Аспірантура

На цій сторінці представлена програма фахового випробування для прийому на навчання за третім (освітньо-науковим) рівнем вищої освіти на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 “Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка“.

Програма охоплює основні питання електричної інженерії, якими має володіти фахівець для подальшого здійснення науково-дослідної діяльності. Теоретичні положення та особливості їх практичного застосування подано в достатній мірі для підготовки роботи на здобуття відповідного наукового ступеню.

  1. ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН, ЩО ВИНОСИТЬСЯ НА ФАХОВЕ ВИПРОБУВАННЯ

Програма фахового випробування для прийому на навчання за третім (освітньо-науковим) рівнем вищої освіти на здобуття ступеня доктора філософії зі спеціальності 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» орієнтована на цикл наступних фахових дисциплін:

  1. Теоретичні основи електротехніки.
  2. Електричні машини.
  3. Промислова електроніка та перетворювальна техніка.
  4. Електропривод
  5. Електричні апарати
  6. Електропостачання
  1. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ФАХОВОГО ВИПРОБУВАННЯ

Вступний екзамен передбачає письмову відповідь абітурієнта на питання білету, який обрано абітурієнтом у випадковому порядку. Питання білетів обрано із переліку, наведеного в п.З. Структура білету передбачає три питання. Загальний обсяг часу для відповіді складає 60 хв.

  1. ПЕРЕЛІК ТЕМ ТА ПИТАНЬ З ДИСЦИПЛІН, ЩО ВИНОСЯТЬСЯ НА ФАХОВЕ ВИПРБУВАННЯ
№ з/п Дисципліна Основні теми та питання
1. Теоретичні основи електротехніки Потужності кіл синусоїдного струму. Активна та пульсуюча потужність. Миттєва, активна та реактивна потужність. Коливання енергії у колах змінного струму. Повна та реактивна потужності. Комплексна потужність.

Методи розрахунку та властивості лінійних кіл синусоїдного струму. Середні та діючі значення функції.

Метод векторних діаграм. Основні поняття символічного методу. Зображення синусоїдних функцій, їх інтегралів та похідних за допомогою комплексних чисел.

Миттєва, активна та реактивна потужність трифазного струму. Вимірювання активної потужності в три- та чотирипровідних колах.

Основи операторного метода. Оригінали і зображення. Зображення похідної та інтегралу.

Закони Ома та Кірхгофа в операторній формі запису. Еквівалентні оператори схеми. Приклади розрахунку перехідних процесів у складних колах операторним методом.

Використання інтеграла Дюамеля для розрахунку перехідних процесів в лінійних електричних колах.

Розрахунок перехідних процесів класичним методом. Енергетичні умови, які визначають характер цих процесів; початкові умови, закони комутації.

Незалежні, залежні та основні початкові умови. Узагальнені закони комутації.

Несинусоїдні періодичні напруги та струми. Представлення їх у вигляді тригонометричного та комплексного рядів Фур’є. Дискретні спектри. Діючі та середні значення несинусоїдних струмів та напруги.

Потужності кіл несинусоїдного струму. Активна реактивна та повна потужності. Потужність спотворення. Коефіцієнт потужності.

Розрахунок лінійних кіл несинусоїдного струму. Резонансні явища при несинусоїдних струмах та напругах. Вплив характеру кола на форму кривих струму і напруги. Еквівалентні синусоїди.

Вищі гармоніки у трифазних колах.

Розряд конденсатора на резистор і котушку (загальні положення). Аперіодичний розряд конденсатора. Коливальний розряд конденсатора. Частота та період власних незатухаючих та затухаючих коливань.

Спектральні представлення неперіодичних функцій шляхом інтегрального перетворений Фур’є. Застосування інтеграла Фур’є для розрахунку перехідних процесів.

Характеристики магнітних матеріалів. Магнітні кола та їх основні елементи. Класифікація магнітних кіл. Закон повного струму.

Явище резонансу, визначення, умови виникнення. Резонанс напруги та струму. Хвильовий опір, затухання, добротність. Резонансні та частотні характеристики.

Активні та реактивні складові напруги. Активний, реактивний та повний опір. Комплексний опір.

Активна та реактивна складові струму і напруги. Еквівалентні параметри пасивного двополюсника. Експериментальне визначення еквівалентних параметрів.

Електромагнітні процеси в лініях з розподіленими параметрами. Рівняння однорідної лінії та їх розв’язок для сталого синусоїдного режиму.

Закон Ома. Перший закон Кірхгофа. Потенціальна діаграма, другий закон Кірхгофа.

