Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по научной работе
_____________Г. Г. Морковкин
«____» _____________2017 г.
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
Для поступающих на обучение по программам подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре
НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ 35.06.04
НАПРАВЛЕННОСТЬ (профиль) Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве
Составитель программы Багаев Андрей Алексеевич, д-р техн. наук, профессор
Рекомендовано кафедрой ЭиАСХ
Дата 12.01.2017 г, протокол №6 _________________ А. А.Багаев
Барнаул 2017
ВВЕДЕНИЕ
Настоящая программа включает следующие разделы: теоретические основы электротехники; основы светотехники; основы электротехнологии; общие вопросы энергообеспечения и электроснабжения; электрооборудование электрификации сельского хозяйства; общие вопросы эксплуатации электрооборудования.
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
1.1. Линейные электрические цепи постоянного тока. Параметры, характеризующие электрические цепи. Д.С. и тока. Закон Ома. Электрическая энергия, мощность. Законы Кирхгофа. Преобразования электрических схем. Методы расчета электрических цепей.
1.2. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Общие сведения. Резистор, индуктивность и емкость в цепи синусоидального тока. Анализ синусоидального тока с помощью векторных диаграмм. Мощность цепи синусоидального тока. Расчет цепей переменного тока методом преобразований. Комплексный метод расчета. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Резонанс в электрических цепях. Электрические цепи с взаимной индуктивностью. Четырехполюсники. Схемы замещения четырехполюсников. Коэффициенты четырехполюсников.
1.3. Трехфазные цепи. Общие сведения. Симметричный режим работы трехфазной цепи. Расчет несимметричных режимов трехфазных цепей. Векторные диаграммы трехфазных цепей. Пульсирующее и вращающееся магнитное поле. Метод симметричных составляющих. Расчет трехфазных цепей методом симметричных составляющих.
1.4. Переходные процессы в электрических цепях. Общие сведения. Классический метод расчета переходных процессов в неразветвленных и разветвленных цепях. Операторный метод расчета переходных процессов. Частотный метод расчета переходных процессов.
1.5. Цепи несинусоидального тока. Причина возникновения и отличия несинусоидальных токов от синусоидальных. Симметрия несинусоидальных функций. Разложение несинусоидальных функций в ряд Фурье и определение их коэффициентов. Расчет тока, напряжения и мощности в несинусоидальных цепях. Высшие гармоники.
1.6. Нелинейные электрические цепи. Общие сведения. Методы расчета нелинейных электрических цепей. Феррорезонанс напряжений и токов.
1.7. Электрические цепи с распределенными параметрами. Общие сведения. Уравнения однородной линии. Четырехполюсник однородной линии. Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами.
1.8. Электромагнитные поля. Общие сведения о магнитном поле и магнитной цепи. Энергия магнитного поля. Механические силы в магнитном поле. Основные законы и методы расчета магнитных цепей. Общие сведения об электрическом поле. Расчет емкости, напряженности и энергии электрического поля. Преобразования и методы расчета электростатических полей. Переменное магнитное поле. Уравнение электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Переменное электромагнитное поле в диэлектрике и проводящей среде.
2 ОСНОВЫ СВЕТОТЕХНИКИ
2.1. Преобразование электрической энергии в оптические излучения. Классификация электрических источников оптических и тепловых излучений. Оптические, электротехнические, энергетические и эксплуатационные характеристики источников излучения: ламп накаливания, разрядных ламп низкого и высокого давления. Осветительные установки и их характеристики. Выбор и расчет параметров ламп и их размещения.
2.2. Технологические способы использования оптических излучений. Светотехника как наука и техника освещения и облучения в сельском хозяйстве. Солнечное излучение - энергетическая основа сельскохозяйственного производства. Природа оптических излучений. Взаимодействия оптических излучений с биологическими объектами. Спектральные характеристики источников и приемников оптических излучений. Основы законы светотехники. Светотехнические, энергетические величины и способы их измерения. Преимущества, недостатки и области использования ультрафиолетовых, оптических и инфракрасных облучательных установок в сельском хозяйстве.
2.3 Облучательные установки в сельскохозяйственном производстве. Принцип выбора и расчет облучательных установок видимого, инфракрасного и ультрафиолетового излучения для освещения, облучения и обогрева растений и животных, теплиц, сушки и переработки сельскохозяйственной продукции, лечения и защиты от вредителей биологических объектов.
3 ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ
3..1. Электротехнология как наука и область техники. Роль электротехнологии в сельском хозяйстве. Виды электротехнологий и области их использования в сельском хозяйстве. Современное состояние и тенденции развития. Энергетический баланс сельского хозяйства. Электрофизические факторы.
