РП - КузГТУ

2
3
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины являются: освоение материала по теории электрических цепей однофазного и трехфазного переменного тока, электрических машин, трансформаторов, электроники и электрическим измерениям.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина базируется на материалах, изучаемых в курсах «Физика» (разделы
электричества, физика твердого тела, колебания и волны, оптика), «Математика» (комплексные числа и действия над ними, интегральное и дифференциальное исчисления)
«Информатика» (навыки работы на персональном компьютере).
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.
Освоение дисциплины направлено на формирование: общекультурных компетенций (ОК) и профессиональных компетенций (ПК).
ОК-1: способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке
цели и выбору путей её достижения;
ОК-7: готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в
рамках своей профессиональной компетенции;
ПК-12: владение знаниями направлений полезного использования природных ресурсов, энергии и материалов при эксплуатации, ремонте и сервисном обслуживании
транспортных и транспортно-технологических машин различного назначения, их агрегатов, систем и элементов;
ПК-14: способность к освоению особенностей обслуживания и ремонта технического и технологического оборудования и транспортных коммуникаций;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
 основные источники получения необходимой информации
 состояние объектов технологической цепи
 методы расчета и анализа линейных цепей переменного тока, электрических
цепей с нелинейными элементами, магнитных цепей; электромагнитных
устройств и электрических машин; трансформаторов; машин постоянного
тока; асинхронных и синхронных машин; основ электроники и электрических измерений; элементной базы современных электронных устройств; источников вторичного электропитания; усилителей электрических сигналов;
импульсных и автогенераторных устройств; основ цифровой электроники;
микропроцессорных средств; электрических измерений.
Уметь:
 правильно определять главные цели;
 самостоятельно оценивать ситуацию и принимать решения;
 пользоваться имеющейся нормативно-технической и справочной документацией;
 пользоваться современными измерительными средствами.
Владеть:
 способностью достигать поставленные цели.
 способностью читать технологическую документацию.
4
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц 108 ч.
4.1. Лекционные занятия
Неделя
семестра
1-2
3
4
4-5
6-7
8-9
10-11
Раздел дисциплины, темы лекций
Объем в часах/ЗЕ
и их содержание
Очн
Заоч
1. Методы расчета и анализа линейных цепей переменного тока.
1.1. Линейные электрические цепи однофазного переменного тока. Основные определения. Способы изображения синусоидально изменяющихся величин на 2/0,056
1/0,028
комплексной плоскости. Анализ однофазных цепей с
последовательным и параллельным соединениями
элементов. Резонансные явления в цепях переменного
тока. [1-3]
1.2. Трехфазные цепи. Основные определения. Способы
изображения трехфазной симметричной системы ЭДС. Основные способы соединения фаз источников и приемников. 1/0,028
Анализ режимов работы трехфазных цепей при соединении
нагрузки звездой и треугольником. [1-3]
2. Электрические цепи с нелинейными элементами.
2.1.Элементы нелинейных электрических цепей пере0,5/0,014
менного тока. Методы расчета Нелинейных цепей переменного тока. [1-3]
3. Магнитные цепи, трансформаторы.
3.1. Свойства ферромагнитных материалов. Катушка с
ферромагнитным сердечником в цепи переменного тока. Устройство и принцип действия трансформатора. 1,5/0,042 1/0,028
Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора. Потери энергии и КПД трансформаторов. Нагрузочные
характеристики трансформаторов. [1-3]
4. Электромагнитные устройства и электрические
машины; машины постоянного тока;
4.1. Устройство и принцип действия МПТ. Генераторы
2/0,056
1/0,028
и двигатели постоянного тока и их характеристики.
