Рабочая программа дисциплины общая электротехника и электроника специальность
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 03 Общая электротехника и электроника По специальности, 561.03kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины «электротехника и электроника» Направление подготовки, 330.69kb.
- М. А. Сёмкин 2010 г. Рабочая программа, 290.2kb.
- Умк дисциплины «Электротехника и электроника. Радиоэлектроника» кафедры рэ. Дисциплина, 107.72kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине: электротехника и электроника (Теоретические, 407.78kb.
- Рабочая программа по дисциплине Электротехника и электроника (наименование дисциплины), 195.99kb.
- Примерная программа дисциплины общая электротехника и электроника рекомендуется Минобразованием, 250.81kb.
- Рабочая программа дисциплины общая электротехника и электроника опд., 283.82kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 193.88kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 190.91kb.
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный
инженерно-экономический университет»
Кафедра инженерных наук и технологий
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Специальность
Санкт-Петербург
2008
СОСТАВИТЕЛЬ
канд. техн. наук, проф. А.А. Воронов
НАУЧНЫЙ РЕДАКТОР
д-р техн. наук, проф. С.М. Галилеев
Обсуждено
на заседании кафедры инженерных наук
и технологий
ОДОБРЕНО
научно-методическим советом специальности
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. | Цель и задачи дисциплины…………………………….….. | 4 |
| 2. | Место дисциплины в учебном процессе и требования к знаниям, умениям и навыкам студента…………………… | 4 |
| 3. | Объем часов по дисциплине……………………………….. | 5 |
| 4. | Содержание разделов и тем дисциплины………………… | 8 |
| 5. | Перечень тем практических занятий……………………… | 12 |
| 6. | Перечень тем семинарских занятий………………………. | 12 |
| 7. | Перечень тем лабораторных работ…………………….….. | 12 |
| 8. | Требования к выполнению курсовой работы…………….. | 13 |
| 9. | Учебно-методическое обеспечение дисциплины…….….. | 13 |
| | 9.1.Рекомендуемая литература…………………………….. | 13 |
| | 9.2. Методы и средства обучения…………………………. | 13 |
| | 9.3. Использование информационных технологий и активных методов обучения……………………………….. | 14 |
| | 9.4. Компьютерное тестирование…………………………. | 14 |
| 10. | Материально-техническое обеспечение учебного процесса…………………………………………………… | 14 |
| 11. | Контроль знаний студентов……………………………….. | 14 |
| | 11.1. Формы текущего контроля…………………………... | 14 |
| | 11.2. Форма промежуточного контроля по дисциплине…. | 15 |
| | 11.3. Балльно-рейтинговая система оценки знаний студентов……………………………………………………. | 15 |
| 12. | Задания для самостоятельной работы…………………….. | 15 |
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью преподавания дисциплины является обучение основам теории и практическому навыку студентов в области электротехники, электротехнических устройств и электроники для того, чтобы оценить современный уровень механизации и автоматизации производства и оборудования промышленности, транспорта, сельского хозяйства, в быту, чтобы создать базу для дальнейшего овладения средствами контроля и измерения параметров технических процессов и окружающей среды.
Основные задачи дисциплины:
- знание электротехнических законов, принципов работы ос-
новных электротехнических устройств, путей преобразова-
ния энергии и ее трансформации, способов экономии электроэнергии и улучшения ее качества, достижений в области
электроники и электропривода; умение разобраться (с помощью литературы) в электротехнических процессах и устройствах, касающихся его специальности; собрать электрическую схему, грамотно пользоваться средствами электробезопасности и электроизмерительными приборами;
- приобрести навыки практического включения и выключения электротехнических устройств, их регулировки и эксплуатации, а также соблюдений правил техники электробезопасности.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ И ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ, УМЕНИЯМ И НАВЫКАМ СТУДЕНТА
Дисциплина состоит из логически связанных между собой исторически и принципиально разделов, включающих сведения об используемых электротехнических и электронных устройствах, начиная с элементной базы, кончая сложными электрическими машинами; при этом даются сведения о принципах работы и устройствах различных систем, их характеристиках и режимах работы. Обращается внимание на энергетические параметры работы, в том числе и на качество электрической энергии.