3.2. Физические свойства сельскохозяйственного сырья и продукции: механические, электрические, магнитные, оптические, тепловые, акустические и другие. Электрофизические воздействия на живые биологические объекты - растения, микроорганизмы, животных, птиц и т. п. Энергетическое, низкоэнергетическое и информационное воздействие электроэнергии на биологические объекты. Дозы воздействия. Энергетические взаимопревращения в живых организмах.
3.3. Преобразование электрической энергии в тепловую. Виды электронагрева. Тепловой расчет электротермического оборудования. Основные виды теплопередачи, кинетика нагрева Общее уравнение электронагрева, его анализ и электрическая модель. Расчет мощности и расхода электроэнергии. Определение основных конструктивных и энергетических параметров электрооборудования.
3.4. Технологические способы электронагрева. Прямой нагрев сопротивлением. Электроконтактный нагрев. Электродный нагрев. Косвенный электронагрев сопротивлением. Инфракрасный нагрев и области его использования. Электродуговой нагрев и области его применения. Свойства и характеристики электрической дуги. Устойчивость горения и регулирования тока дуги. Индукционный нагрев и область его применения. Индуктор и индукционные нагреватели промышленной частоты. Диэлектрический нагрев, физические основы и особенности индукционного и диэлектрического нагрева в электромагнитном поле высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты. Физические основы и области применения термоэлектрического нагрева и охлаждения. Электронно-лучевой и лазерные нагревы. Физические принципы работы и области применения электронной печи и лазера. Преимущества, недостатки и области использования перечисленных электротехнологий электронагрева.
3.5. Обработка материалов и продуктов электрическим током. Технологические свойства проявления электрического тока. Электрохимические и электрокинетические процессы. Электротермообработка грубых кормов. Электромелиорация почвы. Электростимуляция семян и развития растений. Электролиз, гальванизация, электрофорез, электроосмос.
3.6. Электроимпульсная технология и ее особенности. Параметры электрических импульсов. Принципы действия генераторов импульсов. Электроимпульсная обработка растительных материалов и уничтожение сорняков. Электрогидравлический эффект. Электрофизические методы обработки металлов. Импульсные токи в ветеринарии.
3.7. Применение электрических полей высокого напряжения. Характеристика и область использования полей постоянного и переменного напряжения промышленной частоты. Способы зарядки частиц. Коронный разряд и его характеристика. Заряженные частицы в электрическом поле, их движение. Электростатическое, электрокоронное и диэлектрическое сепарирование семян и других диэлектрических сыпучих материалов. Электроаэрозольные технологии в животноводстве и защищенном грунте. Озонные технологии в животноводстве и растениеводстве.
3.8. Применение магнитных полей. Характеристика и области использования магнитного поля в сельскохозяйственных технологиях. Магнитная очистка семян и кормов, обработка воды.
3.9. Ультразвуковые технологии. Свойства и характеристики ультразвуковых колебаний. Электрические генераторы ультразвука. Применение ультразвука в технологических процессах, ветеринарии и системах контроля.
3.10. Электромагнитные поля высокой и сверхвысокой частоты (ВЧ и СВЧ). Принципы получения ВЧ и СВЧ: Области и преимущества их использования для нагрева, сушки, стерилизации и пастеризации, стимуляции технологических процессов и развития биологических объектов. СВЧ приготовления пищи, обработка комбикормов. Использования СВЧ-установок в системах контроля точного земледелия и животноводства.
3.11. Электрофизические методы при охлаждении с/х продукции и ее хранении. Применение низкого вакуума при охлаждении и хранении с/х продукции.
4 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1. Методы надежного энергообеспечения и электроснабжения сельскохозяйственных энергопотребителей. Источники энергии. Новые методы и технические средства использования возобновляемых источников энергии в производственных процессах и в быту.
4.2 Системы электроснабжения сельского хозяйства и их режимные показатели. Проектирование и эксплуатация электрических сетей сельскохозяйственного назначения. Методы расчета электрических нагрузок сельских потребителей. Выбор мощности трансформаторных подстанций и сечений проводов и кабелей ЛЭП 10-110 кВ и 0,38 кВ. Сетевое и автономное резервирование электроснабжения. Выбор мощности резервной электростанции. Механический расчет проводов. Расчет токов короткого замыкания и выбор высоковольтной аппаратуры. Релейная защита. Показатели качества электроэнергии, способы и средства управления ими. Показатели надежности электроснабжения, способы и средства управления ими. Методические основы технико-экономических расчетов при проектировании и эксплуатации электрических сетей сельскохозяйственного назначения.
