Предисловие. 
Электротехника и электроника

В современном производстве нашли широкое применение самые разнообразные электрические и электронные устройства. Использование электрической энергии позволило создать новые технологические процессы в промышленности и автоматизировать производство. Практически любое современное промышленное оборудование содержит встроенные электрические и электронные устройства для измерения, контроля и управления. Проектирование и эксплуатация промышленных агрегатов с электрическими устройствами базируются на совместном моделировании систем с разнообразными электрическими устройствами, которые могут оказывать существенное влияние на работу технологического оборудования. Для этого специалисты технических отраслей должны понимать основы функционирования электротехнических аппаратов, электромеханических преобразователей, электронных устройств и средств электроизмерений, знать подходы к их описанию и уметь формулировать требования к изделиям, в принципы работы которых заложены явления электромагнетизма.

Электротехникой принято называть отрасль науки и техники, связанную с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, обработки материалов и передачи информации. Эта отрасль науки охватывает вопросы получения, преобразования и использования электроэнергии в практической деятельности. Принципы электромагнетизма лежат в основе функционирования многих устройств, особое место среди которых в настоящее время занимают электронные приборы и системы.

Электроника охватывает направления науки, техники и технологии, связанные с созданием приборов, принципы действия которых основаны на взаимодействии электрических зарядов с электромагнитным полем.

Таким образом, интегрированная дисциплина «Электротехника и электроника» фактически имеет единую предметную область изучения, в которую входят технические устройства, базирующиеся на использовании электромагнитных явлений. Для исследования электромагнитных преобразователей в электротехнике и электронике используются идентичные методы, разработанные в теоретической электротехнике.

Настоящий учебник содержит базовые темы, отражающие электротехнические подходы к анализу электромагнитных устройств, применяемых в различных областях науки и техники. Каждая глава посвящена завершенному изложению определенной темы. Задача каждой темы состоит в том, чтобы дать простое и доступное, но достаточно строгое описание совокупности однотипных явлений. Весь материал представлен в одном стиле с единых методических позиций.

Цель изучения дисциплины «Электротехника и электроника» заключается в овладении основами функционирования электротехнических устройств и электронных приборов, а также принципами формирования их моделей для вычисления требуемых для практического использования характеристик и параметров. При этом основное внимание уделяется изложению понятий и методов анализа устройств в объеме, который необходим для последующего изложения специальных (профильных) дисциплин.

Задачи изучения дисциплины состоят в следующем:

• • знакомство с основными способами описания процессов в электромагнитных устройствах и построения их математических моделей;
• • освоение базовых методов расчета и исследования электрических и магнитных цепей;
• • знакомство с элементной базой аналоговых и цифровых электронных устройств информационной и силовой электроники;
• • освоение принципов построения и работы типовых электронных преобразователей;
• • знакомство с типовыми комплексами программ, применяемых при численном моделировании электромагнитных систем.

По итогам изучения дисциплины студент должен освоить:

трудовые действия

• • владения основами терминологии в областях электротехники, электроники, электрических измерений и электромеханики;
• • теорией и практикой анализа электромагнитных процессов в электротехнических и электромеханических устройствах, аналоговых и цифровых электронных приборах;
• • навыками чтения принципиальных электрических схем, содержащих изучаемые устройства;

необходимые умения

• • построить математическую модель электрического устройства или электронного прибора, составить систему описывающих электромагнитные процессы уравнений;
• • выполнить оценочные расчеты характеристик и параметров, а также сформировать совокупность моделей для проведения вычислительного эксперимента с использованием типовых программных средств;
• • составить схему экспериментального исследования характеристик электрических устройств с использованием типовых электроизмерительных приборов и провести исследование статических и динамических режимов устройства;
• • сформировать эквивалентную электрическую схему электродвигателя в составе привода оборудования;

необходимые знания

• • принципов построения эквивалентных схем устройств с использованием базового набора элементов;
• • основных методов расчета статических и динамических характеристик электромагнитных устройств во временной и частотной областях;
• • типовой элементной базы электронных устройств;
• • способов построения и принципы функционирования электронных приборов и систем;
• • основ схемотехнического анализа и экспериментального исследования электромагнитных элементов, а также возможности их применения для определения характеристик электротехнических и электронных устройств;
• • типовых программных средств схемотехнического моделирования электрических устройств;
• • элементной базы и принципы построения информационно-измерительных систем на основе электрических преобразователей и приборов;
• • основных типов электромагнитных устройств автоматики и электрических машин;
• • особенностей получения, хранения, передачи и распределения электрической энергии.

Для контроля степени усвоения материала при его самостоятельной проработке в конце каждой главы приведены контрольные вопросы и задания. Формулирование н запись подробных ответов могут также оказаться полезными для приобретения навыков составления технических отчетов.