Рабочая программа учебной дисциплины ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Направление подготовки
реклама
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МЧС РОССИИ (Дальневосточная пожарно-спасательная академия) Рабочая программа учебной дисциплины ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Направление подготовки 280705.65 «Пожарная безопасность» квалификация (степень) «специалист» Санкт-Петербург 2013 1 Стр. 1 из 30 1. Цели и задачи дисциплины «Электротехника и электроника» Цели освоения дисциплины «Электротехника и электроника»: - формирование целостного мировоззрения и развитие системноэволюционного стиля мышления; - формирование системы знаний как фундаментальной базы инженерной подготовки; - формирование навыков по грамотному применению электротехнических приборов и электрооборудования; - приобретение обучающимися знаний, необходимых для понимания физических процессов, происходящих в электрических цепях, принципов действия электрических машин, электронных устройств и приборов. В процессе освоения дисциплины «Электротехника и электроника» обучающийся формирует и демонстрирует общекультурные компетенции: - способность к абстрактному и критическому мышлению, исследованию среды обитания (ОК-3); - способность работать самостоятельно, принимать решения (ОК-6); - способность использовать навыки работы с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК-9; - готовность к саморазвитию, самообразованию (ОК-14), должен обладать следующими профессиональными компетенциями: - способностью оценить риск и определить меры по обеспечению безопасности разрабатываемой техники и проводимого эксперимента (ПК-2); - умением использования методов расчета элементов технологического оборудования по критериям исправности (работоспособности) и надежности (ПК-4); - способностью решать научные или инженерно-технические задачи в сфере своей профессиональной деятельности (ПК-14); - способностью к самостоятельному решению отдельных инженерных 2 Стр. 2 из 30 задач высокого уровня сложности, выдвижению новых инженерных идей (ПК17); - готовностью к эксплуатации технических систем защиты в сфере своей профессиональной деятельности (ПК-19). в области проектно – конструкторской деятельности: - умением использования методов расчета элементов технологического оборудования по критериям работоспособности и надежности (ПСК-4); - способностью применять методы оценки соответствия применения электроустановок требованиям пожарной безопасности (ПСК-5). Задачи дисциплины «Электротехника и электроника»: изучение основных законов физики и границ их применимости; фундаментальных физических констант; фундаментальных физических опытов и их роли в развитии науки; овладение фундаментальными принципами и методами решения научно-технических задач; формирование представлений о пределах применимости основных физических теорий для решения современных и перспективных технологических задач. 2. Место дисциплины «Электротехника и электроника» в структуре ООП Дисциплина Электротехника входит в базовую (обязательную) часть профессионального цикла дисциплин (С.3.) по направлению подготовки 280705.65 - Пожарная безопасность. Изучение учебной дисциплины «Электротехника и электроника» опирается на учебные курсы дисциплин базовой части математического и естественнонаучного цикла (С.2): Высшая математика: линейная алгебра, теория функций комплексного переменного, дифференциальное и интегральное исчисление, дифференциальные уравнения, интегральные преобразования Фурье и Лапласа; Физика: механика (вращательное движение), электричество и магнетизм. 3 Стр. 3 из 30 Изучение учебной дисциплины «Электротехника и электроника» становится фундаментальной основой изучения: учебных дисциплин базовой (обязательной) части профессионального цикла дисциплин (С.3): «Пожарная безопасность электроустановок», «Безопасность жизнедеятельности», «Специальная пожарная и спасательная техника». 3. Требования к результатам освоения дисциплины «Электротехника и электроника» В результате освоения дисциплины «Электротехника и электроника» обучающийся должен знать: - физическую сущность процессов и явлений, происходящих в электрических цепях; - устройство, принцип действия и основные характеристики электроизмерительных приборов, электрических машин, полупроводниковых приборов; - систему обозначений электронных приборов. уметь: - производить расчеты линейных электрических цепей; - выполнять измерения в электрических цепях; - производить расчеты основных параметров электроустановок; - производить проверки работоспособности полупроводниковых, электронных и ионных приборов, замера параметров электронных элементов; владеть: - методами построения электрических цепей. 