Рабочая программа и общие методические указания для студентов II курса специальности

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Москва - 2007 С о с т а в и т е л ь: канд. техн. наук, проф. Н.И. КЛИМЕНТОВ 2. Требования к уровню освоения 3. Объем дисциплины и виды учебной работы Содержание дисциплины Содержание разделов дисциплины Лабораторный практикум 4.4. Практические занятия 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Подобный материал:

• Рабочая программа, методические указания, задания на контрольную работу и темы курсовых, 623.25kb.
• Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа Методические указания и индивидуальные, 544.56kb.
• Рабочая программа методические указания контрольные задания для студентов специальности, 833.92kb.
• Рабочая программа и общие методические указания для студентов II и III курсов специальности, 212kb.
• Программа курса и методические указания для студентов специальности 071401 «Социально-культурная, 543.24kb.
• Управлением Минобразования России общие методические указания, 378.75kb.
• Рабочая программа, методические указания и контрольные задания по курсу «Бухгалтерская, 967.2kb.
• Ольга Анатольевна Белимова Ответственный за выпуск: зам директора по учебно-методической, 1154.51kb.
• Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине информатика для, 1065.17kb.
• Рабочая программа и общие методические указания для студентов 3 курса специальностей, 135.72kb.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ




17/12/3


Одобрено кафедрой Утверждено деканом

«Электротехника» факультета

«Управление процессами

перевозок»


ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Рабочая программа

и общие методические указания

для студентов II курса

специальности


240100. ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОК И УПРАВЛЕНИЕ

НА ТРАНСПОРТЕ (ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ) (Д)


очной формы обучения


РГОТУПС

Москва - 2007

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и удовлетворяет государственным требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки инженера путей сообщения по специальности 240100 «Организация перевозок и управление на транспорте (ж. д. транспорт)» (Д) – очной формы обучения.

С о с т а в и т е л ь: канд. техн. наук, проф. Н.И. КЛИМЕНТОВ,

1. 1. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
   

Целью изучения дисциплины является теоретическая и практическая подготовка студентов неэлектротехнических специальностей в области электротехники и электроники. Дисциплина «Общая электротехника и электроника» базируется на знании дисциплин «Математика» и «Физика».


2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ

СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучив дисциплину студент должен:

2.1. Иметь представление об основных электротехнических законах и методах анализа электрических, магнитных и электронных цепей.

2.2. Знать принципы действия, конструкции, свойства, области применения и возможности основных электротехнических и электронных устройств; методы измерения электрических величин.

2.3. Уметь экспериментальным способом и на основе паспортных и каталожных данных определять параметры и характеристики типовых электротехнических и электронных устройств; производить измерения основных электрических величин.

2.4. Иметь опыт анализа режимов работы электрических, магнитных и электронных цепей.


3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Вид учебной работы	Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины	72
Аудиторные занятия:	54
- лекции	36
- лабораторный практикум	18
Самостоятельная работа	9
Индивидуальные занятия	9
Вид итогового контроля	Зачёт с оценкой

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
   

4.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции, час.	Лабораторный практикум, час
1	Введение	1,0	–
2	Линейные электрические цепи постоянного тока	5,0	3,0
3	Линейные электрические цепи однофазного синусоидального тока	5,0	3,0
4	Трёхфазные цепи	2,0	3,0
5	Электрические цепи с нелинейными элементами	3,0	2,0
6	Магнитные цепи и электромагнитные устройства	4,0	–
7	Электрические машины	6,0	4,0
8	Основы электроники	6,0	3,0
9	Электрические измерения и приборы	4,0	–

2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
   

1. Введение [2;8]

Электрическая энергия, особенности ее производства, распределения и области применения. Основные этапы развития электротехники. Значение электротехники и электроники для промышленности, сельского хозяйства и транспорта.


Раздел 2. Линейные электрические цепи постоянного тока [1;2;4;5;8]


2.1. Электрическая цепь и ее элементы. Классификация электрических цепей: линейные и нелинейные; неразветвленные и разветвленные; с одним или несколькими источниками энергии.

2.2. Основные законы электрических цепей. Закон Ома для участка цепи с пассивными элементами. Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС. Первый и второй законы Кирхгофа. Число независимых уравнений по первому и второму законам Кирхгофа.

2.3. Анализ цепей с одним источником энергии при последовательном, параллельном и смешанном соединении пассивных элементов. Метод эквивалентных преобразований.

2.4. Расчёт сложных цепей путем непосредственного применения законов Кирхгофа.