Изучение дисциплины «Общая электротехника и электроника» дает тот минимум фундаментальных знаний, на основании которых будущий специалист сможет самостоятельно овладеть новой информацией, с которой ему придется столкнуться в профессиональной деятельности.
Выпускник должен знать:
- общие законы и основные модели электротехники и электроники;
- основные методы расчета электротехнических схем.
Студент должен уметь применять полученные знания при анализе базовых электротехнических устройств.
3. ОБЪЕМ ЧАСОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Объем часов по дисциплине приведен в таблице 1.
Объем часов по дисциплине
Таблица 1
| Наименование раздела Наименование темы дисциплины | Всего часов | Аудиторные занятия по формам обучения | в том числе | Самостоятельная работа по формам обучения | ||||||||||||
| лекции | практические занятие | лабораторные работы (ДИ) | ||||||||||||||
| очная | заочная | очно-заочная | очная | заочная | очно-заочная | очная | заочная | очно-заочная | очная | заочная | очно-заочная | очная | заочная | очно-заочная | ||
| Введение | 1 | 1 | | | 1 | | | | | | | | | | | |
| Тема 1. Электрические цепи. Основные определения, топологические параметры | 5 | 4 | | | 1 | | | 3 | | | | | | 1 | | |
| Тема 2. Методы расчета линейных электрических цепей | 8 | 7 | | | 4 | | | 3 | | | | | | 1 | | |
| Тема З. Однофазный переменный ток. | 10 | 9 | | | 6 | | | 3 | | | | | | 1 | | |
| Тема 4. Электрические цепи трехфазного тока | 6 | 5 | | | 3 | | | 2 | | | | | | 1 | | |
| Тема 5. Магнитные цепи и электромагнитные устройства. | 3 | 2 | | | 2 | | | | | | | | | 1 | | |
| Тема 6. Трансформаторы | 6 | 5 | | | 1 | | | | | | 4 | | | 1 | | |
| Тема 7. Асинхронные машины | 9 | 7 | | | 3 | | | | | | 4 | | | 2 | | |
| Тема 8. Машины постоянного тока (МПТ) | 8 | 6 | | | 2 | | | | | | 4 | | | 2 | | |
| Тема 9. Синхронные машины | 5 | 2 | | | 2 | | | | | | | | | 3 | | |
Окончание табл. 1
| Тема 10. Электрические измерения и приборы | 4 | 1 | | | 1 | | | | | | | | | 3 | | |
| Тема 11. Основы электроники и элементной базы современных электронных устройств | 4 | 1 | | | 1 | | | | | | | | | 3 | | |
| Тема 12. Источники вторичного электропитания | 7 | 6 | | | 2 | | | | | | 4 | | | 1 | | |
| Тема 13. Усилители электрических сигналов | 8 | 7 | | | 3 | | | | | | 4 | | | 1 | | |
| Тема 14. Импульсные и автогенераторные устройства | 4 | 3 | | | 1 | | | | | | 2 | | | 1 | | |
| Тема 15. Основы цифровой электроники | 4 | 1 | | | 1 | | | | | | | | | 3 | | |
| Тема 16. Микропроцессорные средства | 4 | 1 | | | 1 | | | | | | | | | 3 | | |
| Всего | 96 | 68 | | | 35 | | | 11 | | | 22 | | | 28 | | |
| Экзамен | | | | | | | | | | | | | | | | |
4. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение
Электрическая энергия, ее особенности и области применения. Историческая справка. Вклад ученых разных стран в развитие электротехники и электроэнергетики. Содержание и структура дисциплины. Литературные источники.
