электротехника и электроника

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
“ УТВЕРЖДАЮ”
Декан ______
Профессор _________________
“____” _______________ 2010г.
Р А Б О Ч А Я П Р О Г РА М М А
по дисциплине
" ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА"
для студентов, обучающихся по направлению подготовки 200200 и 210600
Факультет: РЭФ
Кафедра: Общей электротехники
Курс : __
Семестр: __
Зачёт
Лекции
_ час(ов)
Лабораторные занятия
_ час(ов)
Всего аудиторных занятий
_ час(ов)
Индивидуальная работа
_ час(ов)
КР
_ час(ов)
Всего часов работы студента
_ час(ов)
2010 г.
I.ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
1.ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1.1. Электрические цепи и их элементы. Классификация электрических цепей. Источники и
приёмники электрической энергии. Условные графические обозначения электротехнических
устройств. Схемы замещения электрических цепей и их элементов. Параметры элементов
электрических цепей. Топологические понятия теории электрических цепей. Условные
положительные направления тока и напряжения.
1.2. Расчёт линейных электрических цепей. Свойства линейных электрических цепей. Принцип
суперпозиции, компенсации и взаимности. Закон Ома. Закон Кирхгофа.
1.3. Анализ линейных электрических цепей постоянного тока. Метод эквивалентных
преобразований. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа. Метод контурных
токов. Метод узловых потенциалов. Метод эквивалентного активного двухполюсника. Баланс
мощности. Потенциальная диаграмма.
1.4. Анализ линейных электрических цепей переменного тока. Основные параметры.
характеризующие синусоидальную функцию. Способы представления синусоидальных
функций: временными диаграммами, вращающимися векторами, комплексными числами.
Уравнение электрического состояния однофазных цепей переменного тока. Запись уравнений
состояния для мгновенных и комплексных величин при последовательном и параллельном
соединении элементов. Активное, реактивное и полное сопротивления двухполюсника.
Активная, реактивная и полная проводимости двухполюсника. Активная, реактивная и полная
мощности. Коэффициент мощности. Технико-экономическое значение повышения
коэффициента мощности и способы компенсации реактивной мощности. Резонансные
явления: условия возникновения, практическое значение, характеристики колебательных
контуров. Применение комплексного метода расчёта для анализа разветвлённых цепей с
несколькими источниками питания. Топографическая диаграмма.
1.5. Трёхфазные электрические цепи. Способы соединения фаз трёхфазного источника питания.
Трёхпроводная и четырёхпроводная цепи. Фазные и линейные напряжения и токи.
Классификация и способы включения приёмников в трёхфазную цепь. Симметричные и
несимметричные режимы трёхфазной цепи, особенности расчёта. Соотношение между
фазными и линейными напряжениями и токами при симметричных нагрузках. Мощность
трёхфазной цепи. Измерение активной мощности.
1.6. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Причины возникновения
переходных процессов в линейных электрических цепях. Дифференциальные уравнения
электрического состояния электрических цепей и методы их решения. Законы коммутации.
Влияние параметров цепи на длительность переходного процесса. Постоянная времени
переходного процесса. Описание процессов заряда и разряда конденсатора, включенного
последовательно с резистором. Описание переходного процесса в цепи, содержащей катушку
индуктивности и резистор.
2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ТРАНСФОРМАТОРЫ
2.1. Трансформаторы. Назначение и область их применения. Устройство и принцип действия.
Уравнения электрического и магнитного равновесия. Схемы замещения. Потери энергии в
трансформаторах. Характеристики и параметры, паспортные данные. Автотрансформаторы.
2.2. Основные физические явления в электрических машинах. Электромагнитное
преобразование энергии. Бегущее и вращающееся магнитные поля. Электродвижущие силы
(ЭДС) обмоток и электромагнитный момент электрических машин. Свойства электрических
машин. Классификация электрических машин.
2.3. Машины постоянного тока. Устройство и принцип действия, режимы генератора и двигателя.
ЭДС обмотки якоря и электромагнитный момент. Уравнения электрического состояния и схема
замещения обмотки якоря в генераторном и двигательном режимах работы. Энергетические
диаграммы. Способы возбуждения машин постоянного тока. Условия самовозбуждения.
2.4. Двигатели постоянного тока. Свойство саморегулирования. Механические характеристики
при различных способах возбуждения. Рабочие характеристики. Регулирование частоты
вращения ротора двигателя. Пуск двигателя. Понятие о тормозных ремах двигателей
постоянного тока. Реверсирование. Паспортные данные двигателей постоянного тока.
2.5. Асинхронные машины. Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя.
Уравнение электрического состояния цепей статора и ротора. Свойство саморегулирования.
Скольжение. Зависимость частоты и величины ЭДС и тока в фазе обмотки ротора от
скольжения. Схема замещения фазы асинхронного двигателя. Электромагнитный момент.
Механическая и рабочие характеристики асинхронного двигателя. Энергетические
диаграммы. Пуск асинхронных двигателей (прямой пуск, с пусковым реостатом, через систему
«мягкого запуска»). Оборудование и типовые схемы запуска асинхронных двигателей.
Регулирование скорости вращения двигателя (изменением напряжения, с помощью
частотного преобразователя). Основные типы и характеристики частотных преобразователей.
Паспортные данные асинхронного двигателя. Понятие о работе асинхронных машин в
качестве электромагнитного тормоза и генератора.
