МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ
КАЗАХСТАН
Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева
Институт Информационных и телекоммуникационных технологий
Кафедра «Электротехника»
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
по дисциплине «Электротехника»
для студентов специальности 5В071600 «Приборостроение»
Форма обучения
Всего
Курс
Семестр
Лекции
Практические занятия
Лабораторные занятия
СРОП (СРСП, СРМП, СРДП)
СРО (СРС, СРМ, СРД)
Алматы 2014
дневная
3 кредита
2
3
30 часов
-15 часов
45 часов
45 часов
Программа курса составлена Бокановой А.А. – профессором, д.т.н., на
основании Государственного стандарта ГОСО РК 3.08.082 -2004 и приказа
министерства образования и науки РК от 7.08.04 №671
Сведения о преподавателе: Боканова Алия Абылгазиевна, д.т.н., доцент, инженерэлектрик, профессор кафедры «Электротехника» КазНТУ. Общий педагогический
стаж 38 лет, из них 28 лет в КазНТУ, опубликовала свыше 100 трудов.
Адрес: Алматы, ул.Сатпаева, 22, 152 ауд. ГМК
Тел.: 8(7272) 257-70-78.
І ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1 Цель преподавания дисциплины
Курс Электротехника занимает ведущее место среди общетехнических
дисциплин специальности 5В071600 – «Приборостроение» , определяющих
профессиональный уровень бакалавра в соответствии с программой Казахстан
-2050. Студент должен понимать и иметь представление:
- об электрических и магнитных явлениях в линейных цепях и устройствах;
об электронных цифровых приборах и устройствах, используемых в
дальнейшей профессии;
об исследовании, составлении отчетов и обработке результатов;
о литературных источниках, патентном поиске информации для
анализа выполняемой работы
1.2 Задачи изучения дисциплины
В результате изучения студент должен знать и уметь:
-основы теории электрических и магнитных процессов, происходящих в
электротехнических устройствах, применяемых в специальности 5В071600 –
«Приборостроение»;
-выполнять рассчеты в электрических и магнитных цепях;
- знать устройство и измерять параметры трансформаторов и электрических
машин;
-читать электрические схемы и паспорт электротехнических устройств,
используемых для специальности «Приборостроение»;
-для исследования электрических и магнитных цепей пользоваться методами
математического анализа;
-пользоваться основными законами электротехники;
-знать устройство и принцип действия цифровых приборов и устройств.
1.3 Пререквизиты
1) Математика -системы линейных алгебраических уравнений,
матрица, подматрица, ранг матрицы, теорема Пифагора, комплексные числа,
производные,
интегралы,
решение
дифференциальных
уравнений.
2) Физика-электрические заряды, поле, потенциалы, энергия, диэлектрики, ток,
электродвижущая сила, магнитное поле, электромагнитная индукция.
1.4 Постреквизиты
1) Методы и средства измерений — измерение тока, напряжения, мощности,
преобразование электрических сигналов в физические, механические, тепловые;
полупроводниковые диоды, транзисторы, тиристоры, полупроводниковые
устройства.
2) Метрология -амперметр, вольтметр, ваттметр, счетчик электрической энергии,
эталоны сопротивлений, тока, напряжений, мощностей.
3) Стандартизация.
4) Микроэлектроника
2 Система оценки уровня знаний студентов
По кредитной технологии обучения в КазНТУ применяется рейтинговый
контроль знаний студентов. Сведения об оценке знаний осуществляется по
балльно-рейтинговой системе в виде шкалы, где указываются все виды контроля.
Таблица 1
№
1
Распределение рейтинговых % по видам контроля
Вид итогового контроля
Виды контроля
Экзамен
Итоговый контроль
Рубежный контроль
Текущий контроль
%
100
100
100
Сроки сдачи результатов текущего контроля определяются календарным
графиком учебного процесса по дисциплине (таблица 2)
Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине
«Электротехника»
Таблица 2
Недели
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Виды
вл Л1 Л2 ср тк Л3 рк Л4 тк ср Л5 рк тк Л6 ик
контроля
Баллы
1 1 2 1 1 1 1 1 2
1
1
1
1
100
Виды контроля: вл –вводное лабораторное занятие; л – лабораторная работа; тк
– текущий контроль; ср – семестровая работа; рк –рубежный контроль; ск –
семестровый контроль.
