Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру по направлению 140400 Электроэнергетика и электротехника icon

Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру по направлению 140400 Электроэнергетика и электротехника


Смотрите также:
Программа вступительных испытаний по направлению подготовки магистра 140400...
Программа вступительных испытаний в магистратуру по направлению 140400 «электроэнергетик а и...
Программа вступительного испытания (собеседования) в магистратуру по направлению 140400...
Вопросы вступительных испытаний в магистратуру по направлению «Электроэнергетика и...
Программа междисциплинарного экзамена для поступления в магистратуру по направлению 140400...
Программа вступительных испытаний для абитуриентов...
Программа вступительных испытаний для поступления в магистратуру по направлению подготовки...
Программа вступительных испытаний (междисциплинарного экзамена) для поступающих в магистратуру...
Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру по направлению подготовки...
Программа вступительных испытаний по математике для поступающих в магистратуру по направлению...
Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру по направлению 050400...
Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру по направлению подготовки...



Загрузка...
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ


МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ПРОГРАММА

ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В МАГИСТРАТУРУ ПО НАПРАВЛЕНИЮ


140400 Электроэнергетика и электротехника


Магистерская программа - Техника и электрофизика высоких напряжений


ДИСЦИПЛИНА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ


Техника и электрофизика высоких напряжений


Утверждаю”


Директор института ИЭЭ Кузнецов О.Н.


Зав. кафедрой

ТЭВН Хренов С.И.


2011 год


ВВЕДЕНИЕ


Вступительные испытания в магистратуру кафедры ТЭВН проводятся в форме собеседования.

В процессе собеседования в качестве материала для обсуждения испытуемому могут быть предложены как приводимые ниже теоретические вопросы, так и электрические схемы, конструкции, другой практический материал в соответствии с приводимой программой.

Целью комиссии в ходе собеседования является объективная и всесторонняя оценка знаний испытуемого по комплексу дисциплин цикла профессиональной подготовки программы бакалавриата направления 140400 "Электроэнергетика".


Программа базируется на следующих учебных дисциплинах:

- «Изоляция и перенапряжения»

- «Теория вероятностей, статистика в ТВН»

- «Физико-математические основы ТВН»

- «Методы расчёта электрических и магнитных полей»

- «Теория электрических разрядов в газах»

- «Электричество атмосферы»

- «Основы высоковольтной изоляционной техники»

- «Электрофизические процессы в газах, жидких и твёрдых диэлектриках»

- «Основы электротехнологий»

- «Молниезащита»

- «Испытательные и электрофизические установки высокого напряжения»

- «Переходные процессы в электрических и электромеханических системах»

- «Программное обеспечение в электроэнергетике»

- «Энергетическое оборудование высокого напряжения и его надёжность»


1. Содержание теоретических разделов дисциплины


^ 1.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЗИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА

Роль и место электрических разрядов в высоковольтной изоляционной технике и электротехнологии. Классификация электрических разрядов в газах.

Основные процессы взаимодействия частиц в газах. Структура и энергетические характеристики атомов и молекул газа. Электронное возбуждение атомов и молекул газа. Колебательное и вращательное возбуждение молекул. Тушение возбуждения. Излучение фотонов атомами и молекулами газа, поглощение и фотоионизация. Основные характеристики процессов взаимодействия нейтральных и заряженных частиц газа (сечения взаимо­действия и передачи энергии, средняя длина свободного пробега, ско­рость дрейфа и диффузии, функции распределения). Ионизация газа элект­ронами (прямая, ступенчатая, ассоциативная). Расчетные и эмпирические методы определения коэффициента ионизации газа электронами. Возникно­вение и развал отрицательных ионов. Основные процессы, ответственные за эмиссию электронов из катода (ионная бомбардировка, фотоэлектронная эмиссия, термоавтоэлектронная эмиссия). Коэффициент вторичной ионизации. Рекомбинация заряженных частиц в газе. Термоионизация газа. Основные характеристики плазмы: нейтральность, радиус Дебая, проводимость.

Лавинный механизм развития разряда. Основные параметры электронной лавины и методы их определения (расчетные и эмпирические). Статистика лавинного усиления. Условие самостоятельности разряда в лавинной форме. Начальное напряжение. Закон Пашена. Особенности возникновения самостоятельного разряда в неоднородном электрическом поле (влияние неоднородности поля и полярности напряжения). Закон подобия электрических разрядов. Основы инженерной методики расчета начальных напряжений. Зависимость начального напряжения от частоты. Методика расчета первой критической частоты для промежутков с однородными и. неоднородными электрическими полями.

