Инженерное дело. Техника

Предлагаемое учебное пособие составлено по конспекту лекций курса «Электродуговые установки», читаемого кафедрой «Автоматизированные электротехнологические установки» Новосибирского государственного технического университета студентам специальности 140605 – «Электротехнологические установки и системы». Потребность в таком издании возникла из-за отсутствия учебника, излагающего современное состояние электротехнологического оборудования. Многие материалы взяты из журнальных статей обзорного характера, появившихся за последние 10 лет. В пособии рассмотрены история развития и современное состояние электросталеплавильного производства, технология и конструкция современной дуговой сталеплавильной печи, составляющие ее энергетического баланса.

Пособие знакомит с основными светотехническими величинами, методиками их расчета. Большое внимание уделено источникам излучения и измерению их параметров. Подбор материала позволяет студенту освоить не только сами понятия, но и производить светотехнические расчеты для выбора типа, вида и мощности осветительных приборов при создании необходимого освещения в павильоне.

Рассмотрены актуальные вопросы теории процессов, происходящих в твердотопливных ракетных двигателях, в применении к курсу «Основы проектирования двигателей». После каждого раздела теории даны задания для самостоятельной работы студентов. Приведены также сведения по истории создания и использованию жидкостных ракетных двигателей.

Предлагается широкий перечень упражнений и задач, связанных с анализом и расчетом электромагнитных процессов в простых RLC-цепях и усилительных каскадов на транзисторах и операционных усилителях. Приводятся краткие теоретические материалы о работе базовых схем и расчетные соотношения в них. Приводятся примеры анализа и расчета простых RLC-цепей и усилительных устройств с использованием транзисторов и операционных усилителей. Приводятся описание лабораторных работ, методика и программа их выполнения, соответствующие содержанию учебного материала.

Приведены функциональные схемы лабораторных стендов, описаны способы регулирования скорости и режимы работы систем электроприводов, подлежащих исследованию на стендах. Составлены программы лабораторных работ и даны методические указания по порядку выполнения пунктов программ. Изложены теоретические сведения, необходимые для расчета характеристик электроприводов, предусмотренных в расчетной части программ лабораторных работ.

Содержится информация по современным решениям в области защиты блоков генератор-трансформатор электрических станций. Рассматривается техника, разработанная научно-производственным объединением «ЭКРА» (г. Чебоксары) и поставляемая в виде шкафов защиты ШЭ1110, ШЭ1111, ШЭ1112 и ШЭ1113.

Приведены основные положения теории аэродинамики и теплопередачи, принципы составления эквивалентных схем вентиляционной цепи, процессов теплопередачи, соотношения для расчетов коэффициентов аэродинамических сопротивлений теплопроводности и теплопередачи и другие справочные данные, не используемые в расчетах систем охлаждения.

Рассмотрены виды и методы измерения, статические и динамические погрешности измерения. Приводятся типовые характеристики и параметры измерительных устройств. Описываются физические эффекты и принципы преобразования физических величин в выходные сигналы различного типа. Рассматриваются активные и пассивные преобразователи с электрическим выходным сигналом. Отмечаются достоинства, недостатки и область применения датчиков различного типа, применяемых в автоматизированном технологическом оборудовании.

В пособии излагаются физические основы неразрушающих методов контроля. Приведены виды дефектов, образующихся в процессе производства боеприпасов. Подробно рассмотрены магнитный и акустический (ультразвуковой) методы контроля. Даны рекомендации и методики по выбору и расчету основных параметров контроля.

Рассматриваются вопросы, связанные с новыми тенденциями развития кремниевой наноэлектроники, увеличением чувствительности нанопроволочных химических и биологических сенсоров, созданием ПЗС-фотоматриц высокой плотности и чувствительности и их применение в цифровой фото- и видеоаппаратуре. Приведены основные сведения об особенностях энергетического спектра и транспорта носителей заряда в одномерных системах (квантовых проводниках) и углеродных нанотрубках. Кратко изложены термины, принципы, достижения и перспективы в таких быстро развивающихся областях, как магнитоэлектроника (спинтроника) и фотонные кристаллы.

Настоящая методика предназначена для практического использования при выполнении курсовых проектов по паровым котлам студентами как дневного, так и заочного отделений, обучающимися по специальностям «Тепловые электрические станции» и «Энергетика промышленных предприятий». Подготовлена на основе работы «Тепловой расчет котлов» (Нормативный метод). – Изд. 3-е. – СПб., 1998, а также Методических указаний для курсового проектирования паровых котлов кафедры ТЭС Ивановского энергетического института.

В учебном пособии рассмотрены основные понятия и определения инновационной деятельности, тенденции мирового технологического развития, практика государственного регулирования инновационной деятельности, исторические предпосылки развития и основные инструменты рынка интеллектуальной собственности, базовые стратегии инновационных организаций и порядок финансирования инновационной деятельности. Отдельно рассмотрены инновационные энергетические технологии.

