Програма По дисциплината: Теоретична електротехника

Утвърдил:

Декан:

/Доц. д-р Д. Петров/

Габрово, 2003

Методите за анализ се изграждат на базата на физическите представи, получени в курса по “Физика” и математическия апарат от курса по “Висша математика”. Практическото прилагане на методите за анализ на електромагнитнитните процеси предполага широко използуване на числени методи и компютърна техника.

1.1. Основни закони и уравнения на електромагнитното поле в интегрална форма.

1.2. Определение и класификация на електрическите вериги. Електрически схеми. Основни елементи. Резистор. Кондензатор. Индуктивен елемент. Взаимноиндуктивен елемент. Източник на електродвижещо напрежение. Източник на ток.

1.3. Основни закони за електрическите вериги. Първи закон на Кирхоф. Втори закон на Кирхоф. Обобщен закон на Ом. Закон на Джаул-Ленц. Основни закони за магнитните вериги.

1.4. Графи на електричеките вериги (схемни графи). Класификация на графите. Основни подмножества на графите. Структурни матрици. Възлова матрица. Матрица на сеченията. Контурна матрица.

1.5. Синусоидални режими в линейни електрически вериги. Основни характеристики на синусоидалните величини. Фаза и фазова разлика. Ефективна и средна стойност. Мощности. Изобразяване на синусоидални величини с комплекси. Векторни диаграми.

1.6. Синусоидален режим в пасивен RLC-двуполюсник от последователен тип. Синусоидален режим в пасивен GLC- двуполюсник от паралелен тип. Закони за електрическите вериги в комплексна форма. Комплексна мощност.

1.7. Еквивалентни схеми на пасивни двуполюсници от последователен и паралелен тип. Взаимно преминаване. Еквивалентни схеми на активни двуполюсници от последователен и паралелен тип. Взаимно преминаване. Преобразуване на последователно, паралелно и смесено съединение на елементи. Преобразуване на свързване в триъгълник в еквивалентна звезда и обратно.

2.1. Изчисляване на линейни електрически вериги със законите на Кирхоф. Метод на контурните токове.

2.2 Метод на възловите напрежения. Принцип и метод на наслагването. Взаимност и обратимост. Теорема на компенсацията.

2.3. Метод на еквивалентния генератор. Теорема на Тевенен. Теорема на Нортън. Теорема на вариациите.

2.4. Матрична форма на записване на уравненията при изчисляване на електрическите вериги. Матрична обосновка на методите на контурните токове и възловите напрежения.

2.5. Метод на сигналните графи. Преобразуване на сигнални графи. Формула на Мейсън.

2.6. Последователно и паралелно съединение на два индуктивно свързани пасивни елемента. Изчисляване на електрически вериги с индуктивна връзка.

2.7. Преобразуване на триполюсно съединение с индуктивна връзка в еквивалентно триполюсно съединение без индуктивна връзка. Предаване на енергия между индуктивно свързани елементи на веригата.

2.8. Трансформатори с линейни характеристики. Еквивалентни заместващи схеми. Идеален трансформатор.

2.9. Баланс на мощностите в сложни вериги. Теорема на Ланжвен.

2.10. Резонанс на напреженията в последователен RLC-контур. Честотни характеристики.

2.11. Резонанс на токовете в паралелна GLC-верига. Честотни характеристики.

2.12. Резонансни явления в сложни електрически вериги. Резонанс при всички честоти. Резонанс в индуктивно свързани контури.
Модул 3. Трифазни вериги. Несинусоидални режими в линейни вериги. Четириполюсници (лекции - 18 часа, семинарни упражнения - 12 часа)

3.1. Трифазни вериги - определение, класификация и основни зависимости. Мощности.

3.2. Изчисляване на несиметрични и симетрични трифазни вериги при статичен товар. Трифазна четирипроводна верига. Трифазна трипроводна верига.

3.3. Създаване на въртящи се и бягащи магнитни полета.

3.4. Изчисляване на трифазни вериги при динамичен товар. Метод на симетричните съставки.

3.5. Периодични несинусоидални процеси в линейни вериги. Основни положения. Свойства на периодичните криви, притежаващи симетрия.

3.6. Изчисляване на моментните стойности на установените напрежения и токове в линейни вериги при несинусоидални режими.

3.7. Ефективни стойности на несинусоидални величини. Мощности. Характеристични коефициенти. Несинусоидални режими в трифазни вериги.

3.8. Системи уравнения на пасивни четириполюсници. Еквивалентни заместващи схеми. Опитно определяне на параметрите на четириполюсника.

3.9. Характеристични параметри на пасивни четириполюсници. Хиперболичен вид на А-системата уравнения.