Стримерный механизм развития разряда. Влияние поля зарядов электронной лавины на радиус и число электронов лавины. Условие перехода лавины в стример (критическое число электронов в лавине, критическая длина лавины). Анодонаправленный стример и особенности Формирования катодонаправленного стримера. Условие самостоятельности разряду в стримерной форме. Однолавинно-стримерный разряд в однородном поле. Многолавинный и многолавинно-стримерный механизмы разряда. Три характер­ных области в кривой Пашена, Особенности возникновения и развитии стримера в промежутках с неоднородным полем, влияние полярности. Физико-математические модели развития стримера: канальная модель, модель Даусона-Винна, квазиметаллическая модель. Основные характерные пара­метры стримеров.

Лидерный механизм развития разряда. Условия перехода стримерноп формы разряда в лидерную форму. Структура анодо- и катодо-направленко­го лидеров. Основные характерные параметры лидеров.

Финальная стадия лидерного разряда и формирования главного разряда).

Временные характеристики разряда. Вольтсекундные характеристики при грозовых и коммутационных импульсах напряжения.


^ 1.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ДИЭЛЕКТРИКАХ

Особенности структуры и движения частиц в и твердых диэлектриках, классификация электрофизических процессов. Электрофизические процессы в газах; электрический разряд в газах: лавинная, стримерная, лидерная формы разрядов, условие самостоятельности разряда, разрядные напряжения промежутков в газе; факторы, влияющие на разрядные напряжения газовых промежутков; коронный разряд; разряд в вакууме, разряд в газе по поверхности твердого диэлектрика. Влияние увлажнения и загрязнения поверхности.

Электрофизические процессы в жидких и твердых диэлектриках; ионная проводимость, подвижность ионов, плотность тока, катафоретическая проводимость, поведение коллоидных частиц, заряд частиц, движение частиц в электрическом поле, связь проводимостей с вязкостью жидкости.

Приэлектродные процессы; пробой в жидкости и влияющие параметры; механизмы разряда в жидкости, разряд в жидкости по поверхности твердого диэлектрика; основные виды проводимости твердых диэлектриков, объемная и поверхностная проводимости, основные влияющие факторы; виды поляризованных диэлектриков, электрические поля в поляризованном диэлектрике, уравнение Клазиуса-Мосотти, полярные и неполярные диэлектрики, комплексная диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери, тангенс угла диэлектрических потерь, влияние температуры и частоты на потери в диэлектрике, стадии и механизмы пробоя твердых диэлектриков, тепловой пробой, развитие пробоя во времени, электрический пробой, старение диэлектриков, частичные разряды. Пробой в жидкости и влияющие параметры. Разряд в газе по поверхности твердого диэлектрика.


^ 1.3. РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Основные уравнения, описывающие электромагнитное поле - система уравнений Максвелла. Граничные условия. Постановка задач расчета электростатического и магнитостатического поля. Постановка задач расчета электрического и магнитного полей промышленной частоты вблизи объектов электроэнергетики.

Расчет параметров электростатического поля по известному распределению зарядов.

Метод изображения в плоскости, цилиндре, сфере. Электрическое поле расщепленных фазных проводов воздушных линий электропередачи.

Метод эквивалентных зарядов для случая однородной среды. Электростатические поля систем тонких прямолинейных проводников. Метод эквивалентных зарядов для случая кусочно-однородной среды. Электростатические поля опорных и проходных изоляторов.

Метод интегральных уравнений для случаев однородной и кусочно-однородной сред. Численное решение системы интегральных уравнений.

Проблема обусловленности систем линейных алгебраических уравнений при расчете электрических полей методами эквивалентных зарядов и интегральных уравнений. Методы регуляризации плохо обусловленных систем.

Метод конечных разностей для расчета электрических полей в однородных средах. Прямые методы: метод матричной прогонки, метод быстрого преобразования Фурье. Итерационные методы, общая итерационная схема, явные и неявные схемы итераций. Электрические поля с объемным зарядом.

Сравнительный анализ различных численных методов расчета электрических полей. Метод среднего потенциала для расчета емкости. Случаи системы тонких проводников и объемных тел. Расчет электрических полей методом конечных элементов.

Три теоремы электростатики. Теорема взаимности. Расчет наведенных зарядов и токов (теорема Шокли-Рамо). Расчет наведенных потенциалов (теорема Гринберга).

Магнитные поля систем проводников с током. Постановка задачи расчета магнитных полей объемных тел. Метод интегральных уравнений для расчета магнитных полей. Метод эквивалентных контурных токов. Конечно-элементный анализ магнитных полей.


