технический университет
Дисциплина «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ) является фундаментальной для подготовки специалистов в области электроэнергетики и электротехники. Законы и принципы, которые изучаются в рамках данной дисциплины, являются основой для работы современного электротехнического оборудования, генерации, передачи и распределения электроэнергии.
Теоретические основы электротехники изучаются на протяжении двух семестров, поэтому и на платформе ТОЭ представлена в виде двух курсов. Первая часть курса посвящена электромагнитному полю и основам расчета электрических цепей. Явления и процессы, происходящие в электромагнитном поле, лежат в основе действия большого числа различных электромагнитных и электронных приборов и устройств, широко применяемых на практике.
Знания и навыки, полученные при освоении данного курса, послужат основой для понимания дисциплин на следующих этапах обучения: «Электрические машины», «Электрический привод», «Электрические сети», «Электротехнологии в нефтегазовой промышленности», «Релейная защита и автоматика» и многие другие.
Невозможно представить современный мир без электричества. Электротехника лежит в основе большинства современных технологий — от смартфонов до энергосистем. Изучая её, вы не только получите знания о фундаментальных законах природы, но и инструменты для разработки инновационных решений, которые могут изменить мир.
В курсе вы узнаете о фундаментальных законах электромагнитного поля – теореме Гаусса и уравнениях Максвелла, граничных условиях и уравнениях Пуассона и Лапласа.
Далее обсудим основы расчета электрических цепей – законы Ома и Кирхгофа, методы контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного генератора.
Вспомним основные операции над комплексными числами и рассмотрим, как они используются для расчета цепей переменного тока.
Курс рассчитан на 10 недель. Недельная нагрузка обучающегося по курсу – 10-12 академических часов.
Еженедельные занятия включают:
- просмотр коротких видеолекций;
- небольшое тестирование по каждому разделу курса.
Завершается курс итоговым тестированием.
Курс базируется на объеме ранее изученного материала в курсах:
- «Математика»,
- «Физика».
- Программа
- Результаты обучения
- Направления подготовки
Раздел 1.
Электростатическое поле
- 1.1 История развития электротехники. Основные понятия и законы ЭМП. Закон Кулона и напряженность ЭСП
- 1.2 Потенциал ЭСП. Градиент потенциала в декартовой системе координат
- 1.3 Поляризованность и электрическое смещение. Теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной форме
- 1.4 Раскрытие дивергенции в декартовой системе координат. Уравнения Пуассона и Лапласа
- 1.5 Граничные условия в ЭСП
- 1.6 Электрическая ёмкость. Энергия и силы электрического поля и взаимодействия зарядов
Раздел 2.
Электрическое поле постоянных токов
- 2.1 Основные понятия. Сопротивление, проводимость, электрический ток. Первый закон Кирхгофа. Закон Ома
- 2.2 Второй закон Кирхгофа. Закон Джоуля-Ленца. Уравнение Лапласа. Ток смещения
- 2.3 Граничные условия в ЭППТ. Аналогия ЭСП и ЭППТ. Заземлители
Раздел 3.
Магнитное поле постоянных токов
- 3.1 Основные понятия. Магнитный поток. Закон полного тока
- 3.2 Раскрытие ротора в декартовой системе координат
- 3.3 Закон Био-Савара-Лапласа. Скалярный и векторный магнитные потенциалы. Уравнения Пуассона и Лапласа
- 3.4 Граничные условия. Аналогия ЭСП, ЭППТ и МППТ
Раздел 4.
Электромагнитное поле
- 4.1 Система уравнений Максвелла. Теорема Умова-Пойнтинга
- 4.2 Электромагнитная индукция. Индуктивность собственная и взаимная
Раздел 5.
Электрические цепи постоянного тока
- 5.1 Идеализированные элементы ЭЦ. Понятие линейности
- 5.2 Законы Кирхгофа и их применение для расчета ЭЦ
- 5.3 Метод контурных токов
- 5.4 Метод узловых потенциалов
- 5.5 Метод двух узлов
- 5.6 Метод наложения. Метод эквивалентных преобразований
- 5.7 Эквивалентные преобразования "звезда-треугольник" и "треугольник-звезда"
- 5.8 Метод эквивалентного генератора
- 5.9 Баланс мощностей. Режимы работы простейшей электрической цепи
Раздел 6.
Электрические цепи синусоидального тока
- 6.1 Получение синусоидального тока. Синусоидальные ЭДС, напряжение и ток. Среднее и действующее значение переменного тока
- 6.2 Анализ цепей переменного тока. Комплексные числа и основные действия над ними. Приведение синусоидальных величин к комплексным
- 6.3 Состав цепей переменного тока. Резистор, катушка индуктивности и конденсатор в цепи переменного тока
- 6.4 Мощность в цепи переменного тока. Активная, реактивная и полная мощности. Повышение коэффициента мощности
- 6.5 Резонанс напряжений. Резонанс токов
- 6.6 Взаимная индукция в цепях переменного тока
обучающийся должен знать:
- – основные понятия и законы электростатического поля: закон Кулона, напряженность, потенциал, граничные условия, теорему Гаусса, уравнения Пуассона и Лапласа;
- – законы, действующие для электрического поля постоянных токов: законы Ома и Кирхгофа, закон Джоуля-Ленца;
- – основные законы магнитного поля: закон полного тока, закон Био-Савара-Лапласа, уравнения Пуассона и Лапласа;
- – систему уравнений Максвелла и закон электромагнитной индукции;
- – методы расчета линейных электрических цепей постоянного тока: законы Кирхгофа, методы контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентные преобразования;
- – основы анализа электрических цепей переменного тока: использование комплексных чисел, расчет активной, реактивной и полной мощности, резонансные явления;
обучающийся должен уметь:
- – анализировать электростатическое и электрическое поля, используя уравнения Пуассона и Лапласа, а также учитывать граничные условия;
- – решать задачи, связанные с расчетом параметров цепей постоянного и переменного тока, используя законы Кирхгофа, методы контурных токов и узловых потенциалов;
- – применять методы эквивалентных преобразований и наложения для упрощения расчетов сложных цепей;
- – использовать комплексные числа для анализа и расчета цепей переменного тока;
- – рассчитывать мощность в цепях переменного тока и оптимизировать их параметры для повышения коэффициента мощности;
- – анализировать резонансные явления в электрических цепях и оценивать их влияние на работу системы;
- – применять физико-математические методы для решения задач, связанных с электромагнитным полем, включая расчет индуктивности и использование уравнений Максвелла;
обучающийся должен владеть:
- – навыками построения и анализа моделей электростатического, электрического и магнитного полей с учетом граничных условий;
- – техниками расчета параметров электрических цепей постоянного и переменного тока, включая применение методов эквивалентного преобразования и наложения;
- – методами использования комплексных чисел для расчетов в цепях переменного тока;
- – инструментами анализа мощности электрических цепей и повышения их энергетической эффективности;
- – современными средствами компьютерного моделирования для анализа электрических цепей и подтверждения корректности расчетов.
УГНТУ
УГНТУ
УГНТУ
УГНТУ
УГНТУ
УГНТУ
Нефтегазовое образование
открытые онлайн-курсы