[1-3]
5. Асинхронные и синхронные машины;
5.1. Устройство и принцип действия асинхронных двигателей (АД). Способы пуска АД. Механические и рабочие характеристики АД. Регулирование скорости и 2/0,056
1/0,028
способы торможения АД. Назначение, устройство, принцип действия синхронных машин. Использование в автомобильной промышленности. [1-3]
6. Основы электроники и электрические измерения; элементная база современных электронных
устройств;
6.1. Классификация базовых устройств современной элек2/0,056
троники Диоды. Принцип работы. Биполярные транзисторы. Типы, структурные схемы, схемы включения
Принцип работы, свойства, входные и выходные характеристики[1-3]
5
Неделя
семестра
12
13-14
15
16
Итого
Раздел дисциплины, темы лекций
Объем в часах/ЗЕ
и их содержание
Очн
Заоч
7. Источники вторичного электропитания, 7.1. Неуправляемые выпрямители. Классификация. Принцип
1/0,028
работы выпрямителей различных типов, их свойства. Основные показатели выпрямителей. [1-3]
8. Усилители электрических сигналов; импульсные
и автогенераторные устройств;
8.1. Классификация усилителей. Основные характеристики усилителей. Линейные и нелинейные искажения.
2/0,056
Виды обратных связей, их влияние на работу усилителей. Применение обратных связей для построения генераторов. Условия возникновения автоколебаний в
системах с положительной обратной связью. [1-3]
9. Основы цифровой электроники; микропроцессорные средства.
9.1. Анализ основных логических операций. Схемы интегральных логических элементов и их основные параметры.
1/0,028
Микроэлектронные цифровые устройства и системы: счетчики импульсов, регистры, дешифраторы, микропроцессорные управляющие и измерительные комплексы.
[1-3]
10. Электрические измерения; средства измерений,
используемых в отрасли.
10.1. Основные типы измерительных приборов для измерения в электрических цепях. Специализированные 1/0,028
измерительные приборы для измерения параметров автомобильных агрегатов и систем при проведении ТО.
[1-3]
16/0,444
4/0,111
4.2. Лабораторные занятия
Неделя
семестра
№
раздела
1-2
2
3-4
3
5-6
3
7-8
3
9-10
3
11-13
4
Наименование работы
Объем в часах/ЗЕ
Очн
1. Электрическая цепь переменного тока с
последовательным и параллельным соеди2/0,056
нением активных и реактивных элементов.
Резонанс напряжений. Резонанс токов
2. Исследование режимов работы трехфазных цепей соединенных по схеме «звезда» 4/0,111
и «треугольник.
3. Испытание однофазного трансформатора 3/0,083
4. Испытание асинхронного двигателя с ко2/0,056
роткозамкнутым ротором
5. Испытание генератора постоянного тока
с параллельным и смешенным возбуждени- 2/0,056
ем
6. Исследование выпрямителей
3/0,083
ИТОГО 16/0,444
Заочн
2/0,056
2/0,056
4/0,111
6
4.3. Самостоятельная работа студента
Раздел
дисциплины
№
недели
Раздел
1
1-3
Раздел
1
1-17
Раздел
3
4-5
Раздел
5
6-7
Раздел
4
8-9
Раздел
6
1011
Раздел
7
12
Раздел
8
1314
Раздел
9-10
1517
Вид СРС
Самостоятельное изучение темы «Электрические
цепи переменного тока» для подготовки к выполнению и защите лабораторных работ №1 и №2 [1,
2.12-2.21, с.63-90, 3.1-3.5, с. 101-109]
Расчёт контрольной работы для студентов заочной
формы обучения [8, 9]
Самостоятельное изучение темы «Однофазный
трансформатор» для подготовки к выполнению и
защите лабораторной работы №3 [1, 9.2-9.9, с. 195211]. Подготовка отчёта к лабораторной работе №1.
Самостоятельное изучение темы «Асинхронный
двигатель» для подготовки к выполнению и защите
лабораторной работы №4 [1, 14.11-14.14, с.432-439]
Подготовка отчёта к лабораторной работе №2.
Самостоятельное изучение темы «Машины постоянного тока» для подготовки к выполнению и защите лабораторной работы №5 [1, 13.2, 13.3, 13.613.11, 13.13-13.15, с. 371-374, 373-406] Подготовка
отчёта к лабораторной работе №3.
Самостоятельное изучение темы «Основы электроники и электрических измерений; элементной базы
современных электронных устройств» для подготовки к выполнению и защите лабораторной работы №6 [1. 12.11 –12.15, с. 361 – 369] Подготовка
отчёта к лабораторной работе №4.
Самостоятельное изучение темы «Неуправляемые
выпрямители» для подготовки к выполнению и защите лабораторной работы №6 [1. 10.9, с. 253 –
261] Подготовка отчёта к лабораторной работе №5.