4. Структура и содержание учебной дисциплины «Электротехника и электроника» Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы 144 часа. 4.1 Объем учебной дисциплины «Электротехника и электроника» и виды учебной работы для очной формы обучения Вид учебной работы Всего 4 Семестры Стр. 4 из 30 часов 144 4 72 5 144 4 72 8 22 10 28 4 72 8 22 10 28 4 72 Дифф. зачет Дифф. зачет Общая трудоемкость дисциплины в часах Общая трудоемкость дисциплины в зачетных единицах Аудиторные занятия (всего) В том числе: Лекции Групповые занятия Практические занятия Лабораторные занятия Дифференцированный зачет Самостоятельная работа (всего) В том числе: Другие виды самостоятельной работы Вид аттестации (для заочной формы обучения) Вид учебной работы Общая трудоемкость дисциплины в часах Общая трудоемкость дисциплины в зачетных единицах Аудиторные занятия (всего) В том числе: Лекции Групповые занятия Практические занятия Лабораторные занятия Дифференцированный зачет Самостоятельная работа (всего) В том числе: Другие виды самостоятельной работы Вид аттестации Всего часов 144 4 курс 3 144 4 16 16 6 4 2 4 128 6 4 2 4 128 Дифф. зачет Дифф. зачет Аудиторные занятия учебной дисциплины «Электротехника и электроника» для заочной формы обучения составляют 16 часов, из них лекции - 2 часа 5 Стр. 5 из 30 (37,5%), групповые занятия - 4 часа (25%), лабораторные занятия - 2 часа (12,5%), дифференцированный зачет – 4 часа (25%). . Большая часть учебной нагрузки отводится на самостоятельную работу – 128 часов (89%). В ходе изучения учебной дисциплины «Электротехника и электроника» обучающийся по заочной форме обучения выполняет контрольную работу. Контрольная работа выполняется в соответствии с требованиями методических рекомендаций по выполнению контрольной работы разработанной кафедрой. 4.2 Разделы учебной дисциплины «Электротехника и электроника» Раздел 1. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1. Электрический ток. 8 9 3 4 5 6 7 42 2 4 10 - 26 2. Электрические измерения 22 2 - - 14” 6 3. Типовое электротехническое оборудование 16 - 6 - 2” 8 80 4 10 10 16” 40 Всего по разделу Материальнотехническое обеспечение* Наименование дисциплины и номера тем, которые должны быть изучены Примечание Лаб. занятия Групповые занятия Практич. занятия Самостоятельная работа 2 Дифф. зачет 1 Наименование разделов и тем Количество часов по видам занятий Лекции № п.п. Всего часов и виды занятий (очная форма обучения) 10 11 12 Физика, темы № 6,7,11 Высш. матем. темы № 4,5,6,7,9 К.Д.2.1- Физика, темы № 5,6,7,11 2.6 К.Д.1.11.6 СТ К.Д.3.13.4 СТ Физика, темы № 5,8,9,11,13; Высш. матем темы № 4-7,9 Раздел 2. ЭЛЕКТРОНИКА 6 Стр. 6 из 30 4. Полупроводниковые, 60 4 12 - 12” 32 Всего по разделу 60 4 12 - 12” 32 Дифференцированный зачет 4 - - - - 4 - 144 8 22 10 28” 4 72 электронные, приборы ионные Итого по курсу К.Д.4.1- Физика, темы КД 4.12 № 5,6.7,11; Раздел 1. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1. Электрический ток. 2. Электрические измерения 3. Типовое электротехническое оборудование Всего по разделу 4 5 6 7 44 4 - - 8 32 12 - 2 2” - 8 32 - - - 8 24 88 4 2 2” 16 64 52 2 2 - 8 40 8 9 10 Примечание 3 Наименование дисциплины и номера тем, которые должны быть изучены до данной Самостоятельная работа Материальнотехническое обеспечение* Контрольная работа Дифф. зачет Лаб. занятия 2 Групповые ззанятия 1 Наименование разделов и тем Количество часов по видам занятий Лекции № п.п. Всего часов (заочная форма обучения) 11 12 Физика, темы № 6,7,11 Высшая матем. темы № 4,5,6,7,9 К.Д.2.1- Физика, темы № 5,6,7,11 2.2 К.Д.1.1 К.Д.1.2 Физика, темы № 5,8,9,11,13; Высшая матем. темы № 4-7,9 Раздел 2. ЭЛЕКТРОНИКА 4. Полупроводниковые, электронные, приборы ионные К.Д.4.1- Физика, темы КД 4.2 № 5,6.7,11; Высшая матем. темы № 4-7,9 Всего по разделу 52 Дифференцированный зачет 4 Итого по курсу 144 2 2 - 8 40 4 6 2” 4 7 24 4 104 Стр. 7 из 30 Примечание.* 8” – занятия проводятся двумя преподавателями. Материально-техническое обеспечение (МТО): КД — компьютерная демонстрация; СТ — стенд. 4.3 Содержание учебной дисциплины «Электротехника и электроника» Раздел 1. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. Тема 1. Электрический ток. Постоянный электрический ток: получение и основные параметры. Электрическая цепь и ее элементы. Основные законы электрических цепей. Методы расчета электрических цепей постоянного тока. Соединение сопротивлений, источников тока. Тепловое действие электрического тока. Переменный электрический ток: получение и основные параметры. Электрическая цепь и ее элементы. Основные законы электрических цепей. Методы расчета электрических цепей синусоидального переменного тока. Трехфазные системы. Соединение обмоток генератора и приемников электроэнергии. Мощность трехфазной системы при равномерной нагрузке. Расчет трехфазных систем при соединении потребителей “звездой” и “треугольником”. Электромагнетизм и магнитные цепи. Электромагнитные расчеты в электрических цепях. Практическое занятие. Расчет электрических цепей постоянного тока. Групповое занятие. Электрические цепи синусоидального переменного тока. Практическое занятие. Расчет электрических цепей однофазного переменного тока. Групповое занятие. Методика расчета трехфазных цепей при соединении потребителей «звездой» и «треугольником» Практическое занятие. Расчет трехфазных цепей при соединении потребителей «звездой» и «треугольником» Самостоятельная работа. Эквивалентные преобразования в теории электрических цепей и их применение для расчета цепей. Расчет сложных электрических цепей методом уравнений Кирхгофа и методом контурных токов. Тепловое действие электрического тока. Синусоидальные токи и напряжения: основные понятия, определения и параметры. Формы представления синусоидальных электрических величин Применение операций с комплексными числами для расчета цепей переменного тока. Расчет однофазных цепей переменного тока. Трехфазные системы. 