ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
профессиональной направленности в магистратуру
Направление подготовки: 13.04.02 - Электротехника, электромеханика и электротехнологии.
Программа подготовки:
Режимы работы электрических источников питания, подстанций, сетей и систем (МАЭ02)
Кафедра, обеспечивающая преподавание программы: Электротехника и электрооборудование предприятий.
1. Особенности проведения вступительного испытания в магистратуру
1.1. Программы вступительного испытания сформирована на основе федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по соответствующей программе бакалавриата.
1.2. Вступительное испытание проводятся в письменной форме в формате тестирования.
1.3. Вступительное испытание оценивается по 100-балльной шкале.
1.2. Вступительное испытание проводятся в письменной форме в формате тестирования.
1.3. Вступительное испытание оценивается по 100-балльной шкале.
2. Перечень дисциплин, необходимых для освоения программы подготовки магистра и предусмотренных федеральным государственным образовательным стандартом подготовки бакалавров по данному направлению:
- Теоретические основы электротехники;
- Электрические машины;
- Электрический привод;
- Электрические и электронные аппараты.
3. Перечень вопросов для подготовки абитуриентов
3.1 Дисциплина «Теоретические основы электротехники»
Перечень вопросов:
1 Напряженность электростатического поля (ЭСП). Электрический потенциал. Градиент потенциала. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности.
2 Поляризованность диэлектрика, электрическая индукция. Теорема Гаусса.
3 Раскрытие дивергенции в декартовой системе координат. Уравнения Пуассона и Лапласа.
4 Граничные условия. Методы расчета ЭСП.
5 Проводники в ЭСП. Электрическая емкость. Энергия и силы ЭСП.
6 Ток и плотность тока проводимости.
7 Закон Ома и Кирхгофа в дифференциальной форме.
8 Ток смещения.
9 Аналогия между ЭСП и электрическим полем постоянного тока (ЭППТ). Заземлители.
10 Магнитный поток и его непрерывность. Закон полного тока
11 Раскрытие ротора в декартовой системе координат
12 Законы Ампера и Био-Саварра-Лапласа.
13 Скалярный и векторный магнитные потенциалы магнитного поля постоянного тока (МППТ)
14 Сила Лоренца, электромагнитная индукция.
15 Индуктивность собственная и взаимная (в т.ч. многофазных линий).
16 Энергия и силы магнитного поля.
17 Магнитостатическое экранирование.
18 Аналогия ЭСП, ЭППТ и МППТ.
19 Система уравнений Максвелла.
20 Теорема Умова-Пойнтинга.
21 Поверхностный эффект и эффект близости.
22 Электромагнитное экранирование.
23 Метод конечных элементов. Система моделирования ELCUT
24 Элементы электрических цепей (ЭЦ), их условные обозначения и схемы замещения.
25 Идеализированные элементы ЭЦ и их параметры.
26 Двухполюсники. Передача энергии от активного двухполюсника к пассивному.
27 Законы Кирхгофа.
28 Метод контурных токов.
29 Теорема Телледжена, баланс мощностей.
30 Метод узловых потенциалов.
31 Эквивалентные преобразования активных ЭЦ
32 Теорема Тевенина и Нортона.
33 Метод наложения.
34 Метод эквивалентного генератора.
35 Получение синусоидального тока. Частота, период, фаза, мгновенное, амплитудное, действующее и среднее значения синусоидального тока.
36 Представление синусоидальных величин в виде проекций вращающихся векторов и комплексных чисел.
37 Резистивный, индуктивный и емкостный элементы в цепи синусоидального тока (их сопротивления, мощности, энергия, векторные диаграммы и диаграммы мгновенных значений, компонентные уравнения).
38 Неразветвленная цепь синусоидального тока. Резонанс напряжений.
39 Разветвленная цепь переменного тока. Резонанс токов.
40 Повышение коэффициента мощности электрических установок.
41 Круговые диаграммы. Фазовращатели.
42 Взаимная индуктивность (коэффициент индуктивной связи, индуктивность рассеяния).
43 Трансформатор воздушный.
44 Трансформатор с ферромагнитным сердечником.
45 Многофазные цепи. Получение трехфазной симметричной ЭДС.
46 Индуктивность собственная и взаимная трехфазных линий. Индуктивные сопротивления трехфазных линий.
47 Соединения трехфазных цепей в звезду.
48 Соединение трехфазных цепей в треугольник.
49 Измерение мощности в трехфазных цепях.
50 Пульсирующее и вращающиеся магнитные поля.
51 Метод симметричных составляющих. Разложение фазных токов и напряжений на симметричные составляющие. Сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей.
52 Фильтры симметричных составляющих. Фильтры тока и напряжения нулевой последовательности.
53. Расчет несимметричных режимов методом симметричных составляющих.
54 Причины переходных процессов. Законы коммутации.
55 Понятия о некорректной коммутации. Начальные условия.
56 Переходные процессы в RL- и RC-цепях.
57 Переходные процессы в RLC-цепи постоянного тока.
58 Переходные процессы в RLC-цепи переменного тока (режимы апериодический и периодические (сверхтоков и сверхнапряжений, резонанса и биений).
59 Операторный метод расчета переходных процессов (прямое преобразование Лапласа, его основные свойства и изображения простейших функций).
60 Обратное преобразование Лапласа. Формулы разложения.
61 Формулы включения.
62 Расчет переходных процессов при периодическом импульсном воздействии.
63 Импульсные и переходные характеристики.
64 Интегрирующие и дифференцирующие RC- и RL -цепи систем управления электроприводами (активные и пассивные).
65 Применение интеграла Дюамеля к анализу переходных процессов.
66 Нелинейные элементы и их характеристики. Методы анализа нелинейных ЭЦ.
67 Магнитные цепи (МЦ) электротехнических устройств.
68 Законы Ома и Кирхгофа для МЦ, методы анализа МЦ.
69 Расчет магнитной цепи (прямая и обратная задачи).
70 Расчет электромагнита переменного тока.
71 Влияние воздушного зазора на параметры катушки.
72 Дроссель насыщения, магнитный усилитель.
73 Феррорезонансные явления.
74 Переходные режимы в нелинейных цепях.
75 Причины возникновения несинусоидальных токов (НСТ), ЭДС, напряжений.
76 Разложение периодической несинусоидальной функции в ряд Фурье.
77 Частотный спектр.
78 Действующее и среднее значения и мощности НСТ.
79 Анализ ЭЦ с НСТ.
80 Высшие гармоники в трехфазных цепях.
81 Цифровые цепи и их характеристики.
82 Четырехполюсники (ЧП) их основные свойства.
83 Уравнения ЧП в Y, Z, A, B, H и G параметрах.
84 Коэффициент передачи ЧП.
85 Уравнения ЧП в гиперболической форме.
86 Входные и характеристические сопротивления ЧП.
87 Частотные электрические фильтры.
88 Пассивные RC- и RL-фильтры верхних и нижних частот.
89 Активные фильтры второго порядка.
90 «Электронные» индуктивности.
91 Первичные параметры однородной линии. Телеграфные уравнения.
92 Синусоидальный и переходный и режимы длинной линии.
3.2 Дисциплина «Электрические машины»
3.2.1 Раздел 1 «Машины постоянного тока»
Перечень вопросов:
1 Устройство и принцип действия машин постоянного тока. Конструкция машины постоянного тока.
2 Обмотки якоря машин постоянного тока: петлевые и волновые обмотки, шаги обмотки, схемы замещения, звезда фазовых ЭДС, параллельные ветви. ЭДС обмотки якоря.
3 Магнитная цель машины постоянного тока и расчет характеристики холостого хода.