Джерела електричної енергії та їх схеми заміщення. Еквівалентні перетворення джерел електричної енергії.

Метод еквівалентних перетворень. Перетворення зірки в трикутник і навпаки.

Змінний струм у опорі, індуктивності та ємності.

Магнітне поле постійного струму. Основні поняття. Закон повного струму в інтегральній і диференційній формах. Принцип безперервності магнітного потоку.

Розряд конденсатора на резистор і котушку (загальні положення). Аперіодичний розряд конденсатора. Коливальний розряд конденсатора. Частота та період власних незатухаючих та затухаючих коливань.

Поліпшення коефіцієнта потужності: мета, способи, визначення ємності конденсаторної батареї.

Явище взаємної індукції. Узгоджене та зустрічне ввімкнення індуктивно пов’язаних елементів. Однойменні виводи. Експериментальне визначення однойменних виводів. Напрям напруги взаємоіндукції.

Узгоджене та зустрічне ввімкнення котушок при послідовному з’єднанні. Паралельне з’єднання індуктивно пов’язаних віток. Розрахунок складного кола із взаємною індуктивністю.

Розв’язування індуктивних зв’язків.

Передача енергії в індуктивно пов’язаних контурах.

Лінійний трансформатор: векторна діаграма, вхідний та внесений опори.

Симетричний режим трифазного кола. Співвідношення між лінійними та фазними напругами і струмами. Розрахунок симетричних трифазних кіл.

Несиметричний режим трифазного кола. Розрахунок  чотирипровідного кола. Зміщення нейтралі. Роль нейтрального проводу.

Утворення обертового поля двох або трьох струмів. Розклад пульсуючого поля на два обертові. Принцип дії синхронного та асинхронного двигунів.

Розклад трифазної системи векторів на симетричні складові.  Опір струмам різних послідовностей. Розрахунок несиметричного кола, що має обертові машини. Розрахунок несиметричного короткого замикання.

Падаючі та відбиті хвилі в лініях. Хвильовий опір і коефіцієнт розповсюдження. Лінія, узгоджена з навантаженням. Четвертьхвильова узгоджуючи лінія. Неспотворююча лінія. Лінія без втрат.

2. Електричні машини Трансформатор. Зовнішня характеристика трансформатора. Втрати потужності та ККД трансформатора. Магнітні системи трифазних трансформаторів. Схеми та групи з’єднання обмоток. Паралельна робота трансформаторів. Вимірювальні трансформатори. Автотрансформатори. Регулювання напруги в трансформаторах.

Асинхронна машина. Електромагнітний момент асинхронної машини. Рівняння механічної характеристики. Статична стійкість асинхронного двигуна. Характеристика пускової операції. Пусковий струм та пусковий момент. Способи пуску. Двигуни з покращеними пусковими властивостями.

Синхронна машина. Принцип дії синхронного генератора. Основні співвідношення. Реакція якоря. Векторні діаграми та характеристики. Електромагнітна потужність та момент. Втрати і ККД синхронних машин. Синхронізація генератора з мережею. Регулювання активної та реактивної потужності.

Принцип дії синхронного двигуна. U-подібні характеристики. Робочі характеристики. Пуск і реверсування. Переваги та недоліки синхронних двигунів. Синхронний компенсатор.

Машини постійного струму. Загальні відомості. Умови самозбудження генератора постійного струму. Основні характеристики генераторів при різних способах збудження.

Електромеханічна та механічна характеристики двигунів постійного струму при різних способах збудження. Робочі характеристики. Пуск, пусковий струм та шляхи його обмеження. Способи регулювання частоти обертання. Реверсування. Втрати і ККД машин постійного струму

3. Промислова електроніка та перетворювальна техніка Фізичні основи напівпровідникових приладів (напівпровідникові матеріали; електронно-дірковий перехід; вольт-амперна характеристика р-п- переходу).

Напівпровідникові діоди (випрямні діоди; стабілітрони; принцип дії; область застосування).

Перемикаючі прилади (диністори; тиристори; симістори; область застосування).Біполярні транзистори (призначення; основні параметри біполя­рних транзисторів; статичні характеристики; способи забезпечення режиму спокою).Польові транзистори (призначення і типи польових транзисторів).

Сучасні силові ключі: вольт-амперна характеристика, способи керування, особливості обчислення втрат потужності в силових ключах

Підсилювачі електричних сигналів (призначення; принцип роботи підсилювального каскаду на біполярному транзисторі зі спільним емітером).