Таблица 3
Оценка знаний студентов
Оценка
Буквенный
эквивалент
Отлично
А
АВ+
Хорошо
В
ВУдовлетворительно
С+
С
СD+
D
Неудовлетворительно
F
Рейтинговый
балл, %
95-100
90-94
85-89
80-84
75-79
70-74
65-69
60-64
55-59
50-54
0-49
В баллах
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
3 Содержание дисциплины
3.1 Тематический план курса
Таблица 4
№
Тақырыптардың атауы
1
1.
2
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Количество академических
часов
Лекц лабо СРСП СРС
ии
рато
рные
3
4
5
6
понятия.
2
2
3
3
Электрические цепи. Основные
Применение законов Ома и Кирхгофа.
Эквивалентные преобразования сопротивлений
в электрических цепях постоянного тока.
Потенциальная диаграмма.
Анализ сложных цепей постоянного тока: метод
активного двухполюсника и метод двух узлов.
Электрические цепи синусоидального тока.
Получение переменного тока. Характеристика
электрических цепей синусоидального тока.
Резистор,
индуктивность
и
емкость.
Последовательное
соединение
элементов.
Резонанс напряжений. Резонанс токов.
Исследование сложных цепей синусоидального
тока методом чужого сопротивления.
Симметричные и не симметричные приемники в
трехфазных цепях.
Нелинейные
цепи.
Графический
и
аналитический метода расчета.
Магнитные цепи. Уравнения и схемы замещения
идеальной и реальной катушки индуктивности.
Измерительные трансформаторы. Основные
сведения, устройство, применение.
Электрические
машины.
Генераторы
постоянного и переменного тока. Двигатели.
Элементы электронных схем. Интегральные
схемы. Логические элементы.
Мультивибраторы и триггеры.
Электрические измерения. Электромеханические приборы. Погрешности приборов.
Цифровые приборы и устройства.
Всего
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
2
3
3
3
3
2
30
2
30
3
45
3
45
3.2 Содержание лекций
1 лекция. Введение. Топологические компоненты электрических цепей.
Условные обозначения и структура. Применение законов Ома и Кирхгофа.
2 лекция. Преобразование сопротивлений: последовательное, параллельное,
смешанное, соединения «звезда» и «треугольник» Потенциальная диаграмма.
Режимы работы источников питания: номинальный, холостой ход, короткое
замыкание, согласованный.
3 лекция. Анализ сложных цепей постоянного тока методом активного
двухполюсника и двух узлов. Применение законов Кирхгофа.
4 лекция. Электрические цепи переменного синусоидального тока. Получение
переменного тока. Представление синусоидальных величин. Векторные
диаграммы. Комплексные числа.
5
лекция. Идеализированные элементы: активное сопротивление,
индуктивность и емкость. Последовательное соединение элементов. Резонанс
напряжений. Графики, вектора. Активная, реактивная и полная мощности, их
единицы измерения. Треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей.
6 лекция. Анализ сложных электрических цепей синусоидельного тока:
принципы наложения чужого сопротивления; метод проводимостей, векторный и
комплексными числами.
7 лекция. Трехфазные цепи. Линейные и фазные напряжения и токи.
Векторные диаграммы. Нейтральная точка и провод. Назначение нейтрального
провода.
8 лекция. Нелинейные цепи. Графический, аналитический и графоаналитический методы расчета..
9 лекция. Магнитные цепи. Уравнения и схемы замещения, векторные
диаграммы идеальной и реальной катушек индуктивности с сердечником.
Основные законы и методы расчета магнитных цепей с постоянной и переменной
намагничивающей силой.
10 лекция. Трансформаторы. Основные сведения, устройство и принцип
действия. ЭДС трансформатора. Коэффициент трансформации. Измерительные
тьрансформаторы.
11 лекция. Электрические машины. Генераторы и двигатели машин
постоянного и переменного тока. Устройство.
12 лекция. Элементы электронных схем. Транзисторы и тиристоры.
Логические элементы. Интегральные схемы.
13 лекция. Мультивибраторы и триггеры. Усилители постоянного тока.
Операционные усилители и их схемы включения.
14 лекция. Электрические измерения. Электромеханические приборы
магнитоэлектрической,
электромагнитной,
электродинамической,
ферродинамической и индукционной систем. Погрешности приборов.
15 лекция. Цифровые приборы и устройства. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи (АЦП, ЦАП), цифровые отсчетные устройства.
Дискретные и кодовые значения.
