ELEKTROTECHNIKA
Semestr II III IV
Wykład 1 1 -
Ćwicz. audytor. 2 2 -
Laboratorium - - 2
Wykład w II semestrze, 15 godz.
Podstawowe pojęcia i wielkości elektryczne. Ładunek elektryczny i pojęcia z nim związane - oddziaływania elektryczne, przewodniki i dielektryki, rodzaje przewodników, oddziaływa- nia magnetyczne. Pole elektryczne - natęŜenie pola elektrycznego, napięcie i potencjał. Prąd elektryczny - natęŜenie i gęstość prądu elektrycznego. Prawo Ohma w postaci róŜniczkowej i całkowej. Rezystancja i konduktancja, zaleŜność rezystancji od temperatury. Układy połączeń rezystancji. Przekształcenie gwiazda-trójkąt i odwrotne. (2)
Pole elektrostatyczne. Prawo Coulomba. Twierdzenie Gaussa. Przewodniki i dielektryki w polu elektrostatycznym. Przenikalność elektryczna. Prąd przesunięcia dielektrycznego. Po- jemność elektryczna. Układy połączeń kondensatorów. Przekształcenie gwiazda-trójkąt i od- wrotne. Energia pola elektrostatycznego. Wytrzymałość elektryczna. (2)
Elementy obwodów prądu stałego. Elementy funkcjonalne i strukturalne obwodów. Charak- terystyki statyczne rezystorów. Prawa Kirchhoffa. Moce elementów i bilans mocy obwodu.
Idealne i rzeczywiste źródła napięciowe i prądowe. Łączenie źródeł. Linia zasilająca odbior- nik. Dzielnik napięcia i dzielnik prądu (2)
Analiza obwodów prądu stałego. Rozwiązywanie obwodów nierozgałęzionych (liniowych i nieliniowych). Elementy topologii obwodów, gałąź uogólniona. Równania równowagi (praw Kirchhoffa). Metoda oczkowa. Metoda węzłowa. Zasada superpozycji. „Przenoszenie” źródeł w obwofdzie. Twierdzenia: Thevenina i Nortona., o wzajemności, o kompensacji, . (4)
Pole i obwody magnetyczne. Indukcja elektromagnetyczna. Indukcja magnetyczna, stru- mień magnetyczny, natęŜenie pola magnetycznego, przenikalność magnetyczna. Prawo Biota- Savarta-Laplace'a. Prawo przepływu. Oddziaływanie elektrodynamiczne. Magnetyczne wła- sności ciał - krzywa magnesowania i histereza magnetyczna ferromagnetyków. Podstawowe równania obwodów magnetycznych. Obliczanie obwodów magnetostatycznych. Prawo in- dukcji elektromagnetycznej. Reguła Lenza. Cewka indukcyjna. Indukcyjność własna. Energia pola magnetycznego. Indukcyjność wzajemna. Transformator bezstratny i rzeczywisty. (2) Elementy obwodów prądu sinusoidalnego. Klasyfikacja przebiegów zmiennych w czasie.
Wielkości charakteryzujące przebiegi okresowe prądu i napięcia. Wielkości charakteryzujące dwójnik liniowy przy prądzie sinusoidalnym. Elementy R, C, L, M w obwodach prądu sinu- soidalnego. Układy dwójników z elementami R, L, C. Moce dwójnika pasywnego (czynna, bierna i pozorna). Rezonans elektryczny. Wskazy prądu i napięcia sinusoidalnego. Idea wy- kresu wskazowego obwodu. Wykresy wskazowe i wykresy trójkątowe dwójników pasyw- nych. Wartości symboliczne prądu i napięcia sinusoidalnego. Własności metody symbolicznej rozwiązywania obwodów prądu sinusoidalnego. Moc zespolona. Posługiwanie się rachun- kiem symbolicznym w rozwiązywaniu obwodów. (3)
Wykład w III semestrze, 15 godz.