8 Стр. 8 из 30 Расчет трехфазных цепей переменного тока Электромагнетизм и магнитные цепи. Электромагнитные расчеты. Рекомендуемая литература: основная [1-2]; дополнительная [1-4,6]. Тема 2. Электрические измерения. Основы электрических измерений. Электроизмерительные приборы: устройство и принцип действия. Измерение основных параметров электрических цепей. Лабораторная работа № 1. «Исследование разветвленной цепи постоянного тока». Лабораторная работа № 2. Исследование цепей однофазного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений. Лабораторная работа № 3. Исследование цепей однофазного тока с параллельным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений. Лабораторная работа № 4. Исследование цепей трехфазного тока при включении потребителей звездой. Лабораторная работа №5. Исследование цепей трехфазного тока при включении потребителей треугольником. Самостоятельная работа. 1. Основные определения и классификация электроизмерительных приборов. 2. Погрешности измерений. 3. Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов. Рекомендуемая литература: основная [2]; дополнительная [1-5]. Тема 3. Типовое электротехническое оборудование. Трансформаторы переменного тока: назначение, классификация и принцип действия. Автотрансформаторы и измерительные трансформаторы. Трехфазные масляные трансформаторы. Элементы промышленной автоматики и управления: устройство, назначение, принцип работы, и область их применения. Электрические машины. Устройство и принцип действия асинхронных машин. Однофазные асинхронные двигатели: принцип действия, методика расчета параметров. Устройство и принцип действия синхронных машин. Назна- 9 Стр. 9 из 30 чение и принцип действия электроприводов. Режимы работы электрооборудования и расчет их основных параметров. Групповое занятие. Трансформаторы переменного тока. Лабораторная работа № 6. Исследование режимов работы однофазного трансформатора. Групповое занятие. Элементы промышленной автоматики и их применение. Групповое занятие. Асинхронные двигатели. Самостоятельная работа. 1. Вращающееся магнитное поле и его практическое применение. 2. Устройство и принцип работы синхронных машин. 3. Назначение и принцип работы электроприводов, режимы их работы. 4. Измерительные трансформаторы. Рекомендуемая литература: основная [1-2]; дополнительная [1-4]. Раздел 2. ЭЛЕКТРОНИКА Тема 4. Полупроводниковые, электронные, ионные приборы. Полупроводниковые приборы. Классификация полупроводниковых приборов. Устройство, принцип работы и основные характеристики полупроводниковых диодов, тиристоров, биполярных и полевых транзисторов. Области применения и система обозначения полупроводниковых приборов. Основы промышленной электроники. Ионные приборы. Фотоэлектрические приборы. Классификация, общая характеристика и система обозначений фотоэлектрических приборов. Основные параметры фоторезисторов, фотодиодов, газоразрядных приемников ультрафиолетового излучения. Область применения фотоэлектрических приборов. Индикаторные приборы. Классификация, общая характеристика и система обозначений индикаторных приборов. Основные параметры газоразрядных, полупроводниковых и жидкокристаллических приборов. Классификация электронных усилителей. Транзисторный усилитель. Схемы, режим работы и основные параметры усилителей. Области применения усилителей. Классификация электронных генераторов. Условия самовозбуждения автогенераторов. Стабилизация частоты в автогенераторах. Области применения генераторов. Импульсные устройства. Линейные цепи. Назначение и принцип работы мультивибратора и триггера на транзисторах. Область их применения. Классификация источников электропитания для электронных схем. Выпрямители и сглаживающие фильтры источников постоянного тока. Стабилизаторы постоянного тока. Групповое занятие. Транзисторы и тиристоры 10 Стр. 10 из 30 Лабораторная работа № 7. Исследование полупроводниковых диодов и биполярных транзисторов. Лабораторная работа № 8. Исследование усилителя на биполярном транзисторе. Групповое занятие. Линейные цепи. Лабораторная работа № 9. Исследование интегрирующей и дифференцирующей цепей. Групповое занятие. Электронные генераторы. Лабораторная работа № 10. Исследование генератора гармонических колебаний. Групповое занятие. Импульсные устройства. Групповое занятие. Элементы блоков электрического питания. Лабораторная работа № 11. Исследование выпрямителя, сглаживающего фильтра и параметрического стабилизатора напряжения. Самостоятельная работа. Классификация и система обозначений полупроводниковых диодов. Полупроводниковые резисторы. Классификация и система обозначений транзисторов и тиристоров. Индикаторные и фотоэлектрические приборы. Классификация электронных усилителей. Стабилизация частоты электронных генераторов. Логические элементы. Триггеры. Цифровые интегральные микросхемы. Аналоговые интегральные микросхемы. Устройство и принцип работы компенсационного стабилизатора напряжения. Устройство и принцип работы электронных преобразователей напряжения. Устройство и принцип работы электронного реле. Рекомендуемая литература: основная [2]; дополнительная [1,3]. 