4.3 Потери энергии в системах электроснабжения. Мероприятия, способствующие энергосбережению в сельских сетях. Коммерческий и технический учет электроэнергии у сельскохозяйственных потребителей. Применение современных математических методов и компьютерных технологий при решении задач оптимального электроснабжения сельских потребителей электроэнергии.
5 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
5.1. Электрические воздухо - и водонагреватели, котлы и паронагреватели, электроконвекторы и лучистые обогреватели. Электротермическое оборудование и регулирующие устройства для создания требуемого микроклимата в животноводстве, птицеводстве, сооружениях защищенного грунта, хранилищах, производственных и жилых помещениях. Назначения и виды бытовых электронагревательных приборов. Электропечи сопротивления, камерные, шахтные, тигельные, печи-ванны, электрокалориферы, СВЧ - печи, отопительные и сушильные установки, электросварочное оборудование. Счетчики для учета расхода воды и теплоты.
5.2. Установки для получения электроимпульсов и электрических полей высокого напряжения. Принципы работы и характеристики генераторов электрических импульсов, электрических генераторов электростатического, коронного полей и полей высокого напряжения повышенной частоты. Электроаэрозольные, электроозонирующие и ионизирующие установки. Электрокоронные фильтры. Генерирование и использование озона в животноводстве и растениеводстве.
5.3. Электропривод технологических машин и поточных линий в животноводстве, растениеводстве и переработке сельскохозяйственной продукции. Электромеханические и механические характеристики электроприводов постоянного тока и асинхронных. Способы регулирования скорости асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока. Особенности пуска электродвигателей от источников соизмеримой мощности. Переходные процессы в электроприводе. Режимы работы электроприводов. Анализ уравнения нагрева и охлаждения электродвигателей.
5.4. Аппаратура и автоматическое управление электроприводами. Аппаратура коммутации, защиты и управления работой электропривода. Типовые схемы автоматического управления. Методика выбора типа электропривода. Растет мощности и показателей надежности электропривода.
5.5. Автоматизированный электропривод поточных линий и агрегатов в животноводстве и птицеводстве (систем поения, кормления, уборки навоза и помета, доения и первичной обработки молока, сбора, сортировки и инкубации яиц). Электрооборудование систем обеспечения оптимальных параметров микроклимата животноводческих помещений: по температуре, влажности, освещенности, газовому составу, бактериальной загрязненности. Автоматизированный электропровод стационарных процессов: послеуборочной обработки сельскохозяйственной продукции, кормов, технологических процессов в защищенном грунте, в водоснабжении и гидромелиорации.
6 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭксплуатациИ электрооборудования
6.1. Энергетическая служба сельскохозяйственных предприятий. Система технического обслуживания и ремонта электрооборудования. Нормативы по организации, структуре и оснащению служб электротехнического сервиса. Система условных единиц. Эксплуатационная надежность электрооборудования и мероприятия по ее повышению. Методы и средства технической диагностики электроустановок.
6.2. Мероприятия по снижению интенсивности отказов и продлению срока службы электроустановок. Методы и технические средства защиты электроустановок от аварийных режимов.
6.3. Правила технической эксплуатации и техники безопасности при эксплуатации электроустановок (ПТЭ и ПТБ). Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Основные положения. Методы и технические средства обеспечения электробезопасности людей и животных от поражения электрическим током.
7.ВОПРОСЫ К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ЭКЗАМЕНУ
1. Электротехнология как наука и область техники. Роль электротехнологии в сельском хозяйстве.
2. Автоматизированный электропровод стационарных процессов
3.Виды электротехнологий и области их использования в сельском хозяйстве.
4. Электрооборудование систем обеспечения оптимальных параметров микроклимата животноводческих помещений
5. Физические свойства сельскохозяйственного сырья и продукции
6. Автоматизированный электропривод поточных линий и агрегатов в животноводстве и птицеводстве
7. Электрофизические воздействия на живые биологические объекты
8.Аппаратура и автоматическое управление электроприводами.
9.Энергетическое, низкоэнергетическое и информационное воздействие электроэнергии на биологические объекты.
10.Методика выбора типа электропривода.
11.Энергетические взаимопревращения в живых организмах.
12.Электроаэрозольные, электроозонирующие и ионизирующие установки.
13.Преобразование электрической энергии в тепловую. Виды электронагрева.
14.Установки для получения электроимпульсов и электрических полей высокого напряжения.
15.Тепловой расчет электротермического оборудования.
16.Электропечи сопротивления, камерные, шахтные, тигельные, печи-ванны, электрокалориферы, СВЧ - печи, отопительные и сушильные установки, электросварочное оборудование.
17.Технологические способы электронагрева.