^ 1.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Классификация переходных процессов и методов их расчета. Связь курса с практическими задачами электроэнергетики. Физико-математическая трактовка переходных процессов, дифференциальные уравнения. Теория цепей как часть общей электродинамической теории.

Расчеты переходных процессов в цепях с сосредоточенными параметрами. Классический и операторные методы решения дифференциальных уравнений цепи. Свойства интегрального преобразования Лапласа. Расчет переходных процессов в задачах с некорректными коммутациями. Дельта-функция Дирака, ее математический смысл и операторное изображение.

Дифференциальные уравнения однопроводной линии, их физический смысл. Индуктивность и емкость линии. Определение волнового сопротивления, его определение в теории цепей и в общей электродинамике. Общий вид решения телеграфных уравнений, падающие и отраженные волны.

Линии без потерь. Частные случаи падения волны на узел неоднородности. Схемы замещения для расчета отражения и преломления волн в узлах неоднородности. Правило эквивалентной волны. Метод бегущих волн. Решение задач на характеристической сетке Бьюли. Область применения метода бегущих волн, достоинства и недостатки. Уравнения характеристик длинной линии. Понятие о графическом методе расчета переходных процессов.

Метод стоячих волн. Применение операторных преобразований для решения дифференциальных уравнений длинных линий. Вывод операторных уравнений. Частные случаи теоремы разложения. Нахождение корней характеристического уравнения. Физико-математический смысл метода. Области применения метода, его достоинства и недостатки.

Распространение волн в многопроводных линиях электропередачи. Применение матричных преобразований для решения терелеграфных уравнений. Математическое определение волновых каналов. Решение задачи симметричного включения трехфазной линии без потерь.

Электродинамическая постановка задачи расчета электромагнитного поля линии, основные допущения. Вывод уравнений Гельмгольца для случая длинной линии. Решение уравнений Гельмгольца для одновпроводной линии в бесконечном простанстве. Функции Бесселя, Неймана и Ханкеля. Продольные активное сопротивление и индуктивность провода, их частотные характеристики. Поверхностный эффект в проводе.

Решение уравнений Гельмгольца для однопроводной линии над землей. Граничные условия для полей на границах раздела сред. Обощение решения на случай нескольких проводников. Физикое определение волновых каналов линии. Вывод телеграфных уравнений линии. Продольные и поперченые сопротивления линии, влияние проводимости земли и проводов. Частотные характеристики сопротивлений линии, их физический смысл.

Интегральные преобразования для расчета переходных процессов в электроэнергетических системах. Ряд Фурье и интегральное преобразование Фурье.

Применение интеграла Фурье для расчета волновых переходных процессов. Частотный метод расчета переходных процессов. Достоинства, недостатки и область применения метода. Быстрое преобразование Фурье. Решение задачи о распространении импульса по проводам воздушной линии.

Применение интеграла Дюамеля к расчету переходных процессов. Четыре формы интеграла Дюамеля. Связь интеграла Фурье и интеграла Дюамеля, интеграл свертки. Границы применимости метода интеграла Дюамеля, достоинства и недостатки.

Численные методы расчета переходных процессов в разветвленных цепях. Современное программное обеспечение, его возможности для решения практических задач. Подходы к расчетам переходных процессов в программах EMTP и SymPowerSystems.


^ 1.5. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО АТМОСФЕРЫ И МОЛНИЕЗАЩИТА

Роль электричества в атмосферных процессах. Физические процессы в атмосфере. Роль адиабатических процессов. Устойчивость атмосферного воздуха. Инверсия температуры. Элементарные процессы: конденсация, сублимация, коагуляция.

Общая картина образования облаков. Классификация и причины образования облаков. Микроструктура облаков.

Электризация частиц в облаках. Ионная зарядка. Диффузионная зарядка. Адсорбционная зарядка и зарядка во внешнем поле. Контактные способы электризации. Эффект Рейнольдса-Воркмана. Основные механизмы электризации, происходящие в грозовых облаках.

Электричество «хорошей» погоды. Электрические характеристики облаков. Характеристики грозовых облаков.

Процессы накопления объёмных зарядов в облаках. Формирование электрической структуры облаков различного вида. Процессы в грозовых облаках.

Методы воздействия на электрическую структуру грозовых облаков. Классификация методов. Метод коронирующих частиц (математическая модель и рекомендации по практической реализации).

Методы рассеяния туманов. Характеристика методов. Комбинированный метод и рекомендации по его применению.

История исследования молнии, электричество атмосферы, грозовые облака и их структура, классификация молний, электрические характеристики молний, лидерная и главная стадии разряда, электромагнитные поля молнии, системы инициирования молний; статистические характеристики молний; характеристика грозовой деятельности

Поражаемость наземных объектов, воздействие молнии на объект, электромагнитное воздействие, световое излучение, газодинамическое воздействие, ударная и звуковая волны, тепловое действие молнии, электродинамические силы, сечения проводников по условию прохождения тока молнии.