4.4 Разделы учебной дисциплины «Электротехника и электроника» и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами ОБЕСПЕЧИВАЕМЫЕ (ПОСЛЕДУЮЩИЕ) ДИСЦИПЛИНЫ ТЕМЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Электротехника и электроника» Тема 1. Электрический ток. «Безопасность жизнедеятельности»; «Пожарная, спасательная техника и базовые машины»; «Пожарная безопасность электроустановок». 11 Стр. 11 из 30 «Пожарная безопасность электроуста- Тема 2. Электрические измерения. новок»; «Безопасность жизнедеятельности»; «Пожарная, спасательная техника и базовые машины». «Безопасность жизнедеятельности»; «Пожарная, спасательная техника и баТема 3. Типовое электротехническое зовые машины»; оборудование. «Пожарная безопасность электроустановок». «Безопасность жизнедеятельности»; Тема 4. Полупроводниковые, элек«Пожарная, спасательная техника и батронные, ионные приборы. зовые машины»; «Пожарная безопасность электроустановок». 12 Стр. 12 из 30 5. Методические рекомендации по организации изучения учебной дисциплины «Электротехника и электроника» 5.1 Образовательные технологии Организация занятий по дисциплине возможна как по обычной технологии по видам работ (лекции, групповые занятия, практические занятия, лабораторный практикум, текущий контроль) по расписанию, так и по технологии группового модульного обучения при планировании проведения всех видов работ (аудиторных занятий и самостоятельной работы по дисциплине) в автоматизированной аудитории с проекционным оборудованием и компьютерами, плюс 28 часов в лаборатории для проведения лабораторных работ на ПЭВМ и натурных стендах. Для этого на кафедре: Лекционные занятия проводятся в поточной аудитории с применением мультимедийного проектора в виде учебной презентации. Учебные материалы предъявляются обучающимся для ознакомления и изучения, основные моменты лекционных занятий конспектируются. Отдельные темы предлагаются для самостоятельного изучения с обязательным составлением конспекта (контролируется). Групповые занятия проводятся в компьютерном классе (аудитория 306а) с использованием с применением мультимедийного проектора в виде комплекта презентаций и с использованием прикладного программного обеспечения (математические пакеты и пакет имитационного моделирования). Практические занятия проводятся в компьютерном классе (аудитория 306а) с использованием прикладного программного обеспечения (математические пакеты и пакет имитационного моделирования). Лабораторные занятия проводятся в специализированной лаборатории (аудитория 306а). При выполнении виртуальных лабораторных работ используются специализированные компьютерные пакеты бригадой обучающихся из 2–3 человек. Самостоятельная работа по дисциплине включает: 13 Стр. 13 из 30 самоподготовку к учебным занятиям по конспектам, учебной литературе и с помощью электронных ресурсов (контролируются конспекты, черновики, таблицы для занесения экспериментальных данных и др.); оформление отчетов по результатам лабораторных работ (с выполнением необходимых расчетов и графических построений); подготовку к контрольным работам (самостоятельное выполнение контрольных заданий, решение типовых задач); подготовку к коллоквиумам (изучение учебных тем); выполнение, оформление и защита результатов расчетно-графических работ. Аудиторные занятия учебного курса «Электротехника и электроника» для очной формы обучения составляют 72 часа, из них лекции – 8 часов (11,1 %), групповых занятий – 22 часа (30,5%), практических занятий – 10 часов (13,9%), лабораторных работ – 28 часов (38,9%), дифференцированный зачет – 4 часа (5,6 %). 5.2 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы обучающихся Примерный перечень вопросов для зачета 1. Электрическая цепь и ее элементы: определение тока, сопротивления, проводимости, ветви, узла, контура, схемы, аналитические соотношения. 2. Основные законы электрического тока (законы Ома, Кирхгофа, ДжоуляЛенца). 3. Соединения сопротивлений: электрические схемы, вывод аналитических соотношений, влияние температуры нагрева медного проводника на его сопротивление. 4. Соединения источников постоянного тока: электрические схемы, вывод аналитических соотношений. 14 Стр. 14 из 30 5. Электромагнетизм: магнитная индукция, петля гистерезиса, способы получения индукционных ЭДС. 6. Получение и основные параметры однофазного переменного тока, линейная и векторная диаграммы, аналитические соотношения. 7. Свойства цепей переменного тока с чисто активным сопротивлением: электрическая схема, вывод аналитических соотношений, графическое представление, практические примеры. 8. Свойства цепей переменного тока с индуктивностью: электрическая схема, вывод аналитических соотношений, графическое представление, практические примеры. 