Імпульсні пристрої (логічні елементи).

Пристрої для регулювання і перетворення електричної енергії (структурна схема однофазного випрямляча і призначення його блоків; однофазні випрямлячі змінного струму).

Сучасні силові ключі: вольт-амперна характеристика, способи керування, особливості обчислення втрат потужності в силових ключах.

АС/DС перетворювачі: характеристика, електромагнітні процеси, побудова багатофазних еквівалентних схем. Перехресна схема (нульовий та мостовий варіант).

Зустрічно-паралельна схема. Принцип роботи та енергетичні характеристики активного трифазного АС/DС перетворювача.

Електромагнітні процеси в АС/DС перетворювачах з урахування індуктивного опору трансформатора та мережі. Комутація в перетворювачах, її вплив на електромагнітні процеси.

Електромагнітні процеси в АС/DС перетворювачах з урахуванням проти- ЕРС. Режими роботи за гранично-неперервного та уривчастого струмах силового кола.

Енергетичні показники поодиноких та групових перетворювачів. Вибір раціональних схемотехнічних рішень та засобів покращення електромагнітної сумісності перетворювача.

Перетворювачі частоти (ПЧ). Загальні питання, класифікація, структури ПЧ. Характеристики двоступеневого ПЧ.

Принцип побудови матричних, каскадних та інших складних топологій ПЧ.

АС/АС перетворювачі. Безпосередній ПЧ: принцип побудови, особливості керування, електромагнітні процеси в мережі живлення із БПЧ.

Тиристорний регулятор напруги (ТРH): принцип роботи способи керування, енергетичні характеристики. Переваги та недоліки системи електроприводу ТРH – асинхронний двигун.

Інвертори струму та напруги. Способи керування: вертикальне керування та метод просторового вектору. Зовнішня характеристика.

Імпульсні DС/DС перетворювачі: класифікація трансформаторних та без трансформаторних DС/DС перетворювачів, принцип роботи. Зворотноходовий імпульсний перетворювач. Принцип дії, переваги та недоліки.

Види модуляції в силовій електроніці. Аналіз електромагнітних процесів системи «широтно-імпульсний перетворювач – двигун постійного струму».

Методи покращення показників якості електроенергії трифазної мережі живлення. Пасивні фільтрокомпенсуючі пристрої. Розрахунок фільтру вищих гармонік.

Тиристорні компенсатори реактивної потужності, силові активні фільтри

4. Електропривод Поняття про жорсткість механічних характеристик.

Рівняння руху електроприводу. Зведення статичних моментів і махових мас до однієї вісі обертання.

Поняття про узагальнену електричну машину. Електромеханічні та механічні характеристики. Енергетичні діаграми перетворення енергії. Показники перетворення енергії.

Ланки механічної частини електропривода. Моделі механічної частини електропривода. Наведена механічна ланка електропривода. Основні закони механіки електропривода. Рівняння руху електропривода. Час пуску й гальмування електропривода.

Багатомасові системи електропривода. Способи вирівнювання навантаження.

Механічна частина електропривода як об’єкт керування. Властивості сил і моментів. Механічні характеристики. Статичний режим роботи і його стійкість. Несталий рух електропривода

Принцип дії двигуна незалежного збудження.

Режими роботи ДПТ незалежного збудження.

Розрахунок регулювальних (додаткових) опорів резисторів.

Регулювання швидкості ДПТ незалежного порушення зміною магнітного потоку. Регулювання координат ДПТ незалежного порушення зміною підведеної до якоря напруги. Регулювання швидкості ДПТ незалежного збудження шунтуванням якоря.

Імпульсний спосіб регулювання координат ДПТ.

Електропривод із двигунами постійного струму послідовного збудження.

Принцип роботи й характеристики асинхронної машини. Регулювання швидкості, струму й моменту АД за допомогою резисторів у ланцюгах ротора.

Регулювання координат АД резисторами в ланцюзі статора. Регулювання швидкості АД зміною числа пара полюсів.

Регулювання координат електропривода

в системі “перетворювач напруги – двигун”. Регулювання координат електропривода в системі “перетворювач частоти – двигун” (ПЧ-АД).

Перетворювач частоти без ланки постійного струму

Перетворювач частоти із проміжною ланкою

постійного струму

Регулювання швидкості АД в каскадних схемах включення. Імпульсний спосіб регулювання координат АД. Гальмування асинхронних двигунів.

Електромеханічні властивості синхронних двигунів

Електроприводи із кроковими двигунами. Електроприводи з вентильними двигунами.

