4 Електротехника
Анотация
В курса по “Електротехника” студентите се запознават с методите за изследване на линейните електрически вериги с постоянни параметри. Курсът акцентира върху работата на линейните електрически вериги при постояннотоков режим и при установен хармоничен режим. Основните величини, използвани за описание на веригите, са интегралните скаларни величини ток и напрежение. Разглеждат се основните свойства и теореми за линейните електрически вериги, а също и някои явления в линейните електрически вериги като предаване на максимална мощност в товара, предаване на мощности по индуктивен път, резонансни явления и други.
Студентите се запознават с основните методи за анализ на линейни електрически вериги при: а) постоянен ток; б) променлив ток. В първия раздел се разглеждат постояннотоковите режими в линейните електрически вериги. Във втория раздел акцентът се поставя върху хармоничните режими във временната област. Въвеждат се дефиниции за ефективните стойности на напреженията и токовете, за различните типове мощности. Въвеждат се и основните понятия, свързани с комплексния метод. Отделя се и кратко внимание на резонансните явления (сериен и паралелен резонанс). В третия раздел се разглеждат накратко преходните процеси в линейните електрически вериги от първи и втори ред. В четвъртия раздел се прави кратък преглед на нелинейните електрически вериги. Разглеждат се основните видове нелинейни елементи. Разглеждат се накратко постоянните и променливите режими в нелинейни електрически вериги. В пети раздел се разглежда теорията на електромагнитните устройства. Представят се елементи от теорията на електромагнетизма, въвеждат се някои от основните закони. Разглеждат се магнитните вериги. Представя се действието на трансформатора с феромагнитна сърцевина. Разглеждат се устройството и действието на някои видове устройства като постояннотокови двигатели, асинхронни двигатели и синхронни микромашини.
Курсът по “Електротехника“ се явява продължение на курса по „Базова математика за инженери“. Той осигурява следващия курс по „Измервания в електрониката”, както и дисциплините „Анализ и синтез на логически схеми”, „Компютърна електроника“, „Микропроцесорна техника“ и други.
Съдържание
Тема 1. ПОСТОЯННИ РЕЖИМИ В ЛИНЕЙНИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕРИГИ.
1.1. Линейни електрически вериги, основни понятия, класификация, Основни елементи на линейните електрически вериги, съпротивление, капацитет, индуктивност.
1.2. Закон на Ом. Закон на Джаул. Първи и втори закон на Кирхоф. Баланс на мощностите. Еквивалентни преобразования на пасивни и активни двуполюсници.
1.3. Основни принципи и теореми за електрическите вериги. Принцип на наслагването, принцип на взаимността. Теорема за компенсацията, теореми на Тевенин и Нортън за еквивалентния генератор, теорема за предаване на максимална мощност в товара.
1.4. Основни методи за анализ на линейни електрически вериги. Метод с основните закони на електротехниката. Метод с еквивалентните преобразования. Метод с клоновите токове. Метод с контурните токове. Метод с възловите потенциали.
Тема 2. СТАЦИОНАРНИ ХАРМОНИЧНИ РЕЖИМИ В ЛИНЕЙНИТЕ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕРИГИ.
2.1. Зависимост между ток и напрежение за идеални R-L-C елементи на електрическа верига. Амплитудно-фазови съотношения, векторни диаграми.
2.2. Комплексен метод за представяне на хармонични величини. Триъгълник на съпротивленията, проводимостите и мощностите. Закон на Ом в комплексна форма. Закони на Кирхоф в комплексна форма.
2.3. Основни принципи и теореми за линейните електрически вериги при хармоничен режим. Метод с основните закони на електротехниката, метод с клоновите токове, метод с контурните токове и метод с възловите потенциали в комплексна форма.
2.4. Вериги с индуктивна връзка. Закон на Фарадей, закон на Ленц. Линеен трансформатор. Еквивалентни схеми без индуктивна връзка. Мощности, предавани по индуктивен път.
2.5. Резонансни явления в линейните електрически вериги. Видове резонанс - сериен и паралелен. Качествен фактор. Понятие за L-C филтри. Амплитудно-честотни и фазово-честотни характеристики. Понятие за R-C филтри.
Тема 3. ПРЕХОДНИ ПРОЦЕСИ В ЛИНЕЙНИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕРИГИ.
3.1. Преходни процеси в линейни електрически вериги от първи ред, основни понятия, закони на комутацията, начални условия, характеристични уравнения, свободна и установена съставяща на реакцията. Класически метод за анализ на преходни процеси в линейни електрически вериги от първи ред.
3.2. Преходни процеси в линейни електрически вериги от втори ред. Основни понятия. Класически метод за анализ на преходни процеси в линейни електрически вериги от втори ред.
Тема 4. НЕЛИНЕЙНИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ И ЕЛЕКТРОННИ ВЕРИГИ ПРИ ПОСТОЯНЕН И ПРОМЕНЛИВ РЕЖИМ.
4.1. Нелинейни електрически вериги при постоянен режим, основни понятия. Волт-амперни характеристики на нелинейните елементи. Основни закони, принципи и теореми за нелинейните електрически вериги. Графични методи за анализ на нелинейни електрически вериги с един нелинеен резистор при постоянен режим.
4.2. Нелинейни електрически вериги при променлив режим, основни положения, методи за анализ.
Тема 5. ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ УСТРОЙСТВА.
5.1. Магнитостатично поле. Вектор на магнитната индукция, магнитен поток. Магнитен закон на Гаус.
5.2. Закон на Ампер за пълния ток. Вектори намагнитване и магнитен интензитет. Магнитна проницаемост, магнитни свойства на веществата Магнитни вериги при постоянен ток, основни закони.
5.3. Магнитни вериги при променливотоков режим на работа. Трансформатори с феромагнитен магнитопровод, устройство, принцип на действие, режими на работа, векторна диаграма, заместваща схема.
5.4. Електрически двигатели за постоянен ток. Устройство и принцип на действие. Механични характеристики. Регулиране на честотата на въртене.
5.5. Електрически двигатели за променлив ток. Създаване на въртящо се магнитно поле. Асинхронни двигатели. Устройство и принцип на действие. Основни характеристики. Регулиране.
5.6. Синхронни микромашини – предназначение, видове, режими на работа, характеристики.