3.10.Съединение на пасивни четириполюсници. Регулярност на съединението. Верижни схеми. Електрически филтри.
II част
Модул 4. Преходни процеси в линейни електрически вериги (лекцции - 15 часа, семинарни упражнения - 12 часа)

4.1. Класически метод за изследване на преходни процеси. Закони на комутацията. Определяне на интеграционните константи.

4.2. Преходни процеси във вериги от първи ред. Преходни процеси в последователен RL-двуполюсник. Преходни процеси в последователен RC-двуполюсник.

4.3. Преходни процеси във вериги от втори ред. Преходни процеси в последователен RLC-двуполюсник. Разреждане на кондензатор във верига с елементи R и L.

4.4. Определяне на началните условия при некоректна постановка.

4.5. Обобщени функции. Единична функция. Преходна характеристика на веригата. Интеграл на Дюамел.

4.6. Импулсна функция. Импулсна характеристика на веригата. Интеграл на наслагването.

4.7. Операторен метод за изследване на преходни процеси. Закони за електрическите вериги в операторна форма. Заместващи операторни схеми. Преход от образа към оригинала. Теорема на разложението.

4.8. Честотен метод за изследване на преходни процеси. Спектрално представяне на непериодичните функции посредством интеграла на Фурие. Изчисляване на преходни процеси с помощта на честотните характеристики.

4.9. Метод на променливите на състоянието. Преходна матрица. Теорема на Силвестър.

4.10. Синтез на електрически вериги. Свойства на входните функциина пасивни електрически вериги. Представяне на входните функции във вид на прости дроби. Реализация на входните функции на двуполюсник, имащи реални и имагинерни корени на знаменателя, посредством разлагането на тези функции на прости дроби.

4.11. Реализация на входните функции на двуполюсник, имащи само имагинерни корени на знаменателя, посредством представянето на тези функции във вид на верижни дроби.

5.1. Уравнения на еднородна линия. Решаване на уравненията на еднородна линия в установен синусоидален режим. Бягащи вълни.

5.2. Характеристики на еднородна линия. Условия за неизкривяваща линия. Входно съпротивление на еднородна линия. Линия при съгласувано натоварване. Линия без загуби.

5.3. Преходни процеси в еднородна линия. Решаване на уравненията на еднородна неизкривяваща линия при преходен процес по операторния метод.

5.4. Пречупване и отражение на вълните в мястото на съединение на две еднородни линии. Отражение на вълните от края на линията. Преминаване на вълните при наличие на реактивен елемент в мястото на съединение на две линии.
Модул 6. Нелинейни електрически и магнитни вериги. Теория на електромагнитното поле (лекции - 22 часа, семинарни упражнения -8 часа, лабораторни упражнения – 6 часа)

6.1. Нелинейни електрически и магнитни вериги. Основни понятия и характеристики на нелинейните елементи. Апроксимация на характеристиките на нелинейните елементи.

6.2. Изчисляване на нелинейни вериги при постоянен ток в установен режим. Изчисляване на магнитни вериги с постоянни магнити.

6.3. Изчисляване на периодични режими в нелинейни вериги. Бобина с феромагнитна сърцевина. Трансформатор с феромагнитна сърцевина.

6.4. Метод на хармоничния баланс за изчисляване на периодични процеси в нелинейни вериги.

6.5. Методи за изчисляване на преходни процеси в нелинейни вериги. Понятие за устойчивост.

6.6. Изразяване на уравненията на електромагнитното поле в диференциална форма. Закон за пълния ток в диференциална форма - първо уравнение на Максуел. Закон за електромагнитната индукция в диференциална форма - второ уравнение на Максуел. Теорема на Гаус и постулат на Максуел в диференциална форма. Изразяване на принципите за непрекъснатост на електрическия ток и магнитния поток в диференциална форма. Теорема на Гаус-Остроградски. Теорема на Стокс. Пълна система уравнения на електромагнитното поле.

6.7. Изразяване на диференциалните оператори в различни ортогонални координатни системи. Обобщени координати. Линеен елемент. Изразяване на градиент, дивергенция, ротор и лапласиан. Цилиндрична координатна система. Сферична координатна система.

6.8. Електростатично поле. Уравнения на Поасон и Лаплас. Гранични условия на повърхността на проводниците. Гранични условия на границата между два диелектрика.

6.9. Плоскопаралелно поле. Метод на комплексния потенциал.

6.10. Поле на двупроводна линия. Поле на два успоредни несъосни цилиндъра.

6.11. Изчисляване на електрически капацитет. Потенциални коефициенти. Метод на средните потенциали.

6.12. Електрическо поле на постоянни токове. Гранични условия. Метод на електростатичната аналогия. Съпротивление на заземление.

6.13. Магнитно поле на постоянни токове. Скаларен и векторен потенциал на магнитното поле. Гранични условия на разделната повърхност на две магнитни среди.