Принцип действия молниеотводов, основные элементы молниеотводов: молниеприемники, токоотводы, заземления, зоны защиты молниеотводов, определение зон защиты по различным методикам, заземления и заземлители, характеристики грунта, импульсные коэффициенты для различных типов заземлителей.

Допустимые расстояния, безопасность персонала и населения, молниезащиты зданий и сооружений, классификация сооружений по степени опасности поражения молнией.

Молниезащита энергетических объектов, принципы и методы расчета молниезащиты, показатели грозоупорности линий электропередачи; молниезащита транспортных средств, магистральных трубопроводов, персональная защита.


^ 1.6. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И УСТАНОВОК ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Введение. Функции электрической изоляции в оборудовании и установках высокого напряжения. Общие требования к изоляционным конструкциям. Условия работы электрической изоляции: категории, размещение, климатические условия, внешние силовые воздействия. Электрические воздействия в установках трёхфазного переменного тока промышленной частоты.

Классификация изоляции установок высокого напряжения; понятие о внешней и внутренней изоляции. Изоляция самовосстанавливающаяся и несамовосстанавливающаяся.

Внешняя изоляция установок и оборудования высокого напряжения. Характерные изоляционные промежутки в атмосферном воздухе. Особенности внешней изоляции, основные факторы, влияющие на электрическую прочность.

Разрядные напряжения чисто воздушных промежутков при разных видах воздействующего напряжения. Корона в атмосферном воздухе, основные характеристики. Ограничение потерь на корону и помех путём регулирования электрических полей.

Разрядные характеристики опорных и подвесных изоляционных конструкций при сухом состоянии поверхностей, под дождём и в условиях загрязнения и увлажнения; внешние влияющие факторы.

Внутренняя изоляция установок и оборудования высокого напряжения. Зависимости электрической прочности от длительности воздействия напряжения; понятие о кратковременной и длительной электрической прочности. Основные факторы, влияющие на кратковременную электрическую прочность внутренней изоляции.

Длительная электрическая прочность внутренней изоляции: закономерности старения изоляции, роль частичных разрядов, основные технические средства ограничения темпов электрического старения.

Поведение внутренней изоляции при тепловых и механических воздействиях. Допустимые температуры и механическое напряжение.

Основные виды внутренней изоляции: газовая, масло-барьерная, бумажно-пропитанная, литая эпоксидная, на основе смолы, полимерная – исходные материалы, основы технологии изготовления, важные характеристики, области применения.


^ 1.7. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ

Роль электротехнологий в промышленном производстве. Физические основы электротехнологий.

Методы анализа электрических полей с объёмным зарядом: уравнения для внешней зоны коронного разряда, характеристики коронного разряда между коаксиальными цилиндрами, характерные распределения поля и вольтамперные зависимости.

Методы зарядки частиц: зарядка частиц вещества в поле коронного разряда, ударная и диффузионная, особенности зарядки диэлектрических частиц, индукционная зарядка, зарядка сферических и несферических частиц.

Силы, действующие на частицы в электрическом поле, сила сопротивления среды при малых и больших значениях числа Рейнольдса, формула Стокса и поправка Кеннингема, движение частиц в электрическом поле, подвижность частиц, длина инерционного пробега, число Стокса, общий случай движения частиц в поле коронного разряда.

Осаждение частиц и процессы на осадительном электроде. Коллективные процессы в заряженных аэрозолях. Основные виды электротехнологических установок.

Основы импульсных электротехнологий: использование импульсных разрядов в жидкости, магнитно-импульсная обработка материалов. Плазмохимические технологии.


2. ^ Содержание практических заданий

Практические задания сводятся к анализу тех или иных материалов, предлагаемых преподавателями в ходе обсуждения поставленных вопросов.

В ходе проведения собеседования испытуемому могут быть предложены для обсуждения следующие материалы:

- схемы молниезащиты объектов электроэнергетики;

- схемы защиты линий и подстанций от перенапряжений;

- примеры конфигураций воздушных промежутков и оценка электрического поля в них;

- влияние электрического поля на вещество и взаимодействие электрического поля и заряженных частиц вещества;

- графики функций распределения и плотностей распределения случайных величин;

- формализованные описания переходных процессов.


Программу составил доцент Орлов А.В.





Скачать 123,21 Kb.
оставить комментарий
Дата03.10.2011
Размер123,21 Kb.
ТипПрограмма, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

плохо
  2
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх