Электротехника

Издание содержит методические указания для выполнения лабораторного практикума, состоящего из трех комплексных лабораторных работ, в которых решаются 11 различных задач, разделенных по трем темам. Приведенные материалы соответствуют программам дисциплин «Эксплуатация, диагностика и ремонт РЭС» и «Электропреобразовательные устройства РЭС». Рассмотрены основные методы расчета выпрямителей, стабилизаторов, трансформаторов, импульсных и вторичных источников питания. Практическая часть посвящена проектированию и исследованию разрабатываемых схем в САПР Multisim (программный продукт подразделения Electronics Workbench Group компании National Instruments). Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих дисциплины «Эксплуатация, диагностика и ремонт РЭС» и «Электропреобразовательные устройства РЭС», также может быть рекомендовано для самостоятельного изучения САПР Multisim применительно к проектированию различных электрических схем.

С позиций теории обобщенного электромеханического преобразователя энергии изложено математическое описание и даны характеристики общепромышленных электрических машин, исполнительных электродвигателей и специальных электрических машин систем автоматики. Существенное внимание уделено вопросам их управления. Предназначено бакалаврам подготовки направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника». Может быть полезно и для обучающихся в магистратуре, а также инженерам, работающим в области проектирования и эксплуатации промышленных систем автоматики.

Рассматриваются проблемы повышения эффективности преобразования энергии в структурах со сложной конфигурацией электромагнитного ядра. Приведены объектно-ориентированные модели, методы и алгоритмы расчета электромеханических устройств с сосредоточенными электрическими и распределенными магнитными системами. Рассмотрено влияние тепловых и электромагнитных процессов на эффективность асинхронных двигателей с двухслойной структурой ротора. Для научных и инженерно-технических работников, проявляющих интерес к нетрадиционной электромеханике, а также для преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области электроэнергетики и электротехники.

Представлены теоретические основы радиотехники. Описаны принципы построения, логическая и физическая структуры беспроводных систем передачи информации. Проведена оценка помехоустойчивости систем радиосвязи 2G и 3G. Рассмотрены обобщенные модели динамики функционирования систем радиосвязи и радиоэлектронного подавления. Для студентов, обучающихся по специальностям «Информационная безопасность», «Основы теории систем передачи информации», «Основы систем и комплексов радиоэлектронной борьбы». Может быть полезно инженерам, научным работникам и специалистам, занятым в проектировании и обслуживании технологических сетей и систем мобильной связи.

На примере одного типа электротехнических изделий – комбинированных блоков питания для цифровых устройств релейной защиты – рассмотрен полный комплекс механических, электрических, климатических испытаний, а также испытаний на электромагнитную совместимость и контрольных испытаний на надежность, предусмотренных в технических условиях и в программах испытаний разных изделий. Описаны стандартизированные и оригинальные методы испытаний, разработанные автором, приведены результаты испытаний серийных и специально отобранных образцов и выборок изделий. Для специалистов, занимающихся разработкой, изготовлением, испытаниями, монтажом и эксплуатацией электротехнических изделий.

Рассмотрены причины потерь энергии и энергоресурсов, потенциал энергосбережения и способы его реализации при производстве, передаче и распределении электрической энергии. Приведены различные режимы и технологии управления потоками электроэнергии и вопросы повышения эффективности работы энергосистем, связанные с его основным оборудованием. Показана необходимость и возможность комплексного решения проблемы по преобразованию электроэнергетики в рамках интеллектуальных линий электропередач (Smart grids) с использованием современного развития техники и в первую очередь приборов силовой электроники. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника».

Рассмотрены методы анализа электронных цепей в установившемся и переходном режимах, элементная база современной микроэлектроники, основы аналоговой и цифровой схемотехники. Приведены примеры расчета аналоговых и цифровых электронных устройств. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника».

Рассматривается электрический привод как информационно-энергетическая система. Приведены теоретические сведения по механическим характеристикам и способам управления основными типами электродвигателей. Рассмотрена механическая часть силового канала электропривода, электромагнитные и электромеханические процессы в электроприводе, основные тепловые режимы работы электроприводов, соотношения подобия в электроприводах разных типов. Для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», изучающих дисциплины «Электрический привод», «Основы электропривода», «Электромеханические системы», а также для магистрантов и аспирантов, специализирующихся в области электромеханики.

Даны сведения о полупроводниковых элементах, на основе которых выполняются современные электронные устройства. Отдельные главы посвящены рассмотрению микроэлектронных усилителей. Описаны устройства, позволяющие генерировать электрические сигналы разной формы, а также устройства аналоговой информатики, позволяющие осуществлять математические операции без использования стеков памяти и процессоров. Для студентов электротехнических направлений. Может быть полезно специалистам в области промышленной электроники, схемотехники, приборостроения.

Представлен теоретический материал по изучению понятий: падение напряжения, потеря напряжения и отклонение напряжения. Приведены методические указания по проведению экспериментов измерения напряжения и последующего расчета потерь и отклонения напряжения при изменении коэффициента трансформации трансформатора в системе электроснабжения. Для студентов направления подготовки бакалавров 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» для профилей обучения «Электроснабжение и релейная защита», «Электроэнергетические системы и сети» всех форм обучения.