4 Реакция якоря в машинах постоянного тока. Коммутация и пути ее улучшения.
6 Генераторы постоянного тока, их схемы. Энергетические диаграммы и рабочие характеристики.
7 Принцип обратимости электрических машин. Формула электромагнитного момента. Уравнения равновесия моментов и ЭДС в машинах постоянного тока.
8 Двигатели постоянного тока, их схемы, пусковые и рабочие характеристики, энергетическая диаграмма. Специальные машины постоянного тока.
3.2.2 Раздел 2 «Трансфоматоры»
Перечень вопросов:
1 Устройство и принцип действия трансформатора, его уравнения. Приведенный трансформатор, его параметры, уравнения и схема замещения.
2 Режимы холостого хода трансформатора. Опыт холостого хода. Характеристики и векторные диаграммы холостого хода трансформатора.
3 Опыт короткого замыкания трансформатора. Характеристики и векторные диаграммы в опыте короткого замыкания трансформатора
4 Режим нагрузки трансформатора и векторные диаграммы трансформатора в режиме нагрузки.
5 Трехфазные трансформаторы. Групповые и трехстержневые трансформаторы. Группы соединения трехфазных трансформаторов.
6 Параллельная работа трансформаторов.
7 Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы.
8 Специальные трансформаторы. Измерительные трансформаторы. тока и напряжения. Сварочные трансформаторы.
3.2.3 Раздел 3 «Асинхронные машины»
Перечень вопросов:
1 Общие вопросы теории машин переменного тока. ЭДС обмотки машин переменного тока. Обмоточные коэффициенты однофазные и трехфазные обмотки машин переменного тока. Создание пульсирующих и вращающихся намагничивающих сил (НС) в машинах переменного тока.
2 Устройство, принцип действия и режимы работы асинхронного двигателя. Приведенная асинхронная машина, ее параметры и схема замещения при заторможенном роторе.
3 Асинхронная машина при вращающемся роторе, ее схемы замещения, энергетическая диаграмма и выражение электромагнитного момента асинхронной машины через напряжения питающей сети.
4 Естественная механические характеристики асинхронного электродвигателя. Формула Клосса. Выражение момента через ток ротора и магнитный поток асинхронной машины.
5 Искусственные механические характеристики асинхронных электродвигателей.
6 Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
7 Опыты холостого хода и короткого замыкания, круговая диаграмма асинхронной машины.
8 Пуск асинхронного двигателя. Двигатели с улучшенными пусковыми свойствами.
9 Понятия о регулировании частоты вращения асинхронного двигателя.
10 Специальные асинхронные машины. Микромашины автоматических устройств.
3.2.4 Раздел 4 «Синхронные машины»
Перечень вопросов:
1 Устройство и принцип действия синхронной машины. Реакция якоря синхронной машины. Рабочие характеристики синхронного генератора. U-образные характеристики синхронных генераторов.
2 Параллельная работа синхронных генераторов. Включение генераторов на параллельную работу.
3 Устройство и принцип действия синхронного двигателя (СД). Рабочие характеристики СД. Угловая характеристика СД.
4 Векторные диаграммы СД. U-образные характеристики СД и повышение коэффициента мощности сети с помощью СД.
5 Системы возбуждения синхронных машин.
6 Пуск синхронных электродвигателей.
3.3 Дисциплина «Электрический привод»
Перечень вопросов:
1 Электропривод (ЭП). Структурная схема ЭП. Классификация ЭП.
2 Силовой канал ЭП. Механические характеристики механизмов.
3 Механические характеристики электромеханических преобразователей.
4 Обобщенная механическая модель ЭП совместные механические характеристики.
5 Динамический момент, статические режимы ЭП, статистическая устойчивость.
6 Динамические характеристики ЭП.
7 Приведение статических моментов и моментов инерции ЭП к валу электродвигателя.
8 Одномассовая модель механической части силового канала ЭП.