Тема 1. Электрические цепи. Основные определения, топологические параметры
Электрические цепи постоянного тока и элементы электроцепей. Схемы замещения источников электрической энергии. Понятие узла, ветви, графа, дерева, двухполюсника, четырехполюсника. Закон Ома, законы Кирхгофа, баланс мощностей. Эквивалентное преобразование сопротивлений при различных видах соединения приемников. Сложная схема с одним источником и анализ и расчет эклектических цепей с нелинейными элементами.
Тема 2. Методы расчета линейных электрических цепей
Метод контурных токов. Метод наложения (суперпозиции). Метод двух узлов или междуузлового напряжения. Метод эквивалентного активного двухполюсника (эквивалентного генератора). Режимы работы активных двухполюсников. Особенности согласованного режима.
Тема 3. Однофазный переменный ток
Получение синусоидальной ЭДС. Параметры цепей переменного тока. Неразветвленные и разветвленные электрические цепи с R, L и С элементами и одним источником электрической энергии. Анализ электрического состояния неразветвленных и разветвленных электрических цепей с несколькими источниками путем законов Кирхгофа. Представление синусоидальных величин графиками, вращающимися векторами и комплексными числами. Комплексный метод расчета линейных цепей переменного тока. Виды мощностей. Явление резонанса. Коэффициент мощности. Показатели качества электроэнергии. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников. Контроль качества электрической энергии.
Тема 4. Электрические цепи трехфазного тока
Получение трехфазной системы ЭДС. Схемы соединения фаз источников и приемников. Фазные и линейные напряжения и тока. Трехпроводные и четырехпроводные цепи. Симметричный режим трехфазной цепи. Соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями. Несимметричная нагрузка, роль нейтрального провода. Мощность трехфазной цепи.
Тема 5. Магнитные цепи и электромагнитные устройства.
Характеристики ферромагнитных материалов. Магнитные системы и магнитные цепи. Однородные и неоднородные магнитные цепи. Анализи и расчет неразветвленных и разветвленных магнитных цепей. Особенности магнитных цепей переменного тока. Магнитные потери. Технические характеристики магнитных материалов в переменных полях. Электромагнитные реле, контакторы, магнитные пускатели, автоматические выключатели.
Тема 6. Трансформаторы
Назначение, устройство и принцип действия трансформатора. Применение трансформаторов. Уравнения электрического состояния первичной и вторичной обмоток. Энергетические диаграммы. Нагревание и охлаждение трансформатора. Потери энергии в трансформаторах и его КПД. Внешняя характеристика трансформатора; трехфазные трансформаторы. Искажение синусоиды тока. Коэффициенты искажения.
Тема 7. Асинхронные машины
Асинхронные двигатели, разновидности их, устройство и принцип действия. Уравнения электрического состояния обмоток статора и ротора. Магнитное поле машины. Электромагнитный момент. Механические и рабочие характеристики. Энергетическая диаграмма. Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Регулирование частоты вращения и реверс. Пульсации момента, сглаживание пульсаций.
Тема 8. Машины постоянного тока (МПТ)
Области применения МПТ. Устройство и принцип действия двигателя и генератора постоянного тока. Искрение щеток на коллекторе. Способы возбуждения МПТ. Эксплуатационные характеристики генераторов постоянного тока. Общие свойства и характеристики двигателей. Способы регулирования напряжения генератора постоянного тока и скорости вращения двигателей постоянного тока. Торможение двигателей постоянного тока. Потери энергии и кпд МПТ. Временная зависимость напряжения генераторов постоянного тока. Коэффициент пульсаций.
Тема 9. Синхронные машины
Устройство и принцип действия синхронного генератора и двигателя. Способы пуска синхронного двигателя. Уравнения электрического состояния, векторные диаграммы при изменении тока возбуждения. Работа синхронных двигателей в качестве компенсаторов реактивной мощности.
Тема 10. Электрические измерения и приборы
Основные понятия. Виды и методы измерений. Погрешности измерений. Электромеханические приборы и измерительные преобразователи. Регистрирующие приборы прямого преобразования. Электронные аналоговые и цифровые вольтметры. Методы электрических измерений: измерение тока и напряжения: измерение мощности и энергии в электрических цепях. Понятие об измерении неэлектрических величин.