Рассматриваются физические процессы и явления, происходящие в аппаратах. Излагается краткая теория функционирования основных электрических аппаратов, принцип действия, применение и выбор аппаратов. Для изучения базовой дисциплины «Электрические и электронные аппараты и их использование в нефтегазовой промышленности» основной образовательной программы подготовки бакалавров всех форм обучения по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника».

Рассмотрены вопросы устройства релейной аппаратуры, защиты линий электропередач и трансформаторов, в том числе и с использованием микропроцессорной защиты. Для студентов среднего профессионального образования, обучающихся по специальности 13.02.07 «Электроснабжение». Может быть полезно научным работникам и специалистам в сфере электроснабжения.

Рассматривается элементная база электроники, полупроводниковые приборы и материалы, р-n-переход и его свойства, диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры, интегральные схемы, логические элементы, триггеры. Представлены основы аналоговой, цифровой схемотехники и микропроцессорной техники. Для студентов электротехнических направлений. Может быть полезно специалистам в области промышленной электроники, схемотехники, приборостроения.

Рассматриваются проблемы и перспективы развития водородной энергетики, дано обоснование задержки развития и внедрения атомно-водородного и солнечноводородного направлений и перспектив их развития, обоснован выбор метановодородного направления развития водородной энергетики. Дано обоснование возобновляемости запасов нефти и газа как основы развития метано-водородной энергетики, определена её сырьевая база на длительный период. Приведены основные направления повышения энергоэффективности и экологии метано-водородной энергетики. Даны основы химической кинетики, катализа, адсорбции и десорбции, активированного комплекса, термоэлектронной эмиссии на поверхности катализатора, химической технологии. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Электроэнергетика» специальности «Водородная энергетика».

Рассмотрены особенности принципов построения релейной защиты для интеллектуальной электрической сети. Излагаются результаты исследований отечественных научных коллективов. Отдельные главы посвящены статистическим методам распознавания режимов и основам их приложений в практике релейной защиты и автоматики. Заключительные главы иллюстрируют приложения адаптивных методов цифровой обработки сигналов и адаптивных алгоритмов в устройствах интеллектуальной коммутации электрического оборудования и автоматике ограничения повышения напряжения. Для специалистов электротехнических, электроэнергетических и электромеханических направлений, занятых в проектировании, модернизации и эксплуатации современного оборудования.

Излагаются основные понятия и законы электротехники, методы расчета электрических цепей постоянного и переменного тока, цепей несинусоидального тока и переходных процессов. Рассматривается явление резонанса, цепи со взаимной индукцией, трехфазные цепи, четырехполюсники и электрические фильтры. Описываются длинные линии. Для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», изучающих дисциплину «Теоретические основы электротехники», а также для магистрантов и аспирантов, специализирующихся в области электроэнергетики и электротехники.

В пособии приведены примеры и задачи с развернутыми численными решениями с целью выработки навыков практических расчетов электрических цепей, необходимых для понимания и изучения проблем эффективного генерирования, распределения и использования электрической энергии. Соответствует современным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и профессиональным квалификационным требованиям. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям среднего профессионального образования, при изучении электротехники.

Учебное пособие соответствует требованиям государственных образовательных стандартов ВПО по направлениям подготовки дипломированных специалистов: 650900 (специальность 140601.65 «Электроэнергетика»), 654500 (специальности: 140601.65 «Электромеханика», 140602.65 «Электрические и электронные аппараты»); 654100 (специальность 210106 «Промышленная электроника») и направлениям подготовки бакалавров: 140200.62, 140600.62, 210100.62. Книга предназначена для студентов всех специальностей 140211/100400, 140601/180100, 140602/180200, 210106/200400, изучающих дисциплину «Высшая математика», раздел «Уравнения математической физики», а также рекомендуется студентам других специальностей, изучающим курс математической физики, инженерам и аспирантам. Рекомендовано Учебно-методическим объединением по университетскому политехническому образованию для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 140400 «Техническая физика» и 220100 «Системный анализ и управление».

Изложены общие принципы организации системы электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий, приведены сведения из ряда последних нормативных документов, регламентирующих устройство электроустановок и технические требования к электрозащитным устройствам. Рассмотрены виды поражений электрическим током, критерии электробезопасности, основные электрозащитные устройства, принципы их действия, правила применения, методы контроля и испытания этих устройств. Дополнительно представлены сведения по системам контроля изоляции и молниезащиты электроустановок. Рассмотрены приемы оказания первой помощи при электропоражении. Для специалистов-электротехников при выполнении работ по проектированию, монтажу, наладке и эксплуатации электроустановок жилых, производственных и общественных зданий с применением УЗО. Может быть полезно работникам органов сертификации, испытательных лабораторий, специалистам проектных, электромонтажных, эксплуатационных организаций, работникам различных энергетических служб.

Рассмотрены основные вопросы, касающиеся электрических сетей, станций и подстанций. Дастся характеристика воздушных и кабельных линий, электропроводок и токопроводов, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, электрических аппаратов станций и подстанций напряжением до и выше 1 кВ; распределительных и трансформаторных подстанций. Предложены схемы электрических соединений в системе электроснабжения, а также схемы электрических соединений станций и подстанций. Для студентов, обучающихся по направлениям 13.03.02 и 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» и смежным направлениям, а также специалистов, занимающихся проектированием, строительством или обслуживанием электрических сетей, станций и подстанций.