9 Двухмассовая модель механической части канала ЭП.
10 Классическое уравнение движения ЭП.
11 Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) в двигательном режиме.
12 Реостатные механические характеристики ДПТ НВ.
13 Семейство механических характеристик ДПТ НВ при изменении напряжения, подводимого к якорю.
14 Построение механических характеристик ДПТ НВ по паспортным данным в именованных единицах.
15 Построение механических характеристик ДПТ НВ по паспортным данным в относительных единицах.
16 Пуск ДПТ НВ
17 Основные требования к процессу пуска ДПТ НВ. Принципы расчета пусковых реостатов.
18 Графический метод пусковых реостатов
19 Тормозные режимы ДПТ НВ. Классификация, сравнительные оценки.
20 Рекуперативное торможение. Механические характеристики ДПТ НВ при рекуперативном торможении
21 Торможение ДПТ НВ при торможении противовключением
22 Динамическое торможение ДПТ НВ. Механические характеристики ДПТ НВ при динамическом торможении.
23 Механические характеристики двигателя последовательного возбуждения ДПТ НВ в двигательном режиме.
24 Тормозные режимы ДПТ НВ. Механические характеристики ДПТ НВ при торможении
25 Двигатели постоянного тока смешанного возбуждения.
26 Асинхронные двигатели (АД). Схема замещения и уравнение механической характеристики АД. Устойчивость АД.
27 Искусственные механические характеристики АД при изменении активного сопротивления ротора.
28 Искусственные механические характеристики АД при изменении амплитуды напряжения, подводимого к статору.
29 Искусственные механические характеристики АД при изменении частоты напряжения, подводимого к статору.
30 Построение механических характеристик АД по паспортным данным.
31 Пуск АД. Требования, предъявляемые к пуску АД.
32. Принципы расчета пусковых реостатов АД с фазным ротором.
33 Графический расчет пусковых реостатов АД.
34 Аналитический расчет пусковых реостатов АД.
35 Тормозные режимы АД. Классификация, сравнительные оценки.
36 Рекуперативное торможение АД. Механические характеристики АД при торможении противовключением.
37 Динамическое торможение АД. Механические характеристики АД при динамическом торможении.
38 Способы динамического торможения АД. Схемы динамического торможения АД, их сравнительная оценка.
39 Механические характеристики синхронных двигателей (СД) в двигательном режиме.
40 Схема замещения, векторная диаграмма и угловая характеристика СД. Устойчивость СД.
41 Пуск СД.
42 Торможение СД. Тормозные режимы СД.
43. Возбудители СД.
44 Форсировка возбуждения СД.
45 Электрическая часть силового канала ЭП. Структура, содержание
46 Классификация электрических преобразователей.
47 Электромеханические преобразователи в приводах постоянного тока. Механические характеристики системы генератор-двигатель.
48 Статические электрические преобразователи в ЭП постоянного тока. Классификация, структурные схемы.
49 Работа управляемого однополупериодного выпрямителя на активно индуктивную нагрузку. Регулирование характеристики управляемых выпрямителей.
50 Механические характеристики системы «управляемый статический преобразователь – двигатель постоянного тока».
51 Широтно-импульсный регулятор в электроприводах постоянного тока.
52 Электрическая часть силового канала ЭП переменного тока, функции, классификация.
53 Коммутационные устройства в электроприводах переменного тока.
54 Частотные преобразователи в ЭП переменного тока. Назначение, классификация.
55 Статические преобразователи частоты (СПЧ). Структурная схема и принцип действия СПЧ.
56 Автономные инверторы. Назначение, классификация.
57 Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.
58 Принципы частотного регулирования.
59 Механические характеристики ЭП с частотными преобразователями.
60 Автономные инверторы с широтно-импульсным регуляторованием
61 Автономные инверторы с широтно-импульсной модуляцией.
62 Информационный канал электропривода, состав, классификация.
