Предисловие

Энергетические, электротехнические, радиотехнические, электронные, связи и другие направления и специальности изучают курс «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ), в котором, как известно, применяются два способа описания электромагнитных явлений: с помощью основ теории цепей (ОТЦ), теории электрических цепей (ТЭЦ) и теории электромагнитного поля (ТЭП).

Авторы придерживаются того мнения, что курс ТОЭ, закладывающий у студентов основу для эффективного освоения всех последующих профилирующих электроэнергетических и информационных дисциплин, следует преподавать в формах ОТЦ и ТЭП раздельно, причем ОТЦ для всех специальностей с одинаковым содержанием, а ТЭП для каждой специальности — «свою». Например, для агроинженерного направления электроэнергетических специальностей следует давать столько положений ТЭП, сколько необходимо и достаточно для использования их в исследованиях по воздействию электромагнитного поля на почву, семена, растения, животных, их продукцию, корма и др. с целью получения в них целесообразно направленных (желаемых) изменений. ТЭП для них можно включить в дисциплину «Электротехнология в сельскохозяйственном производстве» или преподавать отдельным новым курсом.

Многие авторы, стараясь сделать курс ОТЦ «всеобъемлющим», включают туда все специфические вопросы для данной специальности, что значительно увеличивает их объемы. Например, объемы учебников Г. В. Зевеке и др. «Основы теории цепей» (М.: Энергия, 1975) для электротехнических специальностей составляет порядка 52 печатных листов (п.л.) (752 с.); Г. И. Атабекова «Основы теории цепей» (М. : Энергия, 1969) для студентов радиотехнических специальностей — 37,7 п.л. (424 с. формата 70 х 108¹/i₆); В. П. Попова «Основы теории цепей» (, 2013) для студентов вузов, обучающихся но техническим направлениям и специальностям — 48 п.л. (696 с.) и др.

Между тем «специфические вопросы и темы», делающие их объемными, гораздо шире, глубже и целенаправленнее, чем в ОТЦ, излагаются в общетеоретических и профилирующих дисциплинах указанных направлений и специальностей. Поэтому их либо не следует излагать в курсе ОТЦ, либо излагать кратко, указав, что они будут расширены в соответствующих дисциплинах тех или иных специальностей. В противном случае одни и те же вопросы и темы повторяются в разных дисциплинах, перегружая их излишними материалами.

Кроме того, с целью обобщения простых формул и соотношений авторы книг но ОТЦ используют специальные разделы математики (теории определителей, матриц, графов и др.). Эти разделы, помимо усложнения курса, никакой дополнительной полезной информации по электротехнике для студентов не несут, поэтому мы считаем их ненужными в курсе ОТЦ, тем более для первого уровня образования. В случае необходимости, например для научно-исследовательских целей, указанные другие разделы математики и могут быть освоены продвинутыми студентами и инженерами самостоятельно.

В связи с вышеизложенным учебники и учебные пособия по ОТЦ становятся настолько объемными и сложными, что они «отпугивают» не только студентов, но и молодых преподавателей. Если же учесть двухуровневое образование в современных вузах России и существенное сокращение часов, отводимых на изучение указанных дисциплин, то неонравданность таких учебников очевидна.

Исходя из изложенного, мы считаем, что курс ОТЦ должен быть максимально кратким, лаконичным и доходчивым для освоения студентами, одинаковым для всех специальностей и содержать материалы, которые не являются «внутренними вопросами и темами» других дисциплин, а если и заимствуется что-либо из других дисциплин, то в той степени и в таком объеме, которые необходимы и достаточны для решения задач лишь по электрическим цепям.

Основы теории цепей, предназначенные для студентов электроэнергетических специальностей, по нашему мнению, могут стать базовыми и отвечающими указанным требованиям. При этом, когда курс будет читаться для других специальностей, то из базового курса некоторые темы могут быть опущены или сокращены (например, для радиотехников — «Трехфазные цепи»), расширены или дополнены (например, для тех же радиотехников — «Цепи с распределенными параметрами») решением соответствующей кафедры. При этом кафедра или преподаватель, ведущий курс, могут составить изменения и дополнения к базовым ОТЦ, а не создавать «новые» ОТЦ.

Курс ОТЦ, по нашему мнению, не должен превышать по объему 15 п.л. (порядка 250 с.), а также следует насытить его контрольными вопросами для самопроверки, качественными и числовыми примерами, которые были бы органическими составляющими и дополнениями к теоретическому материалу, предусмотрев в образовательных стандартах соответствующие часы для практических (семинарских) занятий, не выходя за рамки времени, отводимого на изучение ТОЭ в настоящее время, т.е. увеличить часы, отводимые для практических занятий за счет тех, которые отводились на ТЭП, оставив часы, отводимые на лекции и лабораторные занятия такими же, что и сегодня. Ответы на вопросы и самостоятельное решение задач на практических занятиях закрепляли бы теоретический материал и готовили студентов к успешному выполнению рейтинговых работ, сдаче курсовых работ, зачетов и экзаменов, а главное, готовили бы их к успешному освоению последующих дисциплин но специальности.

Таким образом, мы не за ослабление изучения положений ТОЭ, а за их углубление, приближение к практике, жизни, за успешное освоение студентами.

С учетом сделанных замечаний ниже излагается курс ОТЦ для студентов, обучающихся по электроэнергетическим специальностям агроинже- нерного направления первого уровня образования. Конечно, содержание предлагаемого курса не безупречно, поэтому оно может быть изменено (дополнено или сокращено) с учетом замечаний и рекомендаций специалистов при последующих изданиях.

В результате изучения дисциплины студент должен освоить:

трудовые действия

• владеть навыками составления схем замещения и моделирования электрических сетей, аппаратов и машин;
• владеть навыками экспериментальных исследований электрических цепей с использованием современных метрологических средств измерения;
• владеть компьютерными технологиями при выполнении курсовых заданий, решении задач на практических (семинарских) занятиях, подготовке и проведении лабораторных работ и обработке их результатов;

необходимые умения

• анализировать и рассчитывать электрические цени постоянного, переменного однофазного и трехфазного токов, а также несинусоидальные, нелинейные, магнитосвязанные цепи и цени с рассредоточенными параметрами;
• анализировать и рассчитывать переходные процессы в цепях с сосредоточенными параметрами классическим и операторным методами;

необходимые знания

• основные понятия и определения по электрическим системам и цепям и основные законы для их анализа и расчета;
• резонансные методы передачи и применения электрической энергии.

Предисловие, подпараграф 3.5.4 и главу 12 разработал и написал академик РАН Дмитрий Семенович Стребков.

В основе введения и глав 1 — 11 настоящего учебника лежат лекции, прочитанные доктором технических наук Асланбеком Хажумаровичем Шоге- новым студентам факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства Горского сельскохозяйственного института (университета) (г. Владикавказ), а также инженерно-технического факультета, факультетов механизации сельского хозяйства и микроэлектроники и компьютерных технологий Кабардино-Балкарского государственного университета им. X. М. Бербекова (г. Нальчик) и др.

Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность рецензентам и техническому редактору, чьи квалифицированные замечания, советы и предложения значительно улучшили содержание книги.

Авторы также благодарны инженерам С. А. Бегидову и Л. Н. Петровой, внимательно прочитавшим рукопись книги и проведшим предварительную корректуру.

Академик РАН, заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Д. С. Стребков