2.5. Расчёт сложных цепей методом контурных токов. Собственные и взаимные сопротивления контуров. Контурные ЭДС. Связь контурных токов с токами ветвей.

2.6. Распределение потенциала в электрических цепях. Потенциальная диаграмма.

2.7. Работа и мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей для электрической цепи.


Раздел 3. Линейные электрические цепи однофазного синусоидального

тока [1;2;4;6;8]


3.1 Принцип получения переменной ЭДС. Однофазный синусоидальный ток и основные характеризующие его величины.

3.2 Мгновенное, среднее и действующее значения синусоидальных ЭДС, напряжения и тока.

3.3 Изображение синусоидальных функций времени вращающимися векторами. Векторные диаграммы.

3.4 Элементы и параметры цепей синусоидального тока (резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы).

3.5. Резистивный элемент в цепи синусоидального тока (закон Ома, разность фаз напряжения и тока, активная мощность, векторная диаграмма).

3.6. Идеальная катушка в цепи синусоидального тока (индуктивное сопротивление, разность фаз напряжения и тока, реактивная мощность, векторная диаграмма).

3.7. Идеальный конденсатор в цепи синусоидального тока (емкостное сопротивление, разность фаз напряжения и тока, реактивная мощность, векторная диаграмма).

3.8. Анализ цепи синусоидального тока, содержащей последовательно соединенные резистивный элемент и индуктивную катушку (полное сопротивление цепи, закон Ома, «треугольники» напряжений, сопротивлений и мощностей, разность фаз напряжения и тока, векторная диаграмма).

3.9. Анализ цепи синусоидального тока, содержащей последовательно соединенные резистивный элемент и конденсатор (полное сопротивление цепи, закон Ома, «треугольники» напряжений, сопротивлений и мощностей, разность фаз напряжения и тока, векторная диаграмма).

3.10. Анализ цепи синусоидального тока, содержащей последовательно соединенные резистивный элемент, индуктивную катушку и конденсатор (полное сопротивление цепи, закон Ома, «треугольники» напряжений, сопротивлений и мощностей, разность фаз напряжения и тока, три случая векторных диаграмм).

3.11. Анализ цепи синусоидального напряжения с параллельным соединением реальной индуктивной катушки и конденсатора. Активная и реактивная составляющие тока. Проводимости в цепях переменного тока. «Треугольники» токов, проводимостей и мощностей.

3.12. Мощность в цепях однофазного синусоидального тока. Активная, реактивная и полная мощности. Единицы измерения мощностей. Баланс мощностей для цепи синусоидального тока. Коэффициент мощности электрических установок.

3.13. Явление резонанса в цепях синусоидального тока, содержащих последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсаторы.

3.14. Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока. Комплексное сопротивление и комплексная проводимость. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме.


Раздел 4. Трехфазные цепи [1;2;4;7;8]


4.1 Области применения трехфазных систем. Простейший синхронный трехфазный генератор. Способы соединения фаз и изображения обмоток трехфазных генераторов. Соотношения между фазными и линейными напряжениями.

4.2. Анализ трехфазных цепей при соединении фаз приемника «звездой». Симметричная и несимметричная нагрузки при наличии нейтрального провода и без него. Векторные диаграммы.

4.3. Анализ трехфазных цепей с приемниками, соединенными «треугольником». Определение фазных и линейных токов при симметричной и несимметричной нагрузках. Векторные диаграммы.

4.4. Мощность трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузке, соединенной «звездой» и «треугольником».


Раздел 5. Электрические цепи с нелинейными элементами [1;2;8-10]


5.1. Общие сведения. Элементы и эквивалентные схемы простейших нелинейных электрических цепей. Симметричные и несимметричные нелинейные элементы. Статические и дифференциальные сопротивления.

5.2. Графический метод расчета нелинейных цепей при последовательном и параллельном соединениях линейных и нелинейных резисторов.

5.3. Графический метод расчета электрических цепей со смешанным соединением линейных и нелинейных элементов. Построение вольтамперной характеристики всей цепи, определение напряжений и токов ветвей.


Раздел 6. Магнитные цепи и электромагнитные устройства

[1;2;8-11]

6.1. Основные магнитные величины. Магнитная индукция. Изображение магнитного поля и направление магнитной индукции. Магнитный поток.

6.2. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость ферромагнетиков. Свойства ферромагнитных материалов.

6.3. Назначение и типы магнитных цепей. Закон полного тока.