Тема 11. Основы электроники и элементной базы современных электронных устройств
Полупроводниковые приборы: выпрямительные диоды, их параметры, характеристики и область применения; стабилитроны; транзисторы биполярные и полевые; тиристоры, способы их управления; фотодиоды, фоторезисторы; микроэлектроника.
Тема 12. Источники вторичного электропитания.
Блок-схема преобразователя переменного тока в постоянный; назначение трансформатора, диодной схемы, фильтров и стабилизатора в источнике вторичного электропитания. Одно- и двух- полупериодные схемы выпрямления. Преимущества работы мостового выпрямителя. Трехфазные выпрямители, схемы с нулевой точкой и мостовая. Коэффициент пульсаций и сглаживание их. Нестабильность напряжения на выходе выпрямителя.
Тема 13. Усилители электрических сигналов
Назначение усилителей электрических сигналов на транзисторе. Схема простейшего усилителя, назначение всех элементов, принцип усиления. Многокаскадные усилители. Понятие об операционных усилителях. Амплитудная характеристика и частотная. Характеристика усилителя. Нелинейные и частотные искажения. Полоса пропускания усилителя.
Тема 14. Импульсные и автогенераторные устройства.
Мультивибраторы, триггеры. Параметры импульсных сигналов: передний фронт, задний фронт, частота, период, скважность; возможность изменения этих параметров. Автогенераторы; основные условия работы усилителей в автогенераторном режиме. Применение операционных усилителей для использования в генераторном режиме.
Тема 15. Основы цифровой электроники
Логические элементы, использование транзисторных и диодных схем в различных режимах, соответствующих импульсным выходным сигналам, следующим с определенной частотой и в заданной последовательности. Комбинационная логика. Применение транзистора в логических схемах, используя ключевой режим. Диаграммы состояний. Преимущества цифровой электроники перед аналоговой. Сопряжение цифровых и аналоговых устройств.
Тема 16. Микропроцессорные средства
Микроэлектроника. Интегральные схемы. Мини- ЭВМ, микро-ЭВМ, микропроцессоры. Архитектура микропроцессора. Система команд ЭВМ. Сигналы шины и сопряжение с внешними устройствами. Основные понятия системы программного обеспечения.
5.ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Практические занятия способствуют усвоению и закреплению студентами знаний лекционного курса. В таблице 2 приведен перечень тем практических занятий.
Перечень тем практических занятий
Таблица 2
| Наименование тем дисциплины | Содержание практического занятия |
| Тема 1. Электрические цепи. Основные определения, топологические параметры | Анализ электрического состояния сложной линейной цепи постоянного тока с одним источником энергии. |
| Тема 2. Методы расчета линейных электрических цепей | Метод суперпозиции. Метод эквивалентного генератора. Расчет электрических цепей постоянного и переменного тока с одним источником. |
| Тема З. Однофазный переменный ток. | Расчет электрических цепей постоянного и переменного тока с одним источником. |
| Тема 4. Электрические цепи трехфазного тока | Расчет электрических цепей трехфазного тока |
6. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ
Семинарские занятия рабочим учебным планом не предусмотрены.
7. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Перечень тем лабораторных работ
Таблица 3
| Наименование тем дисциплины | Содержание лабораторной работы |
| Тема 6. Трансформаторы | Исследование однофазного силового трансформатора |
| Тема 7. Асинхронные машины | Исследование асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Исследование асинхронного электродвигателя с фазным ротором. |
| Тема 8. Машины постоянного тока (МПТ) | Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. |
Окончание табл. 3
| Тема 12. Источники вторичного электропитания | Исследование полупроводниковых выпрямителей. |
| Тема 13. Усилители электрических сигналов | Исследование электрического усилителя низкой частоты на транзисторе. |
| Тема 14. Импульсные и автогенераторные устройства | Исследование автоколебательного мультивибратора. |
8. ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Курсовая работа рабочим учебным планом не предусмотрена.
