Многоуровневая учебная программа дисциплины электротехника и электроника для подготовки бакалавров по направлению 230200 Информационные системы по специальности 230201 Информационные системы и технологии
| Вид материала | Программа дисциплины |
Содержание5. Содержание дисциплины 5.2. Содержание разделов дисциплины Электромагнитные устройства и электрические машины Основы электроники и электрические измерения |
- Программа дисциплины «информационные сети» Индекс дисциплины по учебному плану: опд., 123.28kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины «электротехника и электроника» Направление подготовки, 330.69kb.
- Рабочая программа дисциплины Теория информации рекомендована методическим Советом Урфу, 600.02kb.
- Рабочая программа дисциплины Теория информационных процессов и систем Рекомендована, 870.15kb.
- Программа государственного экзамена по специальности: 230201. 65 «Информационные системы, 450.31kb.
- Самостоятельная работа студентов 34 Курсовой проект. Форма итогового контроля: экзамен, 371.54kb.
- Рабочая программа по дисциплине "алгоритмизация и программирование" для специальности, 136.78kb.
- Методические указания к выполнению дипломного проекта (выпускной квалификационной работы), 219.08kb.
- Рабочая программа по дисциплине «Мировые информационные ресурсы и сети» для специальности, 124.2kb.
- Программа дисциплины «вычислительная математика» Индекс дисциплины по учебному плану:, 550.42kb.
^ 5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Все учебные элементы (УЭ) дисциплины можно разделить на три категории: предметы или объекты (физически существующие или искусственные в виде моделей), явления или процессы, а также методы деятельности людей при использовании объектов и процессов. Изучение некоторой совокупности УЭ состоит в получении, обработке, сохранении и применении сведений о них.
В настоящей дисциплине из четырех возможных ступеней абстракции в описании УЭ используются первые три:
- Феноменологическая ступень – внешнее описание УЭ на естественном языке («описательное изложение», то есть описываются внешние признаки объекта или явления, позволяющие отличать его от других объектов);
- Качественная теория – отражающая особенности внутреннего строения объекта или явления, закономерности его поведения или изменения, и способная предсказывать, пусть не всегда точно, будущее объекта или процесса. Излагается на специфическом языке науки с терминологией и символикой.
- Количественная теория, которая создает математическую модель объекта или явления и обеспечивает наиболее полное знание закономерностей его поведения. На этой основе может быть прогнозировано путем вычислений его будущее поведение и состояние, а также предприняты управляющие воздействия для его изменения в нужном направлении для получения требуемых свойств.
Четвертая ступень аксиоматическая теория, являющаяся высшей ступенью развития науки в целом не может быть использована в отдельной дисциплине и требует освоения межпредметных (междисциплинарных) знаний.
Доступность для обучающегося языка каждой ступени абстракции проверяется с помощью тестов по простым критериям и является предметом его аттестации.
5.1 Разделы дисциплины и виды занятий
| № п/п | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ | ЛР |
| 1 | Электрические и магнитные цепи
| * * * * | * * * * | * * * |
| 2 | Электромагнитные устройства и электрические машины
| * * * * * | * * | * * |
| 3 | Основы электроники и электрические измерения
| * * * * * * * | * | * * * * |
^ 5.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел первый (3-й семестр) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ
Основные определения, топологические параметры и методы расчета электрических цепей (14 час.)
Понятие электрической цепи. Ток, напряжение ЭДС – электрические параметры цепей. Постоянные и переменные токи, напряжения и ЭДС. Энергетические и информационные цепи. Источники и приёмники электрической энергии. Получение, передача и распределение электрической энергии. Источники и приемники сигналов. Генерация, передача и обработка сигналов. Физические модели элементов и устройств электрической цепи. Линейные и нелинейные идеализированные элементы цепи, их математические модели и свойства. Классификация электрических цепей.
Схемы электрических цепей: принципиальная электрическая и схема замещения. Топологические параметры электрических цепей: ветвь, узел, контур. Основные законы цепей: Законы Кирхгофа, Ома и Фарадея. Математическая модель цепи. Матричная запись уравнений цепей. Математические модели цепи в установившихся и в переходных режимах.
Общие свойства линейных цепей: принцип наложения; теорема о компенсации; свойство взаимности, зависимые (управляемые) источники; линейные соотношения между токами и напряжениями; теорема об активном двухполюснике (генераторе); баланс мощностей.
Электрические цепи постоянного тока и области их применения. Расчет цепей постоянного тока с одним источником методом свертывания (эквивалентных преобразований). Расчет цепей постоянного тока с несколькими источниками: посредством законов Кирхгофа и Ома; методом контурных токов; узловых напряжений; эквивалентного генератора.
Анализ и расчет линейных цепей переменного тока (14 час.)
Однофазные цепи и области их применения. Однофазные источники и приемники. Синусоидальные токи и напряжения и их свойства. Измерение переменных токов и напряжений. Представление синусоидальных функций в виде временной диаграммы, вектора и комплексного числа.