Електропривод як керована електромеханічна система. Формування статичних характеристик електропривода в замкнутій системі “перетворювач – двигун”.

Регулювання координат електропривода в замкнутій системі “джерело струму – двигун” (ДС-Д).

Системи програмного керування, що стежать за системою електропривода. Загальні принципи функціональної побудови й класифікація керуючих пристроїв.

5. Електричні апарати Призначення електричних апаратів. Функції електричних апаратів. Головне коло, коло керування, допоміжне коло, полюс та порт електричного апарата.

Дугогасні системи комутаційних апаратів.

Класифікація електричних апаратів. Електромеханічні комутаційні апарати. Напівпровідникові комутаційні апарати. Гібридні комутаційні апарати.

Електродинамічні зусилля в електричних апаратах

Загальні відомості. Методи розрахунку електродинамічних зусиль. Зусилля між паралельними провідниками. Зусилля й моменти, що діють на взаємно перпендикулярні провідники.

Зусилля у витку, котушці й між котушками. Зусилля в місці зміни перетину провідника. Зусилля при наявності феромагнітних частин. Електродинамічні зусилля при змінному струмі.

Нагрівання електричних апаратів. Активні втрати енергії в апаратах. Способи передачі тепла усередині нагрітих тіл і з їхньої поверхні. Сталий режим нагрівання.

Нагрівання апаратів у перехідних режимах.

Нагрівання апаратів при короткому замиканні.

Припустима температура різних частин електричних апаратів. Термічна стійкість.

Електричні контакти. Режими роботи контактів

Матеріали контактів. Конструкція твердометалевих контактів. Рідкометалеві контакти.

Дуга постійного струму. Дуга змінного струму при відключенні активного навантаження. Відключення індуктивного ланцюга змінного струму. Фактори, що визначають процес відновлення напруги.

Відключення короткої дуги змінного струму

Відключення ланцюгів з підвищеною частотою струму. Відключення малих індуктивних струмів

Перенапруги при комутації конденсаторів і довгих ліній. Способи гасіння електричної дуги.

Загальні відомості про магнітні ланцюги апаратів

Магнітний ланцюг електромагнітів постійного струму

Магнітний ланцюг електромагнітів змінного струму

Обмотки електромагнітів.

Магнітні підсилювачі. Підсилювач із само насиченням. Двохполуперіодні схеми підсилювачів.

Вплив різних факторів на роботу підсилювачів.

Реверсивні магнітні підсилювачі.

Контролери, командо апарати, конструкція, принцип дії. Резистори пускових реостатів.

Контактори постійного струму. Контактори змінного струму. Магнітні пускачі. Тиристорний пускач. Вибір контакторів і пускачів.

Електромагнітні реле струму й напруги. Конструкція електромагнітних реле струму й напруги.

Поляризовані реле. Теплові реле. Позисторний захист двигунів.

Електромеханічні реле часу. Реле часу з електромагнітним уповільненням. Реле часу з механічним уповільненням. Герконові реле.

Безконтактні напівпровідникові електричні апарати керування. Релейний режим напівпровідникового підсилювача. Логічні елементи.

Рубильники й перемикачі. Конструкція рубильників і перемикачів. Запобіжники. Нагрівання плавкої вставки при тривалому навантаженні і при короткому замиканні

Автоматичні повітряні вимикачі (автомати).

Струмоведучий ланцюг і система автоматів, що гасить дугу. Привод й механізми автоматів. Розчеплювачі автоматів.

Вимикачі змінного струму високої напруги. Бакові масляні вимикачі. Маломасляныі вимикачі. Привод масляних вимикачів. Повітряні елегазові вимикачі.

Роз’єднувачі, віддільники й короткозамикачі.

Конструкція роз’єднувачів й їхніх приводів. Блокування роз’єднувачів і вимикачів. Віддільники й короткозамикачі.

Розрядники. Трубчасті розрядники, вентильні розрядники. Розрядники постійного струму.

Трансформатори струму. Залежність погрішностей від різних факторів. Компенсація погрішності

Режими роботи трансформаторів струму, конструкція.

Трансформатори напруги. Конструкція трансформаторів напруги. Ємнісні дільники напруги

Вибір трансформаторів напруги..

6. Електропостачання Характеристика споживачів електричної енергії за енергетичними показниками, по режиму роботи, по вимогах до безперебійності електропостачання, по технологічній приналежності.

Номінальна, встановлена та розрахункова потужності. Графіки електричних навантажень споживачів і трансформаторних підстанцій та їх використання.