Wybrane konfiguracje i analiza obwodów prądu sinusoidalnego. Przekształcenie trójkąt- gwiazda i odwrotne, przy prądzie sinusoidalnym. Układy dzielników napięcia i prądu sinuso- idalnego. Charakterystyki zewnętrzne sinusoidalnych źródeł napięciowych. RównowaŜność rzeczywistych sinusoidalnych źródeł napięciowych i prądowych. Dopasowanie odbiornika do źródła napięciowego. Dwójniki i trójniki z cewkami sprzęŜonymi magnetycznie. Rozwiązy- wanie obwodów ze sprzęŜeniami magnetycznymi metodą oczkową. Obwód trójfazowy. Na- pięcia, prądy i moce w obwodach trójfazowych. Konfiguracje obwodów trójfazowych. Po- miary mocy czynnej i biernej odbiorników trójfazowych. Określanie wskazań przyrządów na podstawie wykresu wskazowego.(3)
Przenoszenie i przetwarzanie energii w układach elektrycznych. Wytwarzanie i uŜytko- wanie energii elektrycznej. Przedstawianie źródeł i odbiorników energii. Straty mocy w mate- riałach elektrycznych i magnetycznych - rzeczywisty kondensator, rzeczywista cewka, dła- wik. Przenoszenie energii za pośrednictwem pola magnetycznego. Transformator jednofazo- wy, przekładniki prądowe i napięciowe. Przetworniki elektromechaniczne o polu magnetycz- nym - siła przyciągania zwory przez elektromagnes, zamiana pracy mechanicznej na energię elektryczną (prądnica) oraz energii elektrycznej na pracę mechaniczną (silnik elektryczny), zasady działania mierników magnetoelektrycznych, elektrodynamicznych i elektromagne- tycznych. Rodzaje i warunki pracy urządzeń energoelektrycznych. (2)
Układy i urządzenia zasilające. Struktura i właściwości układów zasilania energią elek- tryczną - jakość energii elektrycznej. Transformator trójfazowy - przekładnia, układ połączeń, grupa połączeń, warunki pracy równoległej, autotransformator. Spadki napięcia i straty mocy w liniach (prądu stałego, jednofazowych i trójfazowych). „Poprawa” współczynnika mocy w trójfazowej sieci zasilającej. (2)
Zasady działania i własności uŜytkowe maszyn elektrycznych. Pola magnetyczne i uzwo- jenia w maszynach elektrycznych - wytwarzanie pól nieruchomych (stałego i przemiennego), wytwarzanie pola wirującego, parametry i schematy płaskie uzwojeń, wykresy wskazowe napięć w uzwojeniach. Trójfazowe silniki indukcyjne (pierścieniowe i klatkowe) - charaktery- styki mechaniczne, rozruch, regulacja prędkości i hamowanie. Silniki indukcyjne jednofazo- we. Maszyny synchroniczne trójfazowe. Maszyny prądu stałego - oddziaływanie twornika i komutacja zezwojów, prądnice prądu stałego (warunki samowzbudzenia prądnicy boczniko- wej, charakterystyki zewnętrzne), silniki prądu stałego (charakterystyki mechaniczne, roz- ruch, regulacja prędkości i hamowanie, dobór rozrusznika). Silniki komutatorowe jednofazo- we. (4)
Ochrona nadprądowa, podnapięciowa i nadnapięciowa. Elektryczny łuk łączeniowy - cha- rakterystyki statyczne i dynamiczne łuku, napięcia powrotne i ponowne zapłony w czasie ga- szenia łuku przy prądzie przemiennym, przepięcie występujące w chwili zgaśnięcia łuku prą- du stałego. Prąd zwarciowy - obwód zasilany stałym napięciem, obwód zasilany stałym na- pięciem sinusoidalnym, rodzaje zwarć w obwodach trójfazowych, metoda obliczania prądu początkowego i prądów z nim związanych. Dobór aparatów łączeniowych i zabezpieczenio- wych do warunków zwarciowych. Zabezpieczenia przeciąŜeniowe, zwarciowe i zanikowe w obwodach odbiorczych niskiego napięcia. Ochrona przepięciowa i odgromowa. (2)
Środki ochrony przeciwporaŜeniowej przy urządzeniach elektrycznych. Czynniki wpły- wające na reakcję organizmu ludzkiego przy przepływie prądu raŜeniowego. Ochrona prze- ciwporaŜeniowa podstawowa i dodatkowa. Ochrona przeciwporaŜeniowa w obiektach bu- dowlanych - zakresy napięciowe i układy sieciowe instalacji elektrycznych, sposoby i środki ochrony, skuteczność ochrony. Ochrona przeciwporaŜeniowa przy urządzeniach średniego i wysokiego napięcia - dopuszczalne wartości napięć raŜeniowych dotykowych (odpowiadające stopniowi ochrony dodatkowej i wartości czasu raŜenia). (2)
Ćwiczenia audytoryjne w II semestrze, 30 godz.
Układy rezystancji liniowych. Rezystancja i konduktancja zastępcza układów oporników.
Przekształcenie gwiazda-trójkąt i odwrotne układu oporników. [2 godz.]