В пособии представлены указания к выполнению практических занятий, варианты упражнений и заданий, охватывающие различные типы устройств формирования сигналов и функциональных узлов радиопередатчиков, приведены исходные данные для выполнения контрольной работы по указанным дисциплинам, перечень рекомендуемой литературы и другие справочные материалы. Настоящий практикум является работой, в которой авторы обобщают свой опыт, накопленный за многие годы проведения практических занятий со студентами. Пособие будет также полезно при выполнении соответствующих выпускных квалификационных работ бакалавров и дипломных проектов студентами указанных выше направления и специальности подготовки.

В пособии на значительном количестве примеров решения типовых задач рассматриваются методы расчета линейных электрических цепей однофазного синусоидального тока. Предлагаются аналогичные задачи для самостоятельного решения с ответами. Показаны приемы использования персонального компьютера для автоматизации расчетов электрических цепей. Структура и содержание пособия соответствуют программе курса «Теоретические основы электротехники» для электротехнических специальностей вузов. Предназначено для самостоятельной работы студентов, а также может быть полезно преподавателям при организации учебного процесса.

Рассматриваются основные вопросы экономики и управления энергетическими предприятиями в современных условиях. Отражена специфика технологического процесса энергетического производства и проблемы рыночных отношений отрасли. Слайд-конспект ориентирован на изучение лекционного материала по курсу «Экономика энергетики и управление энергопредприятием». Он представляет опорный конспект, в тезисной форме включает основные разделы дисциплины, существо рассматриваемых вопросов и выводов. Материал слайд-конспекта поможет студентам в изучении имеющейся литературы.

В пособии предлагается единый подход к математическому описанию источников питания, заданных разрядно-зарядными характеристиками. Приводятся обобщенные структурные схемы различных источников питания. Пособие предназначено для студентов специальности «Электрооборудование автомобилей и тракторов», а также может быть полезно магистрантам и аспирантам, занимающимся разработкой и исследованием систем автоматического управления автономных транспортных средств.

Рассмотрены различные подходы к анализу процессов электромеханического преобразования энергии. Пособие построено на фундаментальных положениях электродинамики, снабжено обширным практическим материалом. Предназначено для студентов и аспирантов электромеханических специальностей.

Учебное пособие представляет собой курс лекций по органической химии для студентов по специальности «Инженерная экология». В пособии рассмотрены общие вопросы органической химии: основные положения строения органических веществ, виды изомерии, номенклатура основных классов органических соединений, типы химических связей, механизмы и типы химических реакций. Подробно рассмотрены методы получения и физико-химические свойства основных классов химических соединений (алканов, алкенов, алкадиенов, алкинов, циклоалканов, ароматических соединений, спиртов, альдегидов, кетонов, аминов, сахаров и углеводов). Описаны методы химической технологии получения углеродсодержащих наноматериалов. Рассмотрены механизмы образования углеродсодержащих материалов и научные основы регулирования процессов их образования.

Учебное пособие посвящено изложению основных теоретических и прикладных вопросов, связанных с методами и средствами обработки сигналов; содержит большое количество поясняющих примеров и иллюстраций. Подготовлено на основе Государственного образовательного стандарта по направлению 230100 (552800) – «Информатика и вычислительная техника» для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 230105 – «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем». Может быть полезно студентам других родственных специальностей, а также для переподготовки и повышения квалификации специалистов.

Пособие посвящено методам расчета линейных электрических цепей постоянного и однофазного переменного тока, а также трехфазных электрических цепей, способы построения векторных диаграмм простых и разветвленных электрических цепей. Структура и содержание пособия соответствуют программе курса «Теоретически основы электротехники» для студентов электротехнических специальностей.

Излагаются элементы теории тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией, касающиеся изучения их динамических свойств и оптимизации алгоритмов управления ими. Рассмотрены вопросы реализации системы управления преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией при работе в режиме источника тока на примере трехфазной мостовой схемы с использованием дискретных аналоговых и цифровых микросхем. Анализируются энергетические характеристики преобразователя частоты и способы их улучшения. Представлены примеры применения тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией в электроприводах переменного тока, в системах генерирования электрической энергии для летательных аппаратов и ветроэнергетических установок.

Рассмотрены основные понятия, определения и количественные показатели надежности. Приведены отказы и повреждения в работе энергооборудования ТЭС. Подробно даны методические подходы к расчету надежностных показателей энергоблоков, к выбору резервов на ТЭС и в энергосистеме, к учету режимной надежности энергоблоков. Рассмотрены вопросы обеспечения надежности энергооборудования. Материал иллюстрирован большим количеством примеров расчета надежностных показателей.