2.6. Синхронные машины. Устройство трёхфазной синхронной машины. Принцип действия
синхронного генератора, двигателя и компенсатора. Уравнение электрического состояния
цепи обмотки статора. Схема замещения и векторная диаграмма синхронной машины в
генераторном и двигательном режимах работы. Электромагнитный момент синхронной
машины. Угловые характеристики. Регулирование активной и реактивной мощностей
синхронной машины. Внешние и регулировочные характеристики генератора. Работа
генератора в энергосистеме и на автономную нагрузку. Механическая характеристика
двигателя. Саморегулирование электромагнитного момента. Регулирование коэффициента
мощности. Пуск двигателя. Регулирование частоты вращения ротора двигателя.
3. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Понятие и структура электропривода. Основы механики электропривода. Уравнения моментов
(движения). Моменты сопротивления типовых механизмов. Нагревание и охлаждение
двигателей. Типовые режимы работы электродвигателей. Условия, определяющие выбор
мощности двигателя. Понятие о нагрузочных диаграммах и принципах их построения. Расчёт
мощности двигателей производственных механизмов для длительного, кратковременного и
повторно-кратковременного режимов работы. Методы сравнения потерь и эквивалентных
величин. Выбор элементов электропривода.
4. ОСНОВЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
4.1. Создание систем бесперебойного электропитания. Структура, типовые схемы и элементная
база. Назначение и принцип действия системы электропитания. Резервирования.
4.2. Системы распределения электроэнергии. Принцип иерархии уровней. Селективность.
Коммутационное оборудование и требования к нему.
4.3. Энергосбережение. Рациональное использование электроэнергии в промышленности и в
быту. Некоторые методы и оборудование для энергосбережения (частотное управление,
автоматизация «умный дом»).
4.4. Методы и оборудование для защиты.
5. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
5.1. Элементная база промышленной электроники. Полупроводниковые материалы.
Электрический p-n переход, его свойства, вольт-амперная характеристика. Классификация
полупроводниковых приборов. Характеристики, параметры, назначение полупроводниковых
резисторов,
диодов,
биполярных
и
полевых
транзисторов,
тиристоров.
Микроминиатюризация приборов и устройств электроники, интегральные микросхемы.
Фотоэлектрические полупроводниковые приборы. Понятие об оптоэлектронных приборах.
5.2. Преобразовательные устройства. Выпрямительные устройства. Блок-схема выпрямительного
устройства. Выпрямительные схемы: однофазная однополупериодная, однофазная мостовая,
трёх фазная мостовая. Электрические сглаживающие фильтры. Внешние характеристики
выпрямителей. Стабилизаторы напряжения и тока. Управляемые выпрямители. Тиристорные
преобразователи как источники регулируемого напряжения. Понятие об инверторах. Схемы
инверторов на базе тиристоров и транзисторов.
5.3. Усилительные устройства. Классы работы усилительных устройств. Транзисторные
усилительные каскады. Анализ работы каскадов, их особенности. Коэффициенты усиления по
напряжению и току. Температурная стабилизация. Операционные усилители. Линейные
устройства на основе операционных усилителей (дифференцирующие усилители, сумматоры
и интеграторы). Многокаскадные усилители напряжения. Амплитудно-частотные
характеристики. Обратные связи в усилительных устройствах, их влияние на параметры и
характеристики усилителей.
5.4. Основы цифровых устройств. Импульсное представление информации. Электрические ключи
и простейшие формирователи импульсных сигналов. Нелинейный режим работы
операционных усилителей. Основные логические элементы и их реализация на базе
микросхем.
II. Формализованные расчётные оценки деятельности студента при
изучении курса «электротехника и электроника» (специальность 200200)
Решение задачи:
- полное и правильное - 4 балла (максимальная оценка);
- ход решения правильный, но имеются ошибки в вычислениях - 2 балла;
- «что-то есть» - 1 балл.
Максимальное число баллов за семестр 4*6 = 24 балла.
Лабораторная работа:
- выполнение - 2 балла;
- отчёт - плюс 1 балл;
- защита - плюс 1 балл.
Максимальное число баллов за семестр 4*6 = 24 балла.
РГЗ:
- выполнение - 4 балла;
- после устранения ошибок - 3 балла;
- защита - плюс 4 балла.
Весовой коэффициент к=4.
Максимальное число баллов за семестр 8*4*1 = 32 балла.
ИТОГО: максимум 80 баллов.
ЗАЧЁТ:
Минимум для допуска - 40 баллов;
Теория + задача - до 20 баллов;
Зачёты проводятся, как правило, в письменной форме.
ВСЕГО: 100 баллов.
III. Формализованные расчётные оценки деятельности студента при
изучении курса «электротехника и электроника» (специальность 210600)
Решение задачи:
- полное и правильное - 3 балла (максимальная оценка);
- ход решения правильный, но имеются ошибки в вычислениях - 2 балла;
- «что-то есть» - 1 балл.
Максимальное число баллов за семестр 3*6 = 18 баллов.
Лабораторная работа:
- выполнение - 1 балл;
- отчёт - плюс 1 балл;
- защита - плюс 1 балл.
Максимальное число баллов за семестр 3*6 = 18 балла.
РГЗ:
- выполнение - 3 балла;
- после устранения ошибок - 2 балла;
- защита - плюс 2 балла.
Весовой коэффициент к=4.
Максимальное число баллов за семестр 5*4*1 = 20 баллов.
ИТОГО: максимум 56 баллов.
Курсовая работа:
- выполнение без существенных ошибок - 4 балла;
- устная защита - плюс 2 балла;
Весовой коэффициент к=4.
Максимальное число баллов за семестр 6*4 = 24 балла.
ИТОГО: максимум 80 баллов.
ЗАЧЁТ:
Минимум для допуска - 40 баллов;
Теория + задача - до 20 баллов;
Зачёты проводятся, как правило, в письменной форме.
ВСЕГО: 100 баллов.