Розрахунок навантажень електричних мереж різної напруги. Розрахункове навантаження. Коефіцієнт використання. Коефіцієнт включення. Коефіцієнт завантаження.

Коефіцієнт форми графіка навантажень Коефіцієнт розрахункового навантаження. Коефіцієнт попиту. Коефіцієнт одночасності максимумів навантажень.

Практичні методи розрахунку електричних навантажень. Втрати електроенергії в електричних мережах і силових трансформаторах.

Методи розрахунку втрат електроенергії в електричних мережах. Критерії оцінювання економічності роботи електричних мереж.

Способи підвищення економічності електричних мереж. Розрахунок електромереж за втратою напруги. Векторна діаграма ліній трифазного струму.

Падіння та втрати напруги. Вибір перерізу проводів ліній за допустимою втратою напруги. Розрахунок розгалужених електричних мереж. розрахунок мереж з нерівномірним навантаженням фаз.

Способи регулювання напруги в електромережах: стабілізація та зустрічне регулювання напруги. Види перенапруг в мережах.

Захист електроустановок від прямих ударів блискавки. Захист електроустановок від індукованих перенапруг.

Внутрішнє електропостачання підприємств напругою. Принципи побудови цехових мереж. Класифікація цехових мереж, схеми цехових мереж. Вибір напруги в цеховій мережі.

Конструкція й способи прокладки кабельних ліній. Струмопроводи, шинопроводи, електропроводки, тролеї.

Принципи компонування трансформаторних підстанцій. Комплектні розподільні пристрої, положення вимикачів і роз’єднувачів.

Короткі замикання в системах електропостачання. Періодична й аперіодична складова струму КЗ. Ударний струм і діюче значення струму КЗ.

Розрахунок трифазних й однофазних струмів короткого замикання в різних крапках мережі. Вибір елементів захисту від дії струмів КЗ.

  1. РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА ДЛЯ ПІДГОТОВКИ ДО ФАХОВОГО ВИПРОБУВАННЯ
  1. Аррилага Д.Ж. Гармоники в электрических системах. / Аррилага Д.Ж., Брздли Д., Боужер П. ; Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. -320 с.
  2. Баланс энергий в силових цепях / [В.Е. Тонкаль, А.В. Новосельцев, С.П. Денисюк и др.]. – К. : Наукова думка, 1992. – С. 312.
  3. Бесекерский В . А ., Попов Е . П . Теория систем автоматического управления – 4-е изд . СПб .: Профессия , 2003.
  4. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Высш. школа 2000. – 638 с.
  5. Бойко В. С., Бойко В. В., Видолоб Ю. Ф. та ін. Теоретичні основи електротехніки. – К.: Політехніка, 2004.-272 с.
  6. Васильєв. Ф. П. Математическая энциклопедия / [Под. ред. И. М. Виноградова]. – М: Советская энциклопедия, 1977—1985. – Т. 5. – 1985. -623с.
  7. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Издательский дом «Додзка-ХХІ», 2005. – 384 с.
  8. Електромагнітна сумісність у системах електропостачання : підручник / І.В. Жежеленко, А.К. Шидловський, Г.Г. Півняк, Ю.Л. Саєнко. – Дніпропетровськ: Нац. гірнич. ун-т, 2009. -319 с.
  9. Закладний О.М. Енергозбереження засобами промислового електропривода: Навчальний посібник / О.М. Закладний, А.В. Праховник, О.І. Соловей / – К. : Кондор, 2005. – 408 с.
  10. Колонтаєвський Ю.П. Електроніка і мікросхемотехніка : підруч. / Ю.П. Колонтаєвський, А.Г. Сосков ; за ред. А.Г. Соскова. – К. : Каравела, 2007. – 384 с.
  11. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. – М.:

Техносфера, 2005. – 632 с.

  1. Рибалко М.П., Есаулеико В.О., Костенко В.І. Теоретичні основи електротехніки. Лінійні електричні кола. – Донецьк: Новий світ, 2003. – 513 с.
  2. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. -416 с.
  3. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием : учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.Г. Соколовский. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 272 с.
  4. Теория оптимизации систем автоматического управления. т.4, под ред. ПупковаК.А. М: ИСЗ. МГТУ им.Баумана. 2004г. – 744с.
  5. Черемісін М.М. Автоматизація обліку та управління електроспоживанням : Посібник для вищих навчальних закладів / М.М. Черемісін, В.М. Зубко. – X.: Факт, 2005. – 192 с.