Рассмотрены простые электронные схемы, содержащие диоды, биполярные, полевые транзисторы и тиристоры, а также характеристики указанных элементов и их использование для решения ряда практических задач. Последовательно показывается глубокая связь базового курса электротехники и курса электроники. Предназначено в качестве учебного пособия при самостоятельной работе студентов факультета механотроники и автоматизации, а также для дальнейшего более глубокого изучения курса электроники.

В третьей части учебного пособия рассмотрены наиболее важные процессы, происходящие в МОП-транзисторах. Адресовано студентам, специализирующимся в области создания полупроводниковых устройств.

В учебном пособии в краткой форме даны основные понятия электротехнического материаловедения, приведены определения тепловых, электрических и механических параметров материалов, дается оценка основных классов материалов, применяемых в электроэнергетике и электротехнике. В пособии также приводятся числовые характеристики различных материалов, рассматриваются вопросы их долговечности. Форма изложения позволяет продуктивно готовиться к зачету по курсу и вспомнить основные понятия, изученные ранее в курсах физики и химии.

Пособие включает в себя перечень тем, задачи и описание лабораторных работ. Приведены основные термины и определения. Показана роль микроволновой и квантовой электроники в информационных технологиях. Описаны измерительные приборы, используемые для исследования параметров и характеристик электронных приборов СВЧ и квантовых приборов. Представлен ряд оригинальных методологических черт. Значительное внимание уделяется приложению развитой автором концепции изменяющихся систем к микроволновой и квантовой электронике. Перечислены компетенции, которые должны сформироваться у студентов в результате изучения курса. При оценке знаний студентов применяются зачетные единицы.

Представлены физические основы светодиодов и полупроводниковых лазеров, а также области применения этих приборов. Предназначено для студентов физико-технического факультета.

Рассмотрены вопросы, связанные с современными типами изоляции высоковольтных вводов, технологией их изготовления, а также общие принципы конструирования и их методы расчетов.

Рассмотрены основные понятия аэродинамики воздушного винта и кратко изложены теории изолированного элемента лопасти, идеальных пропеллера и винта, теории Сабинина–Юрьева и Жуковского. Описаны экспериментальные методы исследований. Даны рекомендации по подбору винта к летательному аппарату и по его компоновке. В приложении содержатся необходимые методические материалы для лабораторной работы «Экспериментальное определение характеристик воздушных винтов».

В первой части учебного пособия рассматриваются физические основы волоконной оптики. Объясняется физический принцип распространения оптического излучения в волоконных световодах. Описываются конструкция и структурные параметры наиболее типичных кварцевых волокон. Излагаются основы волновой теории распространения излучения в волоконных световодах. В рамках этой теории устанавливаются зависимости волноводных свойств от структурных параметров волокна и частоты (длины волны) излучения. Дается феноменологическое и математическое описание основных физических явлений, приводящих к искажению оптических сигналов при распространении в оптическом волокне, а именно дисперсии света и оптических потерь. Указываются способы их учета и минимизации. В пособии выводятся формулы, позволяющие самостоятельно рассчитывать различные характеристики оптических волокон. Для сравнения приводятся параметры наиболее распространенных коммерческих телекоммуникационных волокон.

В пособии содержатся основные понятия теории перспективы. Рассмотрены способы построения перспективных изображений: перспективные масштабы, радиальный метод, метод архитекторов и др. Приведены примеры создания перспективных изображений с помощью редакторов: CorelDRAW, 3D MAX, AutoCAD.

Рассмотрены вопросы параллельной работы электрических систем. Приведено описание некоторых крупных системных аварий. Отражены особенности протекания электромеханического переходного процесса в электроэнергетической системе. Разобраны угловые характеристики мощности генераторов, статические характеристики асинхронных двигателей и комплексной нагрузки. Изложены основные методы анализа устойчивости электроэнергетических систем. Рассмотрен асинхронный режим. Даны сведения по противоаварийной автоматике, применяемой в современных условиях. Материал сопровождается достаточно объемными примерами.

Изложены теоретические основы инженерной графики на базе начертательной, аналитической, вычислительной геометрий, а также стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Приведены упражнения и указания к выполнению учебных заданий по геометрическому моделированию в компьютерном графическом редакторе AutoCAD.

Настоящее учебное пособие должно помочь студентам самостоятельно изучить рабочие процессы, конструкции и основы расчета автомобильных двигателей. При разработке пособия использовались материалы современных отечественных и зарубежных источников, анализировались новейшие достижения в области двигателестроения, представленные в отдельных патентах и на сайтах сети Интернет.

Изложены матричные модели идеального и реального диодов с приоткрыванием p–n-перехода, а также методы автоматизированного синтеза согласующее-фильтрующих цепей широкополосных преобразователей частоты. Рассмотрено необходимое программное обеспечение для их проектирования на персональных ЭВМ.