9. Свойства цепей переменного тока с емкостью: электрическая схема, вывод аналитических соотношений, графическое представление, практические примеры. 10. Свойства цепей переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности: электрическая схема, вывод аналитических соотношений, графическое представление, практические примеры. 11. Свойства цепей переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и емкости: электрическая схема, вывод аналитических соотношений, графическое представление, практические примеры. 12. Свойства цепей переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости: электрическая схема, вывод аналитических соотношений, графическое представление, практические примеры. 13. Свойства цепей переменного тока с параллельным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости: электрическая схема, вывод аналитических соотношений, графическое представление, практические примеры. 14. Трехфазный переменный ток: получение, основные параметры, графическое представление, преимущество трехфазного тока перед однофазным. 15 Стр. 15 из 30 15. Соединение обмоток генератора и потребителей “звездой”: электрическая схема, аналитические соотношения, векторная диаграмма напряжений и токов, роль нулевого провода. 16. Соединение потребителей “звездой” при равномерной и неравномерной нагрузке фаз, при обрыве одного линейного провода, включенном и выключенным нулевым проводом. 17. Соединение потребителей “звездой” при равномерной нагрузке фаз и одной закороченной фазе, чем вызвано повышение значения Cos φ. 18. Соединение обмоток генератора и потребителей “треугольником”, электрическая схема, аналитические соотношения, векторная диаграмма напряжений и токов. 19. Соединение потребителей “треугольником”, при коротком замыкании фазы, обрыве одной из фаз, обрыве одного из линейных проводов. 20. Электроизмерительные приборы: условные обозначения на шкалах, погрешности, класс точности, классификация. 21. Устройство, принцип действия и область применения приборов электромагнитной и приборов магнитоэлектрической системы, достоинства и недостатки. 22. Измерение постоянного тока, расширение пределов измерения амперметров постоянного тока: электрическая схема, вывод коэффициента шунтирования. 23. Измерение напряжения, расширение пределов измерения вольтметров постоянного тока: электрическая схема, вывод аналитических соотношений. 24. Измерение сопротивления методами вольтметра и амперметра: электрическая схема, вывод аналитических соотношений. 25. Измерение сопротивления методами омметра и мостовой схемы: электрическая схема, аналитические соотношения. 26. Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока при равномерной и неравномерной нагрузке фаз, с нулевым и без нулевого провода. 16 Стр. 16 из 30 27. Назначение, устройство и принцип действия трансформаторов на холостом ходу. 28. Назначение, устройство и принцип действия трансформаторов при работе под нагрузкой, КПД трансформатора. 29. Устройство и принцип действия автотрансформаторов и трехфазных масляных трансформаторов, достоинства и недостатки, пожарная опасность. 30. Электрическая схема, принцип действия, основные параметры измерительных трансформаторов тока и напряжения. 31. Нарисовать схему и объяснить в чем состоит пожарная опасность явления резонанса токов. 32. Нарисовать схему и доказать, что при соединении потребителей звездой и равномерной нагрузки линейное напряжение в 3 раза больше фазного с помощью векторных диаграмм. 33. Нарисовать схему и объяснить, как изменится накал лампы в цепи переменного тока, если последовательно ей включить катушку индуктивности, а потом еще и конденсатор, пожарная опасность резонанса напряжений. 34. Нарисуйте схему, определите величину и фазу тока в цепи при параллельном подключении сопротивлений z 1 4 j5 и z 2 2 j7 на напряжение 127В. 35. Нарисуйте схему и определите активную, реактивную и полную мощность в цепи последовательным включением сопротивлений Z1 = 2 – j3 и Z2 = 3 +jи на напряжение 220В. 36. Нарисуйте схему и определите активную, реактивную и полную мощ- ность в цепи с параллельным включением сопротивлений Z1 = 3 + j4 и Z2 = 2 – j2 на напряжение 220В. 37. Нарисовать схему и определить ток и cos нагрузки однофазной цепи переменного тока 220 В, если в нее параллельно включены сопротивления Z1 = 7 – j2 и Z2 = 3 + j5. 17 Стр. 17 из 30 38. Нарисовать схему, определить индуктивность катушки L, если ее индуктивное сопротивление XL при включении в цепь переменного тока частотой 50Гц равно 8Ом. 39. Нарисовать схему, определить емкость конденсатора, если он обеспечивает емкостное сопротивление при включении в цепь переменного тока 5А, напряжением 127В, частотой 50Гц. 40. Нарисовать схему и определить какую силу тока показывает амперметр, рассчитанный на 5А, но включенный в цепь через трансформатор тока с числом витков первичной обмотки равной 5 и вторичной равной 15, если стрелка его отклонилась на 60 делений шкалы, имеющей всего 100 делений. 41. Нарисовать схему и определить какое напряжение показывает вольтметр, рассчитанный на 100В, но включенный через трансформатор напряжения с числом витков первичной обмотки равной 1000 и вторичной равной 100, если стрелка его отклонилась на 40 делений шкалы, имеющей всего 100 делений. 