3.3 Лабораторные работы
1 лабораторная работа. Исследование не разветвленной электрической
цепи постоянного тока. Цель работы: Исследовать электрическое состояние
линейной неразветвленной электрической цепи постоянного тока с одним (двумя)
источниками питания.
В результате выполнения работы студенты должны знать и уметь применять
закон Ома для участка, ветви и замкнутой цепи. Уметь по опытным данным
определять параметры потребителей.
2 лабораторная работа. Исследование разветвленной электрической цепи
постоянного тока с применением законов Кирхгофа. Цель работы: Исследовать
электрическое состояние линейной разветвленной электрической цепи
постоянного тока с двумя источниками питания.
В результате выполнения работы студенты должны уметь по опытным
данным определять параметры потребителей; получить навыки в построении
потенциальной диаграммы.
3
лабораторная
работа.
Исследование
электрической
цепи
синусоидельного тока с идеализированными элементами. Реальная катушка
индуктивности. Цель работы: исследовать электрическое состояние цепи
синусоидального тока с реальной катушкой индуктивности.
В результате выполнения работы студенты должны уметь по опытным данным
строить векторные диаграммы токов и напряжений, определять электрические
параметры цепи.
4 лабораторная работа. Исследование неразветвленной электрической
цепи синусоидельного тока. Цель работы: исследовать электрическое состояние
цепи синусоидального тока при последовательном соединении реальной катушки
индуктивности и конденсатора.
В результате выполнения работы студенты должны понимать и уметь
устанавливать резонанс напряжений в рассматриваемой цепи.
5 лабораторная работа. Исследование биполярного транзистора. Цель
работы: изучить устройство и принцип действия, различать типы и условные
обозначения.
В результате выполнения работы студенты должны уметь определять
параметры транзистора, схемы включения: с общей базой, с общим эмиттером,
общим коллектором.
6 лабораторная работа. Измерение тока, напряжения и мощности. Цель
работы: исследовать назначение шунтов и дополнительных сопротивлений.
В результате выполнения работы студенты должны понимать как с
помощью шунтов и дополнительных сопротивлений можно расширить пределы
измерений приборов, назначение измерительных трансформаторов.
3.4 Содержание самостоятельной работы студентов под руководством
преподавателя
1 Исследование сложных электрических цепей с помощью законов Ома и
Кирхгофа.
2 Анализ сложных электрических цепей методом активного двухполюсника.
3 Анализ сложных электрических цепей методом двух узлов.
4 Составление балансов мощностей.
5 Построение потенциальных диаграмм.
6 Подготовка 1-ой СР
7 Защита 1-ой СР
8 Расчет потребителей в цепях синусоидального тока комплексным методом.
9 Исследование сложных электрических цепей синусоидального тока,
используя принцип наложения: графическим, векторным путем. Баланс
мощностей.
10 Расчет электрических цепей синусоидального тока с помощью амперметра и
вольтметра.
11 Расчет трехфазного трансформатора.
12 Расчет биполярного транзистора.
13 Анализ баланса мощностей с помощью ваттметров.
14 Подготовка 1-ой СР
15 Защита 1-ой СР
3.5 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)
1 Генераторы и потребители. Рассчет разветвленных и неразветвленных
электрических цепей постоянного тока с одним источником питания.
2 Режимы работы источников питания.
3 Расчет сложных электрических цепей по принципу суперпозиции.
4 Использование метода чужого сопротивления в цепях с параллельным
соединением ветвей.
5 Расчет реальной катушки индуктивности.
6 Расчет магнитных цепей с помощью законов Ома и Кирхгофа.
7 Рассчет полной комплексной мощности.
8 Рассчет нелинейных цепей.
9 Расчет симметричных и несимметричных потребителей в трехфазных цепях
10 Расчет и измерение трехфазной мощности.
11 Трансформатор тока.
12 Трансформато напряжения.
13 Методы и средства измерений.
14 Генераторы и другие источники электрической энергии.
15 Микродвигатели.
4 График проведения занятий
4.1 Лекции
Таблица 6
Неделя Дата Время
Наименование тем
1
2
3
4
1
Электрические цепи. Основные понятия. Применение
законов Ома и Кирхгофа.
2
Эквивалентные преобразования сопротивлений в
электрических цепях постоянного тока. Потенциальная
диаграмма.
3
Анализ сложных цепей постоянного тока: метод
активного двухполюсника и метод двух узлов.
4
Электрические цепи синусоидального тока. Получение
переменного тока. Характеристика электрических
цепей синусоидального тока.
