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

1. Elementy obwodu. Pojęcia podstawowe. Liniowość i nieliniowość obwodu.

2. Prawo Ohma, prawa Kirchhoff'a, prawo Joule'a.

3. Elementarny obwód elektryczny prądu stałego. Charakterystyka prądowo-napięciowa. Zależności energetyczne.

4. Połączenia rezystorów. Rozwiązywanie obwodów metodą przekształcania.

5. Rozwiązywanie obwodów metodą praw Kirchoff'a, metodą superpozycji i potencjałów węzłowych.

6. Elementy R, L i C w obwodach prądu przemiennego.

7. Podstawy analizy wektorowej obwodów prądu przemiennego. Wykresy wskazowe. Metoda liczb zespolonych w zarysie.

8. Dwójniki RL, RC i RLC w obwodzie prądu sinusoidalnego.

9. Moc w obwodzie prądu przemiennego. Moc chwilowa, czynna, bierna i pozorna. Współczynnik mocy. Znaczenie techniczne i ekonomiczne współczynnika mocy.

10. Układy trójfazowe symetryczne. Układ trojfazowy z odbiornikiem skojarzonym w gwiazdę i trójkąt.

11. Asymetria układów trójfazowych spowodowana zwarciem lub przerwą w fazie.

12. Moc w symetrycznych układach trójfazowych.

13. Podstawowe zagadnienia stanów nieustalonych w obwodach elektrycznych. Warunki początkowe. Prawa komutacji. Stany nieustalone w dwójnikach RL i RC. Stała czasowa obwodów RL i RC.

14. Metoda operatorowa analizy stanów nieustalonych. Przekształcenie Laplace'a i jego właściwości. Rozwiązywanie obwodów w stanie nieustalonym metodą operatorową.

ĆWICZENIA AUDYTORYJNE

1. Obliczanie obwodów prądu stałego metodą przekształcania.

2. Obliczanie obwodów prądu stałego metodą superpozycji, praw Kirchhoff'a i metodą potencjałów węzłowych.

3. Źródła napięciowe i prądowe. Łączenie źródeł.

4. Obliczanie obwodów elektrycznych prądu stałego zawierających element nieliniowy.

5. Obliczanie obwodów RL, RC i RLC prądu sinusoidalnego.

6. Obliczanie mocy czynnej, biernej i pozornej w jednofazowych obwodach prądu przemiennego.

7. Obliczanie trójfazowych obwodów prądu przemiennego, symetrycznych i niesymetrycznych z przerwą lub zwarciem w pojedynczej fazie.

8. Pomiar mocy w symetrycznych układach trójfazowych.

9. Wyznaczenie przebiegów prądu i napięcia w stanie nieustalonym obwodów RL.

10. Wyznaczenie przebiegów prądu i napięcia w stanie nieustalonym obwodów RC.

Literatura podstawowa:

1. Bolkowski S.: Elektrotechnika. WSiP Warszawa 2005.

2. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa 2007.

3. Majerowska Z., Majerowski A.: Elektrotechnika ogólna w zadaniach. WN PWN Warszawa 1999.

4. 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

---