Wiesław Jałmużny
Podstawy Elektrotechniki - PE
Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki
Kierunek: Mechatronika
1. rok studiów / 1. semestr
LICZBY GODZIN:
Wykład 2 godziny tygodniowo x 15 tygodni = 30 godzin
Ćwiczenia audytoryjne 1 godzina tygodniowo x 15 tygodni = 15 godzin
Wykładowca odpowiedzialny za program: dr inż. Wiesław Jałmużny
Katedra Elektrotechniki Ogólnej i Przekładników ( K-23).
Obowiązkowe zaliczenie wykładu i ćwiczeń.
Ogólna charakterystyka i cel przedmiotu: Zdobycie podstawowej wiedzy z zakresu metod analizy i obliczania obwodów elektrycznych prądu stałego i przemiennego. Poznanie zagadnienia mocy i energii w obwodach jednofazowych i trójfazowych.
Treść wykładu
Elementy obwodu. Pojęcia podstawowe. Liniowość i nieliniowość obwodu.
Prawo Ohma, prawa Kirchhoff'a, prawo Joule'a.
Elementarny obwód elektryczny prądu stałego. Charakterystyka prądowo-napięciowa. Zależności energetyczne.
Połączenia rezystorów. Rozwiązywanie obwodów metodą przekształcania.
Rozwiązywanie obwodów metodą praw Kirchoff'a, metodą superpozycji i potencjałów węzłowych.
Elementy R, L i C w obwodach prądu przemiennego.
Podstawy analizy wektorowej obwodów prądu przemiennego. Wykresy wskazowe. Metoda liczb zespolonych w zarysie.
Dwójniki RL, RC i RLC w obwodzie prądu sinusoidalnego.
Moc w obwodzie prądu przemiennego. Moc chwilowa, czynna, bierna i pozorna. Współczynnik mocy. Znaczenie techniczne i ekonomiczne współczynnika mocy.
Układy trójfazowe symetryczne. Układ trojfazowy z odbiornikiem skojarzonym w gwiazdę i trójkąt.
Asymetria układów trójfazowych spowodowana zwarciem lub przerwą w fazie.
Moc w symetrycznych układach trójfazowych.
Podstawowe zagadnienia stanów nieustalonych w obwodach elektrycznych. Warunki początkowe. Prawa komutacji. Stany nieustalone w dwójnikach RL i RC. Stała czasowa obwodów RL i RC.
Metoda operatorowa analizy stanów nieustalonych. Przekształcenie Laplace'a i jego właściwości. Rozwiązywanie obwodów w stanie nieustalonym metodą operatorową.
ĆWICZENIA AUDYTORYJNE
Obliczanie obwodów prądu stałego metodą przekształcania.
Obliczanie obwodów prądu stałego metodą superpozycji, praw Kirchhoff'a i metodą potencjałów węzłowych.
Źródła napięciowe i prądowe. Łączenie źródeł.
Obliczanie obwodów elektrycznych prądu stałego zawierających element nieliniowy.
Obliczanie obwodów RL, RC i RLC prądu sinusoidalnego.
Obliczanie mocy czynnej, biernej i pozornej w jednofazowych obwodach prądu przemiennego.
Obliczanie trójfazowych obwodów prądu przemiennego, symetrycznych i niesymetrycznych z przerwą lub zwarciem w pojedynczej fazie.
Pomiar mocy w symetrycznych układach trójfazowych.
Wyznaczenie przebiegów prądu i napięcia w stanie nieustalonym obwodów RL.
Wyznaczenie przebiegów prądu i napięcia w stanie nieustalonym obwodów RC.
Literatura podstawowa:
Bolkowski S.: Elektrotechnika. WSiP Warszawa 2005.
Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa 2007.
Majerowska Z., Majerowski A.: Elektrotechnika ogólna w zadaniach. WN PWN Warszawa 1999.
Bolkowski S. Brociek W., Rawa H.: Teoria obwodów elektrycznych-Zadania. WNT Warszawa 2003.
Obciążenie studenta:
zajęcia w uczelni: 45 godz. praca własna : 30 godzin
Wykład 1
1.1. Wielkości i jednostki używane w elektrotechnice
Wielkości skalarne i wektorowe
Układ jednostek SI
1.2. Pojęcia podstawowe elektrotechniki
Ładunek elektryczny
Prąd elektryczny, gęstość prądu
Napięcie elektryczne
Energia elektryczna i moc
1.3. Elementy obwodów elektrycznych - pasywne i aktywne
Rezystor
Cewka indukcyjna
Kondensator
Źródła napięciowe i prądowe
Wykład 2
2.1. Podstawowe prawa i własności obwodu
Definicje
Wymuszenie i odpowiedź
Znakowanie zwrotu prądu i napięcia
2.2. Obwody liniowe prądu stałego
Zastosowanie prawa Ohma i praw Kirchhoffa
Schematy zastępcze źródeł
Moc prądu stałego i bilans mocy
Dopasowanie odbiornika do źródła. Sprawność energetyczna źródła.
2.3. Metody obliczania obwodów rozgałęzionych prądu stałego
Metoda przekształcania
Metoda klasyczna
Metoda superpozycji
Metoda potencjałów węzłowych
Twierdzenie Thevenina i Nortona
2.4. Obwody nieliniowe prądu stałego
Przykłady elementów nieliniowych. Schematy zastępcze.
Metoda graficzna zstępczej charakterystyki