63 Системы импульсно-фазового управления (СИФУ) структура, классификация.
64 Электромагнитные СИФУ, структура, назначение, функции.
65 Полупроводниковые синхронные СИФУ, структура, принцип действия.
66 Регулировочные характеристики полупроводниковых СИФУ.
67 Принципы скалярного управления ЭП.
68 Методы синтеза скалярного управления ЭП.
69 Принципы векторного управления ЭП.
70 Методы векторного управления.
3.4 Дисциплина «Электрические и электроные аппараты»
Перечень вопросов:
1 Назначение и классификация электрических и электронных аппаратов.
2 Требования, предъявляемые к электронным аппаратам.
3 Конструктивное исполнение электрических аппаратов: основные элементы, кинематические связи, принцип работы.
4 Приводы электрических аппаратов: электромагнитный, электродвигательный, пневматический и т.д. Сравнительная оценка.
5 Электродинамические усилия, действующие в электрических аппаратах: причины возникновения, характер и методика расчёта.
6 Потери энергии в аппаратах: виды, соотношение потерь.
7 Электрические контакты аппаратов: назначение, классификация, износостойкость, расчёт.
8 Дуга постоянного тока: физика процесса, условия возникновения, вольтамперные характеристики, энергетический баланс, особенности гашения при различных видах нагрузки.
9 Дуга переменного тока: физика процесса, условия возникновения, особенности гашения при различных видах нагрузки.
10 Способы гашения электрической дуги.
11 Электрические аппараты с электромагнитным приводом на постоянном токе: конструктивное исполнение, магнитная цепь, динамика срабатывания, статические характеристики тяговой и противодействующих сил.
12 Электрические аппараты с электромагнитным приводом на переменном токе: конструктивное исполнение, магнитная цепь, динамика срабатывания, статические характеристики тяговой и противодействующих сил.
13 Дроссельный магнитный усилитель: условно-графическое обозначение, принцип действия, характеристика управления, конструктивное исполнение.
14 Элементная база электронных аппаратов: условно-графическое обозначение, основные параметры, принцип действия, характеристики.
15 Схемные решения сильноточных коммутационных аппаратов на базе полупроводниковых элементов для цепей постоянного тока.
16 Схемные решения сильноточных коммутационных аппаратов на базе полупроводниковых элементов для цепей переменного тока.
17 Контроллеры: назначение, устройство, принцип действия.
18 Командоаппараты: назначение, устройство, принцип действия.
19 Реостаты: назначение, устройство, принцип действия.
20 Контактор постоянного тока с электромагнитным приводом: назначение, кинематическая схема, принцип действия, схема цепей управления.
21 Контактор переменного тока с электромагнитным приводом: назначение, кинематическая схема, принцип действия, схема цепей управления.
22 Магнитный пускатель: назначение, кинематическая схема, принцип действия, схема цепей управления.
23 Тиристорный пускатель: назначение, кинематическая схема, принцип действия, схема цепей управления.
24 Электромагнитные реле тока и напряжения: назначение, кинематическая схема, принцип действия.
25 Поляризованное реле: назначение, кинематическая схема, принцип действия.
26 Тепловое реле: назначение, кинематическая схема, принцип действия.
27 Реле времени: назначение, кинематическая схема, принцип действия.
28 Герконовое реле: назначение, принцип действия.
29 Рубильники, переключатели, предохранители: назначение, принцип действия.
30 Высоковольтные масляные выключатели: назначение, конструктивное исполнение, принцип действия.
31 Высоковольтные вакуумные выключатели: назначение, конструктивное исполнение, принцип действия.
32 Разъединители, отделители, короткозамыкатели: назначение, конструктивное исполнение, принцип действия.
33 Реакторы и разрядники: назначение, конструктивное исполнение, принцип действия.
34 Гибридные электрические аппараты: назначение, конструктивное исполнение, принцип действия.
35 Защита электронных аппаратов.