42. Нарисовать схему и определить величину фазных и линейных токов трехфазной цепи, соединенной треугольником, при равномерной нагрузке Z1 = Z2 = Z3 = 2 + j3 и U = 220B 43. Нарисовать схему и определить, какое добавочное сопротивление надо включить последовательно вольтметру, чтобы расширить его пределы измерения в 2 раза. 44. Назначение, состав, принцип действия, режимы работы электроприводов, практические примеры. 45. Устройство и принцип действия однофазных и двухфазных асинхронных двигателей. 46. Устройство и принцип действия трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. 47. Устройство и принцип действия трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором. 48. Скольжение, сопротивление, КПД, Cos φ, механическая характеристика асинхронного двигателя. 18 Стр. 18 из 30 49. Определите номинальный момент трехфазного асинхронного двигателя, имеющего Мmaх= 24 Нм, Sкр= 11%, номинальную скорость вращения ротора n2 = 1440 об/мин и скорость изменения магнитного поля статора n1 = 1500 об/мин. 50. Определите полезный момент М2, развиваемый трехфазным асинхронным двигателем на валу при потребляемой двигателем мощности Р 1 = 3,0 кВт, η = 0,78, скорости вращения ротора n2= 1425 об/мин. 51. Определите частоту тока в роторе f2 трехфазного асинхронного двигателя, включенного в сеть переменного тока частотой f1 = 50Гц, если он имеет скорость вращения n2 = 2835 об/мин при скорости изменения магнитного поля статора n1 = 3000 об/мин. 52. Определите номинальную скорость вращения ротора асинхронного двигателя, рассчитанного для работы в сети с f1 = 50Гц и имеющего р = 2 и SH = 4% 53. Определите, как изменится в процентах вращающий момент трехфазного асинхронного двигателя при снижении напряжения сети на 10% . 54. Электропроводность полупроводников. Физические процессы в р-n переходе. 55. Назначение, классификация, устройство, принцип работы полупроводникового диода. 56. Характеристики и параметры полупроводниковых диодов. 57. Назначение, классификация, устройство, принцип работы и область применения полупроводниковых биполярных транзисторов. 58. Входные и выходные характеристики и параметры биполярного транзистора. 59. Схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором, характеристики усиления и связь между ними. 60. Связь выходной характеристики и коэффициента усиления по току по схеме с общим эмиттером биполярного транзистора. 19 Стр. 19 из 30 61. Назначение, классификация, устройство, принцип работы и область применения полупроводниковых полевых транзисторов. 62. Назначение, классификация, устройство, принцип работы и область применения тиристоров. 63. Условные обозначения и классификация полупроводниковых приборов. 64. Назначение, классификация, устройство, принцип работы фотоэлектрических приборов. 65. Назначение, устройство, принцип работы LC электронных генераторов гармонических электрических сигналов. 66. Назначение, классификация, устройство, принцип работы знаковых газоразрядных индикаторных приборов. 67. Назначение, классификация, устройство, принцип работы знаковых электровакуумных индикаторных приборов. 68. Назначение, классификация, устройство, принцип работы жидкокристаллических индикаторных приборов. 69. Назначение, классификация, устройство, принцип работы точечных светодиодов. 70. Параметры импульсных сигналов. 71. Дифференцирующая цепь. Условия дифференцирования электрического импульса. 72. Интегрирующая цепь. Условия интегрирования электрического импульса. 73. Классификация, характеристики и области применения электронных усилителей. 74. Назначение, устройство, принцип работы электронных усилителей электрических сигналов. 75. Амплитудно-частотная характеристика и полоса пропускания электронного усилителя. 20 Стр. 20 из 30 76. Транзисторный усилительный каскад по схеме с общим эммитером (режим А). 77. Транзисторный усилительный каскад по схеме с общим эммитером (режим В). 78. Температурная стабилизация усилительного каскада с общим эммитером. 79. Назначение, устройство, принцип работы RC электронных генераторов гармонических электрических сигналов. 80. Кварцевая стабилизация частоты: достоинства, недостатки, способы реализации. 81. Назначение, устройство и принцип работы электронного ключа. 82. Назначение, устройство и принципы работы логических схем И-НЕ и ИЛИ-НЕ. 83. Назначение, устройство и принцип работы автоколебательного мультивибратора на транзисторах. 84. Назначение, устройство и принцип работы ждущего мультивибратора на транзисторах. 85. Назначение, устройство и принцип работы симметричного триггера на транзисторах. 86. Назначение, принципиальная схема, принцип работы и область применения однополупериодного выпрямителя. 87. Назначение, принципиальная схема, принцип работы и область применения двухполупериодного выпрямителя. 88. Назначение, устройство и принцип работы сглаживающих фильтров. 89. Является ли цепь из резистора 120 кОм и конденсатора емкостью 100 пФ интегрирующей для импульса длительностью 100 мксек.? 