придатні методи для аналізу і синтезу електромеханічних та електроенергетичних систем із заданими показниками.
ПР11.Вільно спілкуватися з професійних проблем державною та іноземною мовами усно і письмово, обговорювати результати професійної діяльності з фахівцями та нефахівцями, аргументувати свою позицію з дискусійних питань.
ПР12.Розуміти основні принципи і завдання технічної та екологічної безпеки об’єктів електротехніки та електромеханіки, враховувати їх при прийнятті рішень.
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен
знати:
- основні закони електротехніки і випливаючі з них обставини і правила для аналізу електричних кіл;
- фізичну сутність електричних та магнітних явищ і можливість їх використання
- умовні графічні позначення електричних величин;
вміти:
- застосовувати методи розрахунку електричних кіл з метою ефективного використання і вдосконалення електричних установок;
- використовувати при розрахунках електричних кіл обчислювальну техніку;
- збирати найпростіші електричні схеми по заданим принциповим схемам та шукати в ній недоліки;
- працювати з контрольно-вимірювальною апаратурою та використовувати правила електробезпеки.
Перший рік, другий семестр – залік, другий рік, третій семестр – екзамен. 8 кредитів.
Перелік дисциплін, які є передумовою вивчення курсу:
- 141БОК6 Вища математика
- 141БОК4 Фізика
Змістовий модуль 1. Основні поняття, визначення та методи розрахунку електричних кіл постійного і гармонічного струмів.
Тема 1. Визначення, характеристики і класифікація електричних кіл та елементів кіл.
Предмет та структура дисципліни. Визначення, характеристики і класифікація електричних кіл та елементів кіл. Дуальні елементи електричного кола. Елементи топології кіл.
Тема 2. Кола постійного струму.
Закони Ома і Кіргофа. Еквівалентні перетворення. Метод рівнянь Кіргофа. Метод контурних струмів. Метод накладання. Метод вузлових потенціалів. Метод еквівалентного генератора. Баланс потужностей в колах постійного струму. Поняття про розрахунок магнітних кіл.
Тема 3.Кола гармонічного струму.
Основні поняття та визначення кіл гармонічного струму. Уявлення гармонічних функцій проекціями оберненого вектора. Уявлення гармонічних функцій з допомогою комплексних величин. Комплексні опір та провідність. Закони Ома і Кіргофа в комплексній формі. Кола гармонічного струму з одним пасивним елементом. Кола гармонічного струму з послідовним і паралельним з’єднанням елементів. Потужність в колі гармонічного струму. Баланс потужностей. Умова передачі максимальної активної потужності від джерела в навантаження.
Змістовий модуль 2. Трифазні кола, частотні характеристики електричних кіл і чотириполюсники.
Тема 4. Трифазні електричні кола.
Поняття про трифазні електричні кола. Співвідношення між лінійними та фазними величинами в трифазних колах. Потужність в трифазному колі. Розрахунок трифазних кіл. Обертаюче магнітне поле.
Тема 5. Електричні кола з взаємною індукцією.
Індуктивний зв’язок. Розрахунок кіл гармонічного струму при послідовному і паралельному з’єднанні індуктивно-зв’язаних котушок. Трансформатор без магнітопроводу.
Тема 6. Частотні характеристики електричних кіл.
Комплексні функції кола. Частотні характеристики електричних кіл. Розрахунок частотних характеристик кіл.
Тема 7. Чотириполюсники.
Параметри і основні рівняння чотириполюсників. Частотні характеристики чотириполюсників. Електричні фільтри. Диференційні та інтегруючі електричні кола.
Змістовий модуль 3. Електричні кола несинусоїдальних струмів і перехідні процеси в електричних колах.
Тема 8. Кола несинусоїдальних струмів.
Загальні відомості про сигнали. Спектральний спосіб опису періодичних сигналів. Діюче значення і потужність періодичних сигналів. Спектри періодичної послідовності прямокутних відео та радіоімпульсів. Спектри неперіодичних сигналів. Спектри прямокутного імпульсу. Спектри пачок імпульсів. Розподіл енергії у спектрі. Спостереження сигналів при проходженні через лінійне електричне коло. Неспотворені електричні кола. Вплив частотних характеристик кола на спектр і форму сигналу. Спектральний метод аналізу електричних кіл.
Тема 9. Аналіз перехідних процесів в електричних колах.
Класичний метод аналізу перехідних процесів в електричних колах. Перехідні процеси в колах першого порядку. Перехідні процеси в колах другого порядку. Типові імпульсні впливи. Тимчасові характеристики кіл. Розрахунок перехідних процесів інтегралом згортки. Зв’язок між частотними і тимчасовими характеристиками електричних кіл.
Тема 10. Операторний метод аналізу електричних кіл.
Основні положення і теореми операційного розрахунку електричних кіл. Застосування операторного методу до аналізу електричних кіл. Операторні передаточні функції електричних кіл. Аналіз електричних кіл зі зворотнім зв’язком.