Самостоятельное изучение темы «Усилители электрических сигналов, импульсные и автогенераторные устройства» [1. 10.13 –10.18, с. 273 – 287] Подготовка отчёта к лабораторной работе №6.
Самостоятельное изучение темы «Основы цифровой электроники, микропроцессорные средства,
электрические измерения» [1. 10.22 –10.29, с. 301 –
318]. Подготовка к зачёту.
ИТОГО
Трудоемкость, в часах/ЗЕ
Очн
Заочн
5/0,139
5/0,139
20/0,555
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
5/0,139
40/1,11
60/1,67
5. Образовательные технологии
В соответствии с требованиями ФГОС в учебном процессе используется активная
и интерактивная форма проведения занятий (компьютерные презентации, видеофильмы, разбор конкретных ситуаций) с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся.
7
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое
обеспечение самостоятельной работы студентов
Для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации используются контрольные вопросы и типовые задания для лабораторных и контрольных
работ, коллоквиумов, зачета, позволяющие оценить степень сформированности компетенций обучающихся.
6.1. Примерные вопросы для зачёта
1. Основные электрические величины в цепи переменного тока.
2. Комплексное сопротивление. Закон Ома для цепи переменного тока. Активное, реактивное и полное сопротивления.
3. Символический метод анализа цепи переменного синусоидального тока.
4. Простейшие элементы в цепи переменного тока (r, C, L). Векторная диаграмма.
5. Анализ цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью
и емкостью. Векторная диаграмма. Резонанс напряжений.
6. Анализ цепи переменного тока с параллельным соединением реостата и катушки индуктивности и емкости. Векторные диаграммы. Резонанс токов
7. Активная, реактивная и полная мощности. Выражение мощности в комплексной форме записи.
8. Общие сведения о трехфазных цепях.
9. Анализ схемы соединения звезда и треугольник при симметричной и несимметричной нагрузках.
10. Назначение, устройство и принцип действия трансформатора.
11. Основные электрические величины и уравнения, характеризующие трансформатор.
12. Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора.
13. Приведенный трансформатор. Схема замещения трансформатора.
14. Энергетические соотношения и КПД трансформатора.
15. Внешняя характеристика трансформатора.
16. Назначение, устройство и принцип действия асинхронного двигателя.
17. Механическая характеристика асинхронного двигателя.
18. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
19. Устройство и принцип действия машин постоянного тока.
20. Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения.
Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока.
21. Назначение, устройство, принцип действия синхронных машин.
22. Каковы различия между входным и выходным сигналами однополупериодного выпрямителя?
23. Одинаковы ли частоты входного и выходного сигналов в схемах одно- и двухполупериодного выпрямителей?
24. Зачем необходимы трансформаторы в схемах выпрямителей?
25. Сравните коэффициент пульсаций в однополупериодном и двухполупериодном выпрямителях с емкостным фильтром на выходе.
26. От чего зависит ток коллектора биполярного транзистора?
27. Одинаковы ли по значению входные токи инвертирующего и неинвертирующего входов?
28. В чем причина возникновения входных токов ОУ и разности между ними? К
чему они приводят при работе схем на ОУ?
29. Какие параметры схемы усилителя влияют на ее коэффициент усиления?
8
30. Что такое логическая переменная и логический сигнал? Какие значения они
могут принимать?
31. Что такое логическая функция?
32. Может ли быть логическим сигналом уровень напряжения? Состояние контакта? Свечение светодиода?
6.2. Содержание контрольной работы для заочного обучения
1. Расчет цепи постоянного тока.
2. Расчет однофазной цепи синусоидального тока символическим методом.
3. Расчет трехфазной цепи.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.1. Основная литература
1. Касаткин, А. С. Электротехника / А. С. Касаткин, В. М. Немцов. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 544 с.
2. Рекус Г. Г Общая электротехника и основы промышленной электроники: учебное
пособие для вузов / Г. Г. Рекус. – М.: Высш. шк., 2008. – 654 с.
3. Иванов, И. И. Электротехника и основы электроники: учебник [Электронный ресурс] / И. И. Иванов, Г. И. Соловьев, В. Я. Фролов. – 7-е изд., перераб. и доп. – СПб.:
Лань, 2012.– 736 с. – Режим доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pll_cid=25&pl1id=3190. – загл. с экрана.