9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
9.1 Рекомендуемая литература
9.1.1. Основная литература
- Бобровиков Л.З. Электроника, Спб.: Питер, 2004. – 560 с.
- Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники, - М.: Высшая школа, 2001. – 495 с.
- Коровкин Н.В., Селина Е.Е., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники: Сборник задач. – СПб.: Питер, 2004. – 512 с.
9.1.2. Дополнительная литература
1. Периодические издания:
- реферативный журнал “Микроэлектроника”.
- реферативный журнал “Радиотехника”;
- реферативный журнал “Электроника”;
2. Электротехника и электроника Учебник для вузов. – В 3
книгах/ В.И. Киселев, А.И. Копылов, Э.В. Кузнецов и др.
// под ред. проф. В.Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат,
1997г.
9.2. Методы и средства обучения
Учебный процесс осуществляется посредством чтения лекций, проведения практических и лабораторных занятий и выполнение тестовых заданий.
9.3. Использование информационных технологий и активных методов обучения
Не используется.
9.4. Компьютерное тестирование
Не используется.
10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА
Специализированная мебель
Таблица 4
| Наименование мебели и оргтехники | Учебная аудитория для чтения лекций | Учебные помещения для проведения | |
| Практических занятий | Лаб. Раб. (П417) | ||
| 1. Доска аудиторная на основе стального эмалированного листа для написания мелом и фломастером «Медиум», см | 150х 50 120х240 | 150х150 90х120 | 150х150 120х240 |
| 2. Стойка-кафедра, ед. | 1 | - | - |
| 3. Стол преподавателя, ед. | 1 | 1 | 1 |
| 4. Стул преподавателя | 1 | 1 | 1 |
| 5. Стол аудиторный двухместный на металлокаркасе из прямоугольного, квадратного или круглого прута с покрытием: ламинат, пластик или шпон, ед. | 15 | 15 | 15 |
| 6. Стулья аудиторные с сиденьями и спинками из фанеры, ед. | 30 | 30 | 30 |
| 7. Компьютерный класс | - | + | + |
11. КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
11.1. Формы текущего контроля
Текущий контроль включает проверку наличия конспекта лекций, защиту практических и лабораторных работ, контроль результатов самостоятельной работы.
11.2. Форма промежуточного контроля по дисциплине
Формой промежуточного контроля по дисциплине «Общая электротехника и электроника» является экзамен.
11.3. Балльно-рейтинговая система оценки знаний студентов
При изучении дисциплины «Общая электротехника и электроника» балльно-рейтинговая система оценки знаний студентов не используется.
12.ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Самостоятельная работа студентов состоит в изучении ряда теоретических вопросов по темам дисциплины, перечень которых приведен в таблице 5.
Таблица 5
| № п/п | Тема дисциплины |
| 1 | 2 |
| 1 | Тема 1. Электрические цепи. Основные определения, топологические параметры |
| 2 | Тема 2. Методы расчета линейных электрических цепей |
| 3 | Тема З. Однофазный переменный ток |
| 4 | Тема 4. Электрические цепи трехфазного тока. |
| 5 | Тема 5. Магнитные цепи и электромагнитные устройства. |
| 6 | Тема 6. Трансформаторы |
| 7 | Тема 7. Асинхронные машины |
| 8 | Тема 8. Машины постоянного тока (МПТ) |
| 9 | Тема 9. Синхронные машины |
| 10 | Тема 10. Электрические измерения и приборы |
| 11 | Тема 11. Основы электроники и элементной базы современных электронных устройств |
| 12 | Тема 12. Источники вторичного электропитания |
| 13 | Тема 13. Усилители электрических сигналов |
| 14 | Тема 14. Импульсные и автогенераторные устройства |
| 15 | Тема 15. Основы цифровой электроники |
| 16 | Тема 16. Микропроцессорные средства |