2. Основни закони за електрическите вериги.

3. Закони за електрическите вериги в комплексна форма. Комплексна мощност.

4. Еквивалентно преобразуване на електрическите вериги.

5. Метод на контурните токове.

6. Метод на възловите напрежения.

7. Метод на еквивалентния генератор.

8. Изчисляване на електрическите вериги с индуктивна връзка. Предаване на енергия между индуктивно свързани елементи на веригата.

9. Баланс на мощностите в сложни вериги. Теорема на Ланжвен.

10. Резонансни явления в електрически вериги.

11. Изчисляване на несиметрични и симетрични трифазни вериги при статичен товар.

12. Изчисляване на трифазни вериги при динамичен товар. Метод на симетричните съставки.

13. Изчисляване на линейни вериги при несинусоидални режими.

14. Четириполюсници.

16. Определяне на началните условия при некоректна постановка.

17. Операторен метод. Теорема на разложението.

18. Интеграл на Дюамел.

19. Синтез на електрически вериги.

20. Еднородна линия в установен синусоидален режим.

21. Линия без загуби.

22. Изчисляване на нелинейни вериги при постоянен ток в установен режим.

23. Изчисляване на нелинейни вериги при променлив ток.

24. Преходни процеси в нелинейни вериги.

25. Електростатично поле. Уравнения на Поасон и Лаплас.

26. Изчисляване на електрически капацитет.

27. Електрическо поле на постоянни токове. Метод на електростатичната аналогия. Съпротивление на заземление.

28. Магнитно поле на постоянни токове. Скаларен и векторен потенциал на магнитното поле.

2. Изследване на резонанс в индуктивно свързани вериги.

3. Изследване на пасивни четириполюсници.

4. Изследване на бобина с феромагнитна сърцевина.

2. Преходни процеси в линейни електрически вериги.

3. Линейни вериги с разпределени параметри.

4. Нелинейни вериги в установен режим.

2. Фархи, С. Л., С. П. Папазов. Теоретична електротехника, ч. 1. - София: Техника, 1981. - 630 с.

3. Нейман, Л. Р., К. С. Демирчян. Теоретические основы электротехники, т, I. - Ленинград: Энергоиздат; 1981. - 533 с.

4. Станев, И. В., Д. П. Петров, Г. Г. Дишлиев, Р. Т. Пенова. Примери и задачи по теоретични основи на електротехниката, ч. I. - София: Техника, 1993. - 236 с.

5. Станев, И., Д. Петров, Н. Колев, П. Петров, П. Узунов. Примери и задачи по теоретична електротехника, ч. I. - Габрово: Университетско издателство «Васил Априлов», 2000. - 198 с.
6. Фархи, С. Л. и др. Решени примери. Теоретична електротехника, ч. 1. - София: Техника, 1989. - 254 с.
II част
1. Фархи, С. Л., С. П. Папазов. Теоретична електротехника, ч. 1. - София: Техника, 1981. - 630 с.

2. Фархи, С. Л., С. П. Папазов. Теоретична електротехника, ч. 2. - София: Техника, 1983. - 250 с.

3. Папазов, С. П., С. Л. Фархи. Теоретична електротехника, ч. 3. - София: Техника, 1988. - 422 с.

4. Нейман, Л. Р., К. С. Демирчян. Теоретические основы электротехники, т. I. - Ленинград: Энергоиздат; 1981. - 533 с.

5. Нейман, Л. Р., К. С. Демирчян. Теоретические основы электротехники, т. II. - Ленинград: Энергоиздат; 1981. - 415 с.

6. Станев, И. В., Д. П. Петров, М. П. Иванова, В. Х. Рафаелян. Примери и задачи по теоретични основи на електротехниката, ч. II. - София: Техника, 1994. - 239 с.

7. Станев, И., Д. Петров, Н. Колев, П. Петров, П. Узунов. Примери и задачи по теоретична електротехника, ч. II. - Габрово: Университетско издателство «Васил Априлов», 2000. - 175 с.

8. Фархи, С. Л. и др. Решени примери. Теоретична електротехника, ч. 2. - София: Техника, 1989. - 279 с.

9. Фархи, С. Л. и др. Решени примери. Теоретична електротехника, ч. 3. - София: Техника, 1992. - 279 с.

10. Станев, И., Д. Петров, Н. Колев, П. Петров, П. Узунов. Теоретична електротехника. Ръководство за лабораторни упражнения. - Габрово: Университетско издателство «Васил Априлов», 1999. – 80 с.

Съставил:

/доц. д-р И. Станев/

Програмата е обсъдена на КС с Протокол No .... от .....................г.
Ръководител на катедра:

/доц. д-р Г. Трендафилов/

/доц. д-р П. Жечев/