18.Электротермическое оборудование и регулирующие устройства для создания требуемого микроклимата
19.Инфракрасный нагрев и области его использования.
20.Электромагнитные поля высокой и сверхвысокой частоты (ВЧ и СВЧ).
21.Электродуговой нагрев и области его применения
22.Ультразвуковые технологии.
23.Электродуговой нагрев и области его применения.
24.Применение магнитных полей.
25.Физические основы и области применения термоэлектрического нагрева и охлаждения.
26.Применение электрических полей высокого напряжения.
27.Способы зарядки частиц. Коронный разряд и его характеристика.
28.Электростатическое, электрокоронное и диэлектрическое сепарирование семян и других диэлектрических сыпучих материалов.
29.Линейные электрические цепи постоянного и переменного тока.
30.Преобразование электрической энергии в оптические излучения. Классификация электрических источников оптических и тепловых излучений.
31.Трехфазные цепи.
32.Технологические способы использования оптических излучений.
33.Переходные процессы в электрических цепях.
34.Облучательные установки в сельскохозяйственном производстве.
35.Цепи несинусоидального тока.
36.Методы надежного энергообеспечения и электроснабжения сельскохозяйственных энергопотребителей.
37.Нелинейные электрические цепи.
38.Энергетическая служба сельскохозяйственных предприятий.
39.Электрические цепи с распределенными параметрами.
40.Системы электроснабжения сельского хозяйства и их режимные показатели.
41.Электромагнитные поля
42.Потери энергии в системах электроснабжения. Мероприятия, способствующие энергосбережению в сельских сетях.
43.Электромелиорация почвы. Электростимуляция семян и развития растений. Электролиз, гальванизация, электрофорез, электроосмос.
44.Мероприятия по снижению интенсивности отказов и продлению срока службы электроустановок.
45.Диэлектрический нагрев, физические основы и особенности индукционного и диэлектрического нагрева в электромагнитном поле высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты.
46.Показатели качества электроэнергии, способы и средства управления ими.
47.Преимущества, недостатки и области использования ультрафиолетовых, оптических и инфракрасных облучательных установок в сельском хозяйстве.
48.Электромагнитные поля высокой и сверхвысокой частоты (ВЧ и СВЧ).
49.Уравнения Максвелла. Переменное электромагнитное поле в диэлектрике и проводящей среде.
49.Показатели надежности электроснабжения, способы и средства управления ими.
50.Методические основы технико-экономических расчетов при проектировании и эксплуатации электрических сетей сельскохозяйственного назначения.
51.Заряженные частицы в электрическом поле, их движение.
52.Выбор мощности трансформаторных подстанций и сечений проводов и кабелей ЛЭП 10-110 кВ и 0,38 кВ.
53.Типовые схемы автоматического управления электроприводом.
54.Способы зарядки частиц. Коронный разряд и его характеристика.
55.Электростатическое, электрокоронное и диэлектрическое сепарирование семян и других диэлектрических сыпучих материалов.
56.Возобновляемые источники энергии.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи [Текст]: учеб. пособие.-7-е изд./Г. И. Атабеков.-СПб.: «Лань», 2009.- 490 с.
2. Б. Электроснабжение сельского хозяйства [Текст]: учебник/Т. Б.Лещинская, И. В. Наумов.- М.: КолосС, 2008.- 536 с.
3. Ф. Автоматизация технологических процессов [Текст]:учебник/ И. Ф. Бородин, Ю. А. Судник. - М.: КолосС, 2002.- 350 с.
4. А.Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства [Текст]: учебник/В. А. Воробъев. - М.: КолосС, 2007.- 280 с.
5. Н. Электротехнология и электрическое освещение [Текст]/Е. Н. Живописцев, О. А. Косицин.- М.: Агропромиздат, 1990 г., 303 с.
6. А. Электрическое освещение и облучение [Текст]/В. А. Козинский.- М.: Агропромиздат, 1991.- 239 с.
7. П. Электрический привод [Текст]: учебник/Л. П. Шичков. - М.: КолосС, 2006.- 279 с.
8. П. Электропривод и электрооборудование [Текст]: учебник/А. П Коломиец, Н. П. Кондратьева, И. Р. Владыкин. - М.: Изд-во КолосС, 2008.- 328 с.
9. Электротехнология [Текст]/А. М.Басов, В. Г.Быков, А. В.Лаптев, В. Б.Файн.-М.: Агропромиздат.1985.-256 с.
10. 10. А. Электротехнология [Текст]: учебное пособие/А. А.Багаев, А. И.Багаев, Л. В.Куликова.-Барнаул:Изд-во АГАУ, 2006.-320 с.
Основные порталы (построено редакторами)