90. Определить, какова должна быть активное сопротивление схемы, чтобы добротность колебательного контура была равна 15 на частоте 30 МГц при емкости конденсатора 30 пФ. 21 Стр. 21 из 30 91. Каково должно быть сопротивление резистора интегрирующей цепи при емкости конденсатора 120 пФ и длительности импульса 10 мксек.? 92. Определить длительность импульса ждущего мультивибратора, если емкость конденсатора равна 3100пф, сопротивление резистора 150кОм 93. Определить коэффициент усиления транзистора по току по схеме с общим эмиттером. Данные взять у преподавателя. 94. Какова должна быть емкость конденсатора интегрирующей цепи при сопротивлении резистора 1,4 МОм и длительности импульса 30 мксек.? 95. Определить статическое сопротивление полупроводникового диода. Данные взять у экзаменатора. 96. Является ли цепь из резистора 120 кОм и конденсатора емкостью 100 пФ дифференцирующей для импульса с передним фронтом в 1 мксек.? 97. Определить собственную частоту резонансного контура, если индуктивность катушки равна 10 мГн, а емкость конденсатора равна 50 пФ. 98. Какова должна быть емкость конденсатора дифференцирующей цепи при сопротивлении резистора 90 кОм для импульса с передним фронтом 2 мксек? 99. Определить необходимую емкость конденсатора, чтобы собственная частота колебательного контура была равна 5 МГц, если индуктивность катушки равна 10 мкГн. 100. Определить достаточную индуктивность колебательного контура, если емкость конденсатора равна 500 пФ, а волновое сопротивление 400 Ом. 101. Определить величину добротности колебательного контура, если индуктивность катушки равна 9 мкГн, емкость конденсатора равна 1200 пФ, а активное сопротивление схемы равно 11 Ом. 102. Определить входное сопротивление транзистора. Данные взять у преподавателя. 103. Определить необходимую индуктивность катушки, чтобы собственная частота колебательного контура была равна 700 кГц, если емкость конденсатора равна 120 пФ. 22 Стр. 22 из 30 104. Каково должно быть сопротивление резистора дифференцирующей цепи при емкости конденсатора 80 пФ для импульса с передним фронтом 1 мксек.? 105. Определить величину волнового сопротивления цепи, если ее индуктивность равна 30 мГн, а емкость 130 пФ. 23 Стр. 23 из 30 6. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины «Электротехника и электроника» а) Основная литература: 1. Коровкин Н.В., Селина Е.Е., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники: Сборник задач. – СПб.: Питер, 2004. – 512с. 2. Григораш О.В. Электротехника и электроника: Учебник для вузов/О.В. Григораш, Г.А. Султанов, Д.А. Нормов. – Ростов н/Д: Феникс, Краснодар: Неоглори, 2008. – 462с. б) Дополнительная литература: 1. Немцов М.В. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. – М.Издательство МЭИ, 2003. – 616с. 2. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 3. – 4-е изд./К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, М.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб.:Питер, 2003. – 377с. 3. Касаткин А.С. Электротехника: Учеб. для вузов/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов. – 8-е изд., испр. – М. Издательский центр “Академия”, 2003. – 544с. 4. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – М.: РадиоСофт, 2000. 383 с. 5. Электротехника и пожарная безопасность электроустановок: Лабораторный практикум / М.Д. Маслаков. СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2003. - 52с. 6. Байбаков М.Н., Скрипник И.Л. Электротехника и электроника: Задания и методические рекомендации по выполнению контрольной работы для слушателей заочного обучения по направлению подготовки 280705.65 – «Пожарная безопасность» / Под общей ред. В.С. Артамонова – СПб: СанктПетербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2012. – 46 с. в) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы: 24 Стр. 24 из 30 Сотрудниками кафедры приобретены и разработаны вычислительные и логические компьютерные программы, а также компьютерные демонстрации по всем темам учебного курса. В локальной сети создан сайт, предоставляющий обучающимся возможность ознакомиться с нормативным и дидактическими материалами методического сопровождения учебного курса «Электротехники и электроники». 7. Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины «Электротехника и электроника» Для материально-технического обеспечения дисциплины используются: учебно - лабораторное помещение, компьютерный класс (проведение групповых, практических и лабораторных работ). Материально-техническими средствами обучения дисциплины являются: 1. Технические средства обучения (мультимедийный проектор, видеомагнитофон, графопроектор, ПЭВМ, видеофильмы, интерактивная доска). 2. Лабораторное оборудование. 3. Наглядные пособия, иллюстрированные стенды. 4. Учебный компьютерный курс «Электротехника». Электрические цепи постоянного тока 1) Электрическая цепь и ее элементы. 2) Основные понятия и определения для электрической цепи. 3) Основные законы цепей постоянного тока. 4) Источник ЭДС и источник тока в электрических цепях. 5) Режимы работы электрической цепи. 6) Расчет электрических цепей с использованием законов Ома и Кирхгофа. 