7.2. Дополнительная литература
4. Белов, Н. В. Электротехника и основы электроники: учеб. пособие [Электронный
ресурс] / Н. В Белов, Ю. С. Волков. – СПб.: Лань, 2012. – 432 с. Режим доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pll_cid=25&pl1id=3553. – загл. с экрана.
5. Усс, Л. В. Общая электротехника с основами электроники / Л. В. Усс, А. С.
Красько, Г. С. Климович. – М.: Высш. шк., 1990. – 415 с.
6. Рекус, Г. Г. Сборник задач и упражнений по электротехнике и основам электроники / Г. Г. Рекус, А. И. Белоусов. – М.: Высш. шк., 2002. – 416 с.7.3.
7. Немцов, В. М. Электротехника и электроника [Электронный ресурс] : учебник.М.: Абрис, 2012. – 560 с. Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/117664/
7.3. Учебно-методические материалы
8. Электрические цепи постоянного тока: методические указания по самостоятельной работе по курсу «Электротехника и электроника» для студентов специальности
150402 «Горные машины и оборудование» / сост.: А. М. Носов ГУ КузГТУ. Кемерово,
2010. – 23 с.
9. Электрические машины и трансформаторы: методические указания по самостоятельной работе по курсу «Электротехника и электроника» для студентов специальностей 150402 «Горные машины и оборудование» и 140104 «Промышленная теплоэнергетика» / сост.: А. М. Носов ГУ КузГТУ. Кемерово, 2011. – 29 с.
10. Электроника. методические указания по выполнению виртуальных лабораторных работ курсу «Электротехника и электроника» для студентов специальности 150402
«Горные машины и оборудование», 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы» /; сост.: А. М. Носов ГУ КузГТУ. Кемерово, 2010. – 49 с.
9
7.4. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
КузГТУ обеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения и ресурсов Интернет:
1. Multisim, v. 8 – 11;
2. EWB, v. 5.12;
3. http:// www. library.kuzstu.ru
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лекционные аудитории оснащены соответствующим учебным оборудованием
(стендами, плакатами); лаборатории оснащены действующими стендами, демонстрационными приборами и лабораторным оборудованием; в компьютерных классах имеются
обучающие программы, электронные тесты.
9. Методические указания для студентов
Основной учебной работой студента является самостоятельная работа в течение
всего срока обучения. Начинать изучение дисциплины необходимо с ознакомления с целями и задачами дисциплины и знаниями и умениями, приобретаемыми в процессе изучения. Далее следует проработать конспекты лекций, рассмотрев отдельные вопросы по
предложенным источникам литературы. Все неясные вопросы по дисциплине студент
может разрешить на консультациях, проводимых по расписанию. При подготовке к лабораторным (практическим) занятиям студент в обязательном порядке изучает теоретический материал в соответствии с методическими указаниями к лабораторным (практическим) занятиям.
10. Аннотация рабочей программы
23.03.03.Б3.Б.10.-13-01РП
Рабочая программа дисциплины «Общая электротехника и электроника» для
направления 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и
комплексов», образовательная программа «Автомобили и автомобильное хозяйство».
Дисциплина «Общая электротехника и электроника» относится к базовой части
профессионального цикла дисциплин подготовки специалистов по направлению 23.03.03
«Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», образовательная
программа «Автомобили и автомобильное хозяйство».
Дисциплина нацелена на формирование общекультурных (ОК-1, ОК-7) и профессиональных (ПК-12, ПК-14) компетенций выпускника.
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с решением
научных и инженерно-технических задач. Непосредственной целью изучения общей
электротехники и электроники является освоение материала по теории электрических
цепей однофазного и трехфазного переменного тока, электрических машин, трансформаторов, электроники и электрическим измерениям.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации
учебного процесса: лекции, лабораторные работы и самостоятельную работу студента.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий
контроль успеваемости по контрольным вопросам и типовым заданиям для лабораторных и контрольных работ (для студентов заочной формы обучения), защита отчетов по
лабораторным работам, и промежуточный контроль в форме зачёт.
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 3 зачетных единицы
(108 час.). Программой дисциплины предусмотрены лекционные (16 час.), лабораторные
(16 час.) занятия и самостоятельная работа студента (40 час.).