Łączenie pojemności liniowych. Pojemności zastępcze układów kondensatorów. Przekształ- cenie gwiazda-trójkąt i odwrotne układu kondensatorów. Ładunki, napięcia i energia pola elektrycznego kondensatorów w układach ze źródłami napięciowymi i w układach odosob- nionych. [4 godz.]
Napięciowe i prądowe źródła prądu stałego. Stany pracy źródeł prądu stałego (napięcio- wych i prądowych). Szeregowe i równoległe łączenie źródeł. Moce wydawane przez źródła idealne i rzeczywiste. Dopasowanie odbiorników do źródeł. [2 godz]
Obwody prądu stałego z jednym źródłem. Rozwiązywanie nierozgałęzionych obwodów prądu stałego. Dzielnik napięcia i dzielnik prądu. Rozwiązywanie obwodów prądu stałego z jednym źródłem metodą przekształcania sieci. [2 godz.]
I kolokwium [2 godz.]
Metody sieciowe rozwiązywania obwodów prądu stałego. Metoda klasyczna (równań Kir- chhoffa). Metoda oczkowa, metoda węzłowa, zasada superpozycji, twierdzenie Thevenina i twierdzenie Nortona. [8 godz.]
Obwody prądu stałego z gałęzią nieliniową. Metoda przecięcia charakterystyk. Metoda cha- rakterystyki wypadkowej. [2 godz.]
Obwody magnetostatyczne (nieliniowe). Metoda numeryczna z interpolacją (nierozgałęzio- ne i rozgałęzione obwody strumienia stałego). [2 godz.]
II kolokwium [2 godz.]
Powtórzenie materiału przed kolokwium poprawkowym [2 godz.]
Kolokwium poprawkowe [2 godz.]
Ćwiczenia audytoryjne w III semestrze, 30 godz.
Wielkości charakteryzujące przebiegi okresowe prądu i napięcia. Wartości średnie, sku- teczne, wyprostowane. Współczynniki szczytu i kształtu. [2 godz.]
Dwójniki prądu sinusoidalnego. Przebiegi sinusoidalne prądu i napięcia na elementach R, L, C – wartości skuteczne; fazy początkowe; wartości symboliczne prądu i napięcia. Impe- dancja i admitancja dwójnika. Kąt przesunięcia fazowego dwójnika. Impedancja i admitancja zespolona dwójnika (gałęzie szeregowe oraz układy gałęzi równoległych z elementami R, L, C). Wartości skuteczne, wartości symboliczne, wykresy wskazowe napięć i prądów dwójnika. Dzielnik napięcia i dzielnik prądu sinusoidalnego. [2 godz.]
Obwody jednofazowe (układy pasywne zasilane ze źródła napięcia sinusoidalnego). War- tości skuteczne i fazy początkowe prądów i napięć gałęziowych. Moc czynna, bierna, pozorna i zespolona (elementów, gałęzi, obwodu). Wykresy wskazowe prądów i napięć. Wykresy trójkątowe impedancji, admitancji oraz mocy. Rezonans napięć i rezonans prądów – wykresy wskazowe i trójkątowe. Składowe czynne oraz bierne prądu i napięcia (gałęzi, obwodu).
Rozwiązywanie obwodów metodą przekształcania sieci (z przekształceniem gwiazda-trójkąt i odwrotnym). Bilans mocy obwodu. [4 godz.]
Metody sieciowe rozwiązywania obwodów prądu sinusoidalnego. Metoda klasyczna (rów- nań Kirchhoffa). Metoda oczkowa, metoda węzłowa, zasada superpozycji, twierdzenie Thevenina i twierdzenie Nortona. Bilans mocy obwodu. Dopasowanie gałęzi pasywnej do obwodu (ze względu na moc czynną). [4 godz.]
I kolokwium [2 godz.]
Obwody prądu sinusoidalnego ze sprzęŜeniami magnetycznymi. Układy równowaŜne bez sprzęŜeń magnetycznych. Rozwiązywanie obwodów ze sprzęŜeniami magnetycznymi metodą oczkową. [4 godz.]
Obwody trójfazowe. Wartości skuteczne prądów i napięć, wykresy wskazowe, moce czynne i bierne w układach zasilanych cztero- i trójprzewodowo, z gałęziami włączanymi na napięcia fazowe oraz międzyfazowe. [6 godz.]
II kolokwium [2 godz.]
Powtórzenie materiału przed kolokwium poprawkowym. [2 godz.]
Kolokwium poprawkowe [2 godz.]