36 Выбор электрических аппаратов. Проверка электрических аппаратов на термическую и динамическую устойчивость (стойкость).
4. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины для подготовки абитуриентов
4.1. Основная литература
1 Демирчан К.С и др. ТОЭ: В 3-х т.Учебник для вузов.- 4-е изд. - СПб, Питер, 2009.
2 Атабеков Г.И. Основы теории цепей. - СПб, Лань, 2008. – 432 с.
3 Беспалов В.Я.. Котеленец Н.Ф. Электрические машины. М.: Академия, 2008. – 336 с.
4 Копылов И.П. Электрические машины. – М.: - Л.: Энергоатомиздат, 2008. – 698 с.
5 Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. В 2 Т – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 796 с.
6 Москаленко В.В. Электрический привод: Учебник для вузов. – М.: Издат.центр «Академия», 2010. – 368 с.
7 Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: Учебник для вузов. – М.: Издат.центр «Академия», 2008. – 272 с.
8 Чунихин А.А. Электрические аппараты (общий курс). Учебное пособие для энергетических институтов и факультетов. М. : Альянс, 2008. –719 с.
9 Девочкин О. В., Лохнин В. В., Меркулов Р. В., Смолин Е. Н. Электрические аппараты.- М. : «Академия», 2010. –240 с.
4.2. Дополнительная литература
1 Бессонов Л. А.Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник для вузов.-9-е изд. перераб., доп.-М.:Высш.шк., 2007.-638 с.: ил.
2 Бессонов В.А. ТОЭ. Часть 3. - М.: Высшая школа, 1986. - 263 с.ил.
3 Теоретические основы электротехники. /Под ред.П.А.Ионкина. - Кн.1 и 2. М.: Высш.шк., 1978.
4 Брускин Ю.Д. Электрические машины автоматических устройств. – М.: Энергия, 1985. - 626 с.
5 Копылов И.П., ред. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия, 2005. – 626 с.
6 Вольдек А.М. Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока– СПб.: Питер, 2007. – 388 с.
7 Петров Г.Н. Электрические машины. Т.1,2,3. – М.: Энергия, 1974. –, 604 с.
8 Онищенко Г.Б. Электрический привод: Учебник для студентов высших учебных заведений. – М.: РАСХН, 2003.
9 Ильинский Н.Ф. Основы электропривода: Учеб.пособие для студ.вузов. – М.: Изд-во МЭИ, 2003.
10 Акимов Е.Г. Выбор электрических аппаратов для управления и защиты асинхронных электродвигателей. Ред. А.Г. Годжелло.-М.: Изд-во МЭИ, 1997.-55 с.
11 Жукова Г.А., Жуков В.П. Курсовое и дипломное проектирование по низковольтным электрическим аппаратам.-М.: Высшая школа, 1987.-100 с.
12 Буль Б.К., Буль О.Б. и др. Электромеханические аппараты автоматики. Учеб. для вузов по спец. «Электрические аппараты».-М.: Высш.школа, 1988.-303 с.
13 Силовые электронные ключи: Сборник задач по курсу «Электрические и электронные аппараты». Под ред. Ю.К. Розанова. М.: Изд-во МЭИ, 1997.-144 с
14 Алиев И.И., Абрамов М.Б. Электрические аппараты. Справочник.- М : Радиософт, 2004. – 256 с.
4.3. Интернет-ресурсы
1 Известия науки: http://inauka.ru/
2 НП "Мир Науки": http://www.mirnauki.ru/
3 Электронная библиотека «Наука и техника»: N-T.ru
4 Электрические аппараты. Основные определения. URL: http://www.elektroportal.ru/articles/art-65-5.html (дата обращения 11 марта 2012).
5 ОАО "Всероссийский научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством": [сайт]. URL: http://www.vniir.ru .
6 Группа компаний "Таврида Электрик": [сайт]. URL: http://www.tavrida.ru .