7) Основные методы расчета сложных электрических цепей. Однофазные электрические цепи переменного тока 8) Способы представления синусоидальных токов, напряжений, ЭДС. 9) Действующее значение переменного тока и напряжения. 10) Элементы электрической цепи синусоидального тока. 25 Стр. 25 из 30 11) Основные свойства простейших цепей переменного тока. 12) Сопротивления в цепи переменного тока. 13) Мощности в цепях переменного тока. 14) Цепь с последовательным соединением элементов. 15) Цепь с параллельным соединением элементов. 16) Повышение коэффициента мощности в электрической цепи. 17) Комплексный (символический) метод расчета цепей синусоидального тока. Трехфазные электрические цепи 18) Соединение фаз генератора и приемника звездой. 19) Соединение фаз генератора и приемника треугольником. 20) Мощность трехфазной цепи, ее расчет и измерение. Магнитные и нелинейные цепи 21) Магнитное поле и его параметры. 22) Магнитные цепи. 23) Закон полного тока. 24) Закон Ома для магнитной цепи. Линейные и нелинейные магнитные сопротивления. 25) Ферромагнитные материалы и их свойства. 26) Расчет неразветвленной магнитной цепи. 27) Потери в сердечнике. Измерения в электротехнике 28) Понятия и определения. 29) Погрешности средств измерений. 30) Электроизмерительные приборы. 31) Шкала стрелочного измерительного прибора. 32) Расширение пределов измерения СИ электрических величин. Трансформаторы 33) Назначение и области применения. 34) Принцип действия трансформатора. 26 Стр. 26 из 30 35) Устройство трансформаторов. 36) Идеализированный трансформатор. 37) Намагничивающий ток и ток холостого хода. 38) Опыт холостого хода. 39) Опыт короткого замыкания. Асинхронные машины 40) История создания и область применения асинхронных двигателей 41) Устройство трёхфазной асинхронной машины 42) Получение вращающегося магнитного поля 43) Режимы работы трёхфазной асинхронной машины 44) Процессы в асинхронной машине 45) Электромагнитный момент асинхронной машины 46) Зависимость электромагнитного момента от скольжения 47) Механическая характеристика асинхронного двигателя 48) Совместная работа асинхронного двигателя с нагрузкой на валу 49) Пуск в ход асинхронного двигателя 50) Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. 51) Тормозные режимы асинхронных машин. 52) Коэффициент мощности асинхронного двигателя и его зависимость от нагрузки на валу. 5. Современные виртуальные работы, разработанные с использованием программного продукта Electronics Workbench, что обеспечивает: исследование разветвленной цепи постоянного тока; исследование цепей однофазного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений; исследование цепей однофазного тока с параллельным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений; исследование цепей трехфазного тока при включении потребителей звездой; 27 Стр. 27 из 30 исследование цепей трехфазного тока при включении потребителей треугольником; исследование режимов работы однофазного трансформатора; исследование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором; исследование полупроводниковых диодов и биполярных транзи- сторов; исследование усилителя на биполярном транзисторе; исследование интегрирующей и дифференцирующей цепей; исследование генератора гармонических колебаний; исследование блоков электрического питания. 6. Стенды: 1) Эквивалентные преобразования электрических схем. 2) Основные законы электрических цепей: - законы Кирхгофа; - закон Джоуля – Ленца; - законы Ома. 3) Асинхронные двигатели: - с короткозамкнутым ротором; - с фазным ротором; - соединение обмотки статора звездой и треугольником. 4) Трехфазные цепи в симметричном режиме работы: - соединение обмоток генератора «звездой»; - соединение обмоток генератора «треугольником». 5) Измерение сопротивления изоляции. 6) Исследование аппаратов защиты. 7) Электрические машины и электропривод. 8) Защита заземлением и занулением. 28 Стр. 28 из 30 Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 280705 «По- жарная безопасность», квалификация (степень) «специалист». Авторы: Палицын А.Б., Байбаков М.Н. Рецензенты: Ивахнюк Г.К. доктор химических наук, профессор (СПб Государственный технологический институт); Родионов В.А. кандидат технических наук, доцент (Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России) Программа одобрена на заседании Ученого совета СПб УГПС МЧС России от «___»__________20___года, протокол № ___ Палицын Алексей Борисович, кандидат технических наук, доцент; Байбаков Михаил Николаевич, кандидат технических наук Под общей редакцией кандидата педагогических наук, профессора О.М. Латышева ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Рабочая программа ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 280705.65 – Пожарная безопасность, КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) «СПЕЦИАЛИСТ» (набор 2013 г.) 29 Стр. 29 из 30 ___________________________________________________________________ Подписано в печать 20__ Печать офсетная. Объем 2,0 п. л. Формат 6084 1/16 Тираж 100 экз _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Отпечатано в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России 196105, Санкт-Петербург, Московский пр., 149 30 Стр. 30 из 30