Учебное пособие содержит изложение вопросов преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях. Эти вопросы составляют часть курса «Радиотехнические цепи и сигналы». Для студентов радиотехнических специальностей факультета радиотехники и электроники и других факультетов, где теория радиотехнических цепей и сигналов изучается как важнейшая составная часть соответствующих курсов.

Настоящее пособие входит в состав учебно-методического комплекса по курсу «Основы цифровой аудио- и видеотехники», разработанного для студентов НГТУ, обучающихся по специальностям 210302 – Радиотехника и 210402 – Средства связи с подвижными объектами. Рассмотрены принципы работы и схемотехнические решения для цифровых устройств, используемых для обработки аудио- и видеосигналов. Описаны цифровые стандарты для передачи аудиосигналов, а также характеристики и параметры цифровых телевизионных стандартов. Изложены методы модуляции, применяемые в цифровом телевидении. Пособие может быть использовано при мультимедийной форме чтения лекций, при выполнении расчетно-графических заданий и подготовке к лабораторным работам.

Во второй части настоящего учебного пособия излагаются принципы построения микропроцессорных систем управления вентильными преобразователями с искусственной коммутацией (на примере автономных инверторов напряжения), способы микропроцессорной реализации алгоритмов управления указанными преобразователями, а также основы реализации цифровых регуляторов.

Приведены теоретические основы магнитных свойств, классификация и маркировка магнитомягких материалов. Описаны конструкция и работа лабораторного стенда для исследования кривой намагничивания и петли гистерезиса магнитомягких материалов.

Приведены положения теории, необходимые для расчета электромагнитных процессов и выбора параметров электрических машин, предназначенных для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током.

В пособии кратко изложены основные представления о технологических методах и процессах, используемых в производстве основных материалов микроэлектроники. Рассмотрены физические явления и равновесные закономерности, лежащие в основе управления фазовыми и химическими превращениями веществ.

Рассмотрены особенности различных видов механизации передней и задней кромок крыла, приведены их геометрические характеристики. Изложены основные положения и приведены соотношения, которые должны использоваться для расчета зависимости коэффициента подъемной силы от угла атаки дозвуковых пассажирских и транспортных самолетов на взлетно-посадочных режимах полета. Приведена инженерная методика выбора основных параметров механизации крыла.

Пособие содержит описание 8 лабораторных и учебно-исследовательских работ по преобразованию сигналов в нелинейных радиотехнических цепях (нелинейное резонансное усиление, умножение частоты, модуляция, детектирование, генерирование).

Цель данного учебного пособия состоит в том, чтобы ознакомить студентов с методологией вибродиагностики зарождающихся и развитых дефектов в оборудовании, с современными методиками вибромониторинга технического состояния оборудования. В пособии дается описание аппаратуры для сбора, обработки и анализа данных; принципов определения норм вибраций и оценки технического состояния оборудования; методология выявления дефектов на основе частотного анализа колебаний.

Сборник задач составлен в соответствии с программой курсов по аэрогидромеханике, аэродинамике и прикладной гидродинамике, читаемых на факультете летательных аппаратов НГТУ. Решение задач будет способствовать усвоению теории и приобретению практических навыков выполнения оценочных расчетов по читаемому курсу.

Приведены расчеты траектории движения снарядов по известным данным, рассмотрено определение проектных баллистических характеристик движения по заданным тактико-техническим данным, представлен расчет стабилизации снарядов различного назначения и дано определение условий их управляемости, а также факторы, влияющие на рассеивание траекторий снарядов и способы уменьшения рассеивания и повышения точности стрельбы.

В предлагаемом учебном пособии рассматриваются основные принципы построения функциональных элементов аналоговой части автоматических устройств, выполненных на базе операционных усилителей (ОУ).

Изложены способы защиты систем электроснабжения устройств электротехнических комплексов: тяговых и трансформаторных (понизительных) подстанций напряжением 6–10 кВ от перегрузок и коротких замыканий. Рассмотрен наиболее широко используемый на железнодорожном транспорте и в нефтегазовых объектах вариант электронной защиты и автоматики (АСУ нижнего уровня). Приведены технические характеристики, методики расчета и настройки уставок токовых защит. Рассмотрены примеры многоступенчатых и многопараметрических защит, дана оценка надежности их работы и предложения по дальнейшему совершенствованию. Приведены описания лабораторных работ, задания, методика выполнения и вопросы итогового контроля.

Рассматриваются физические закономерности, имеющие место в генераторах, трансформаторах и двигателях системы собственных нужд электростанций в различных режимах, содержатся характеристики вспомогательных систем, таких, как системы возбуждения и гашения поля генераторов.

В пособии рассматриваются вопросы появления носителей зарядов, электропроводности, электрического пробоя жидких диэлектриков на основе исследований автора. Показаны механизмы явлений, рассмотрены методы влияния на них.