5
Резистор, индуктивность и емкость. Последовательное
соединение элементов. Резонанс напряжений. Резонанс
токов.
6
Исследование сложных цепей синусоидального тока
методом чужого сопротивления.
7
Симметричные и не симметричные приемники в
трехфазных цепях.
8
Нелинейные цепи. Графический и аналитический
метода расчета.
9
Магнитные цепи. Уравнения и схемы замещения
идеальной и реальной катушки индуктивности.
10
Измерительные трансформаторы. Основные сведения,
устройство, применение.
11
Электрические машины. Генераторы постоянного и
переменного тока. Двигатели.
12
Элементы электронных схем. Интегральные схемы.
Логические элементы.
13
Мультивибраторы и триггеры.
14
Электрические измерения. Электромеханичес-кие
приборы. Погрешности приборов.
15
Цифровые приборы и устройства.
4.2 Лабораторные
Таблица 7
Неделя Дата Время
Наименование
1
2
3
4
1
Введение. Техника безопасности. Изучение стендов.
2
Выполнение 1 ЛР. Исследование не разветвленной
электрической цепи постоянного тока.
1
2
3
4
3
Выводы по 1 ЛР (защита)
4
Выполнение 2 ЛР. Исследование разветвленной
электрической цепи постоянного тока с применением
законов Кирхгофа.
5
Выводы по 2 ЛР (защита)
6
1 рейтинговый контроль
7
Выполнение 3 ЛР. Исследование электрической цепи
синусоидельного
тока
с
идеализированными
элементами. Реальная катушка индуктивности.
8
Выводы по 3 ЛР (защита)
9
Выполнение 4 ЛР. Исследование неразветвленной
электрической цепи синусоидельного тока.
10
Выводы по 4 ЛР (защита)
11
Выполнение 5 ЛР. Исследование биполярного
транзистора.
12
Выводы по 5 ЛР (защита)
13
2 рейтинговый контроль
14
Выполнение 6 ЛР. Измерение тока, напряжения и
мощности.
15
Выводы по 6 ЛР (защита)
Список литературы
Основная литература:
1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 2007.
2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. – М.:
Энергоатомиздат, 2010.
3. Иванов И.И., Соловьев Г.И., Равдоник Е.С. Электротехника. – СПб.: Лань,
2005.
4. Волынский Б.А.,Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. – М.:
Энергоатомиздат, 2013.
5. Боканова А.А. Методы и средства измерений электрических величин. –
Астана: ЕНУ, 2013. –250с.
Дополнительная литература:
6. Рекус Г.Г. Методические указания к выполнению лабораторных работ по
электротехнике и основам промышленной электроники. Раздел
«Электротехника». – М.: Энергоатомиздат, 2007.
7. Боканова А.А. Электротехника. Ч.1. Учебное пособие. –Алматы, 2006.
8. Боканова А.А., Кожаспаев Н.К., Иченец В.М. Электротехника.
Электрические цепи. Часть 1. Методические указания к лабораторным
работам (для не электротехнических специальностей). – Алматы: КазНТУ,
2001. -29с.
9. Боканова А.А. Электрические цепи постоянного тока. Пособие по СРСП
(для студентов нефтяных специальностей). – Алматы: КазНТУ, 2003. -32с.
10.Боканова А.А., Иченец В.М. Исследование трехфазного трансформатора.
Методические указания к выполнению семестровой работы.– Алматы:
КазНТУ, 2001. -29с.
11.Кожаспаев Н.К., Иченец В.М. Анализ одноө и трехфазных потребителей,
включенных в трехфазную цепь. Методические указания к выполнению
семестровой работы. – Алматы: КазПТИ, 1993. -29с.
12.В. Яшный, А. Боканова. Электромонтер по эксплуатации и ремонту
электроустановок. Учебное пособие. –Астана: Фолиант, 2010. –440с.
13.Кожаспаев Н.К., Иманбекова Т.Д., Боканова А.А., Иченец В.М.
Электротехника, электроника и электропривод. Тесты для рубежного
контроля уровня знаний студентов. Часть 2. – Алматы: КазНТУ, 2003. -32с.
14.Кожаспаев Н.К., Иманбекова Т.Д., Мещерякова Т.Ю., Иченец В.М.
Электротехника. Цепи постоянного тока. Цепи переменного тока. Тесты для
рубежного контроля уровня знаний студентов. Часть 1. – Алматы: КазНТУ,
2003. -36с.