Змістовий модуль 4. Активні і нелінійні кола. Електричні кола з розподіленими параметрами.
Тема 11. Активні електричні кола.
Аналіз активних електричних кіл.
Тема 12. Нелінійні електричні кола.
Аналіз нелінійних електричних кіл. Перетворення сигналів в нелінійних колах.
Тема 13. Електричні кола з розподіленими параметрами.
Рівняння лінії з розподіленими параметрами. Характеристики однородної лінії. Лінія в різних режимах роботи.
Тема 14. Синтез електричних кіл.
Основні поняття про синтез електричних кіл.
1. Розрахунок характеристик електричних кіл
2. Аналіз електричних кіл постійного струму методом контурних струмів.
3. Аналіз електричних кіл постійного струму методом вузлових потенціалів..
4. Аналіз електричних кіл постійного струму методом еквівалентного генератора.
5. Символічний метод аналізу електричних кіл гармонічного струму.
6. Метод контурних струмів.
7. Аналіз електричних кіл гармонічного струму методом вузлових потенціалів.
8. Аналіз трифазних кіл гармонічного струму.
9. Розрахунок частотних характеристик електричних кіл.
10. Розрахунок параметрів чотириполюсників.
11. Розрахунок спектрів послідовності імпульсів довільної форми.
12. Аналіз проходження сигналів через електричне коло.
13. Аналіз перехідних процесів в електричних колах першого порядку.
14. Аналіз перехідних процесів в електричних колах другого порядку.
15. Аналіз перехідних процесів операторним методом.
16. Аналіз активних електричних кіл.
17. Аналіз нелінійних електричних кіл
18. Аналіз електричних кіл з розподіленими параметрами.
1. Кола постійного струму.(Л.р.№1)
2. Кола гармонічного струму з послідовним з’єднанням елементів.(Л.р.№2)
3. Кола гармонічного струму з паралельним з’єднанням елементів. (Л.р.№3)
4. Трифазні електричні кола при з’єднанні зіркою. (Л.р.№4)
5. Трифазні електричні кола при з’єднанні трикутником. (Л.р.№5)
6. Частотні характеристики електричних кіл. (Л.р.№6)
7. Перехідні процеси в RС-колах. (Л.р.№7)
8. Перехідні процеси в RL-колах. (Л.р.№8)
9. Перехідні процеси в електричних колах другого порядку. (Л.р.№9)
10. Однокаскадний підсилювач(Л.р.№10)
11. Двопівперіодний випрямляч(Л.р.№11)
Базова
- Теоретичні основи електротехніки : [підруч.] /Г. П. Балан, П. О. Кравченко, Ю. Ф. Свергун, О. Є. Щербаков –К. : Інтас, 2007. –325 с.
- Теоретичні основи електротехніки : [підруч. для студ. техн. спец. вищ. навч. закл. : У 3 т.] /І. М. Чиженко (заг. ред.), В. С. Бойко (заг. ред.).Т. 1. Усталені режими лінійних електричних кіл із зосередже-ними параметрами /[Бойко В. С., Бойко В. В., Видолоб Ю. Ф. та ін.] –К. : Політехніка, 2004. –272 с.
- Теоретичні основи електротехніки : [підруч.]/А. М. Воєйков, С. В. Астапов, І. Я. Лізан, В. В. Коломієць –Х., 2007. –364 с.
- Теоретические основы электротехники : [В 3-х томах. Учебник для вузов].Том 1 :[4 изд.] / К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровин, В. Л. Чечурин –СПб : Питер, 2003. –463 с.
- Теоретические основы электротехники : [В 3-х томах. Учебник для вузов].Том 2 :[4 изд.] / К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровин, В. Л. Чечурин –СПб : Питер, 2003. –576 с.
- Перхач В. С. Теоретична електротехніка / Перхач В. С. –К. : Вища школа, 1992. –440 с.
Допоміжна
- Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники. Ч.1 / Атабеков Г. И. –М. : Энергия, 1978. –280 с.
- Теория линейных электрических цепей. / [Афанасьев Б. П., Гольдин О. Е., Кляцкин И. Г., Пинес Г. Я.]. –М. : Высшая школа, 1973. –591 с.
- Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. / Бессонов Л. А. –М. : Высшая школа, 1973. –750 с.
- Дрючин В. Г. Теоретичні основи електротехніки. Електричні кола : [навч. посіб.] / Дрючин В. Г. –Алчевськ : ДонДТУ, 2009. –214 с.
- Конспект лекцій з курсу “Теоретичні основи електротехніки”. Ч.1 / [Карпов Ю. О., Магас Т. Є., Мадьяров В. Г.]. –Вінниця : ВПІ, 1992. –174 с.
- Карпов Ю. О. Теоретичні основи електротехніки. Розділ “Електричні кола з розподіленими параметрами” : [навч. посіб. для студ. напряму підготовки 0906 –“Електротехніка”] / Карпов Ю. О., Мадьяров В. Г. –Вінниця : ВНТУ, 2006. –102 с.