6.4. Закон Ома и законы Кирхгофа для магнитных цепей. Схемы замещения магнитных цепей.

6.5. Расчет неразветвленной магнитной цепи с неоднородным магнитопроводом. Прямая и обратная задачи.

6.6. Неразветвленная магнитная цепь переменного тока. Форма намагничивающего тока и потери в стали.

6.7. Уравнения, схема замещения и векторная диаграмма катушки со сталью.

6.8. Закон электромагнитной индукции. Наведение ЭДС в контуре. ЭДС, индуктируемая в проводнике, движущемся в магнитном поле.

6.9. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Сила тяги электромагнита.

6.10. Электромагнитные устройства. Назначение и классификация электрических аппаратов. Электромагнитные реле, контакторы и пускатели. Условные графические обозначения электрических аппаратов.


Раздел 7. Электрические машины [1;2;8;12-14]


7.1. Трансформаторы. Назначение, принцип действия и устройство трансформаторов. Холостой ход трансформатора.

7.2. Работа трансформатора под нагрузкой. Уравнения МДС и токов, схемы замещения и векторная диаграмма нагруженного трансформатора.

7.3. Определение параметров схемы замещения трансформатора из опытов холостого хода и короткого замыкания.

7.4. Изменение вторичного напряжения трансформатора при нагрузке. Внешняя характеристика трансформатора.

7.5. Потери и коэффициент полезного действия трансформатора.

7.6. Особенности трехфазных трансформаторов, автотрансформаторов и измерительных трансформаторов.

7.8. Асинхронные двигатели. Устройство и принцип действия асинхронных двигателей. Вращающееся магнитное поле статора. Области применения асинхронных двигателей.

7.9. Скольжение и частота вращения ротора асинхронного двигателя.

7.10. Полная схема замещения фазы асинхронного двигателя. Векторная диаграмма схемы замещения.

7.11. Потери в асинхронном двигателе. Электромагнитный момент, механическая и рабочие характеристики асинхронного двигателя.

7.12. Пуск в ход, регулирование частоты вращения и реверсирование асинхронных двигателей.

7.13. Машины постоянного тока. Их назначение, области применения и устройство. Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения.

7.14. Принцип работы генератора постоянного тока. Свойства и характеристики генераторов независимого возбуждения и генераторов с самовозбуждением.

7.15. Принцип работы двигателей постоянного тока. Вращающий электромагнитный момент двигателей постоянного тока. Механические характеристики двигателей постоянного тока независимого, параллельного и последовательного возбуждения.

7.16. Пуск в ход и регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

7.17. Синхронные машины. Их назначение, области применения и устройство. Режимы работы синхронной машины.

7.18. Работа синхронной машины в качестве генератора. ЭДС генератора и реакция якоря. Основные характеристики синхронного генератора.

7.19. Работа синхронной машины в качестве двигателя. Принцип работы и пуск в ход синхронных двигателей. Электромагнитный момент, угловая, механическая и U- образные характеристики.


Раздел 8. Основы электроники [1;3]


8.1. Электроника, ее роль в развитии науки и техники. Классификация основных устройств. Перспективы развития.

8.2. Общие сведения о полупроводниках. Полупроводниковые диоды. Их устройство, принцип действия и основные параметры.

8.3. Транзисторы. Устройство, принцип действия и классификация биполярных транзисторов. Статические характеристики, эквивалентные схемы замещения, режимы работы и схемы включения биполярных транзисторов.

8.4. Устройство, принцип действия, классификация и основные характеристики полевых транзисторов. Фото- и оптотранзисторы.

8.5. Тиристоры. Принцип действия, вольтамперные характеристики и основные параметры. Симметричные тиристоры (симисторы). Фото- и оптотиристоры.

8.6. Микроэлектронные приборы. Принцип действия, основные характеристики и область применения. Интегральные микросхемы: классификация и назначение.

8.7. Источники электропитания электронных устройств. Принципы построения источников.

8.8. Неуправляемые и управляемые выпрямители. Структура, классификация, схемы и основные параметры.

8.9. Усилители электрических сигналов: классификация и основные характеристики. Анализ работы однокаскадных усилителей. Понятие о многокаскадных усилителях.

8.10. Импульсные устройства: принцип работы и классификация. Электронные ключи, простейшие формирователи импульсных сигналов. Триггеры.

8.11. Общие сведения о цифровых электронных устройствах. Логические операции и способы их аппаратной реализации. Сведения об интегральных логических схемах.