Свойства цепей с последовательным соединением R, L и C элементов. Активное, реактивное и полное сопротивления ветви (цепи). Векторная диаграмма напряжений и треугольник сопротивлений ветви. Фазовые соотношения между током и напряжением в ветви и на участке цепи. Комплексный метод расчета цепей переменного тока. Комплексное сопротивление и комплексная проводимость ветви. Мгновенная, активная, реактивная и полная мощность в цепях переменного тока. Коэффициент мощности и его технико-экономическое значение. Комплексная мощность и баланс мощностей в цепях переменного тока.
Причины возникновения переходных процессов. Правила коммутации. Начальные условия. Анализ переходных процессов классическим методом в цепях с одним накопителем энергии при их подключении к источнику постоянного напряжения. Операторный (Лапласа) метод расчёта переходных процессов в линейных электрических цепях. Передаточная функция цепи. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики цепи. Расчёт переходных процессов в разветвленных линейных электрических цепях.
Анализ и расчет электрических цепей с нелинейными элементами (3 час.)
Характеристики нелинейных элементов. Аналитические представления характеристик. Методы анализа нелинейных резистивных цепей. Методы анализа динамических цепей.
Анализ и расчет магнитных цепей (3 час.)
Анализ цепей с индуктивной (магнитной) связью. Взаимная индуктивность. Коэффициент магнитной связи. Классификация магнитных цепей. Закон Ома и законы Кирхгофа для магнитной цепи. Расчет простейших магнитных цепей (прямая и обратная задача).
Раздел второй (4-й семестр) ^ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Электромагнитные устройства (2 час.)
Назначение и классификация электромагнитных устройств и электрических аппаратов. Коммутационные аппараты. Электромагнитные реле. Коммутационные электрические аппараты с магнитоуправляемыми контактами.
Трансформаторы (2 час.)
Назначение, конструкция и принцип работы. Холостой ход трансформатора. Форма намагничивающего тока и потери в стали. Работа трансформатора под нагрузкой. Уравнения МДС и токов в нагруженном трансформаторе. Схема замещения и векторная диаграмма трансформатора. Внешняя характеристика трансформатора. Автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы.
Асинхронные трехфазные двигатели (3 час.)
Назначение, конструкция и принцип работы. Способы получения вращающего поля в обмотках. Скольжение. Схема замещения и векторная диаграмма. Вращающий момент. Механическая и рабочие характеристики. Пуск двигателей. Способы регулирования частоты вращения. Применения асинхронных двигателей в горных машинах и механизмах.
Синхронные машины (1 час.)
Назначение, устройство и принцип действия синхронного генератора. Устройство и принцип работы синхронного двигателя.
Машины постоянного тока (2 час.)
Принцип действия машин постоянного тока. Генераторы и двигатели постоянного тока. ЭДС якоря и электромагнитный момент. Основные характеристики генераторов и двигателей постоянного тока. Использование машин постоянного тока на подъемных машинах и в экскаваторах.
Раздел 3 (4-й семестр)^ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Элементная база современных электронных устройств (4 час.)
Свойства и особенности полупроводниковых диодов различных типов. Принципы функционирования биполярных и полевых транзисторов. Режимы работы транзисторов: усилительный и ключевой. Схемы замещения.
Усилители электрических сигналов (2 час.)
Аналоговая электроника. Сигналы и их представление. Характеристики и виды усилителей. Транзисторный и операционный усилитель. Понятия: модуляция, детектирование, преобразование частоты. Примеры соответствующих устройств.
Импульсные и автогенераторные устройства (3 час.)
Электронные ключи. Диодные ключи: статические характеристики передачи и прохождение импульсов. Ключи на транзисторах. Граничный режим, режимы насыщения и отсечки, схемы замещения. Включение и выключение транзистора при активном характере нагрузки.
Компараторы и переключатели. Функциональные преобразователи.
Автогенераторы на транзисторах.
Источники вторичного электропитания (3 час.)
Назначение выпрямителей и инверторов и принципы их работы. Однофазные выпрямители и инверторы. Бестрансформаторные источники питания электронной аппаратуры. Интегральные стабилизаторы напряжения. Устройства электронной защиты.
Основы цифровой электроники (4 час.)
Аналоговая и цифровая обработка сигналов. Алгоритмы обработки сигналов. Достоинства цифровой обработки сигналов. Элементы и устройства цифровой техники: универсальные логические элементы и их схемные реализации, триггеры, счетчики импульсов, регистры, дешифраторы, запоминающие устройства, генераторы тактовых импульсов, микросхемы ввода-вывода.
Микропроцессорные средства (4 час.)
Понятие процессора: операционное устройство, управляющее устройство (блок-схема). Внешние устройства (таймер, память, устройства ввода-вывода). Микропроцессорные комплекты и устройства. Микро-ЭВМ.
Электрические измерения и приборы (4 час.)
Измерения электрических и неэлектрических величин. Методы измерений: прямые и косвенные, непосредственной оценки и сравнения. Меры и преобразователи. Метрологические характеристики средств измерений. Измерение электрических величин: токов, напряжений, сопротивлений, мощности и энергии. Цифровые электронные измерительные приборы.