8.12. Понятие об аналогово-цифровых и цифроаналоговых преобразователях.

8.13. Микропроцессорные средства. Назначение, классификация, структура, принцип работы микропроцессоров.

Раздел 9. Электрические измерения и приборы [1;3;15]


9.1. Основные понятия и определения. Меры, измерительные приборы и методы измерения. Системы электроизмерительных приборов.

9.2. Классификация погрешностей электроизмерительных приборов и измерений.

9.3. Электромеханические преобразователи и приборы на их основе. Измерение тока и напряжения.

9.4. Измерение мощности и энергии в электрических цепях.

9.5. Электронные и цифровые электроизмерительные приборы.

9.6. Измерение неэлектрических величин электрическими методами.

2. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
   

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1	2	Исследование сложной электрической цепи постоянного тока
2	3	Исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений
3	4	Исследование трехфазной цепи при соединении приемников «звездой»
4	5	Исследование электрической цепи постоянного тока с нелинейными элементами
5	7	Исследование однофазного трансформатора
6	7	Исследование трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
7	8	Исследование выпрямительных установок

4.4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ


Не предусмотрены.


5. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА


а) контрольная работа – не предусмотрена;

б) курсовая работа – не предусмотрена;

в) курсовой проект – не предусмотрен.

В качестве самостоятельной работы студенты выполняют индивидуальные задания по разделам курса: «Линейные электрические цепи постоянного тока» и «Линейные электрические цепи однофазного синусоидального тока».

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. К а с а т к и н А. С. Электротехника: учебник для вузов / А. С. Касаткин, М. В. Немцов. – 10-е изд., – М.: Издательский центр «Академия», 2007.

2. Б е н е в о л е н с к и й С. Б., М а р ч е н к о А. Л. Основы электротехники. Учебное пособие для втузов. – М.: Издательство Физико-математической литературы, 2006.

3. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. – В 3-х кн. Кн.3. Электрические измерения и основы электроники / Под ред. проф. В. Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, – 1998.

4. Р е к у с Г. Г. Основы электротехники и электроники в задачах с решениями: Учеб. пособие / Г. Г. Рекус. – М.: Высш. шк., 2005.

5. С а т а р о в А. А., Г а д у л и н А. Н. Электротехника. Линейные электрические цепи постоянного тока: Конспект лекций.– М.: РГОТУПС, 2000.

6. К л и м е н т о в Н. И. Электротехника. Линейные электрические цепи однофазного переменного тока: Конспект лекций. – М.: РГОТУПС, 2001.

7. С а т а р о в А. А., Г а д у л и н А. Н. Электротехника. Трехфазные цепи: Конспект лекций. – М.: РГОТУПС, 2000.


Дополнительная

8. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. В 3-х кн. / Под ред. проф. В. Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, кн.1 – 1996, кн.2 – 1997.

9. К л и м е н т о в Н. И. Теоретические основы электротехники. Нелинейные электрические и магнитные цепи постоянного тока: Конспект лекций.– М.: РГОТУПС, 2004.

10. С е р е б р я к о в А. С. Теоретические основы электротехники. Нелинейные электрические и магнитные цепи переменного тока: Конспект лекций.– М.: РГОТУПС, 2002.

11. С е р е б р я к о в А. С. Электротехника. Магнитные цепи: Конспект лекций. – М.: РГОТУПС, 2000.

12. Б р е й т е р Б. З. Электротехника. Трансформаторы: Конспект лекций. – М.: РГОТУПС, 2000.

13. Б р е й т е р Б. З. Электротехника. Машины переменного тока: Конспект лекций. – М.: РГОТУПС, 2000.

14. Б р е й т е р Б. З. Электротехника. Машины постоянного тока: Конспект лекций. – М.: РГОТУПС, 2000.

15. М а м е д о в Г. М.. Электротехника. Электрические измерения: Конспект лекций. ­– М.: РГОТУПС, 2000.


Примечание. В случае отсутствия указанной выше литературы для изучения курса пригодны любые учебники и задачники с названием «Электротехника» для неэлектротехнических специальностей вузов.

6.2. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Компьютерные программы:

а) для выполнения аналитических расчетов и графических построений при решении индивидуальных заданий и оформлении отчетов по лабораторным работам (Mathcad);

б) для схемотехнического моделирования электрических, электронных и магнитных цепей при выполнении лабораторных работ (Elektronics Workbench, LabVIEW и др).


7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ


Электротехническая лаборатория и компьютерный класс.