Электротехника и электроника - Алтайский государственный

Алтайский государственный технический университет им. И.И.
Ползунова
Памятка
для студентов группы ПКМ-ХХ по изучению дисциплины
«Электротехника и электроника» (7 семестр)
Составил
Утверждаю
Профессор каф ОЭ
Зав. кафедрой
Коротких В.М.
«___» _________ 2010 года
Халина Т.М.
«___» _________ 2010 года
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Направление подготовки дипломированного специалиста
651700 Материаловедение, технологии материалов и покрытий
ОПД.Ф.03
ОПД.Ф.03.01
Электротехника и электроника
272
Общая электротехника и электроника
Электрические и магнитные цепи; основные определения,
топологические параметры и методы расчета электрических цепей;
анализ и расчет линейных цепей переменного тока; анализ и расчет
электрических цепей с нелинейными элементами; анализ и расчет
магнитных цепей; электромагнитные устройства и электрические
машины; электромагнитные устройства; трансформаторы; машины
постоянного тока (МПТ); асинхронные машины; синхронные
машины; основы электроники и электрические измерения;
элементная база современных электронных устройств; источники
вторичного электропитания; усилители электрических сигналов;
импульсные и автогенераторные устройства; основы цифровой
электроники;
микропроцессорные средства;
электрические
измерения и приборы.
1. Содержание дисциплины
Общий объём дисциплины в 7-м семестре 85 часов: лекции -17 часов, лабораторные
занятия - 17 часов, СРС - 51 час, расчётное задание, зачёт.
Модуль 1
Тема 1. Электрические цепи постоянного тока
Электротехнические величины и их единицы. Понятия электрической цепи, ее
элементы и параметры. Линейные и нелинейные элементы и цепи. Графические методы
расчета нелинейных электрических и магнитных цепей.
Источники энергии (питания), их параметры и внешние характеристики; источники
напряжения и тока в электрических цепях. Схемы замещения электрических и магнитных
цепей.
Понятие постоянного тока, элементы цепей постоянного тока, разветвленные и не
разветвленные цепи. Анализ и расчет цепей методом непосредственного применения
законов Ома, Кирхгофа и Джоуля-Ленца. Потенциальные диаграммы. (2 часа) [1-9]
Тема 2. Переменный ток
Понятие переменного (синусоидального) тока, его параметры. Представление
переменного тока в аналитической и графической формах. Элементы цепей переменного
тока: источники Э.Д.С. (питания), резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, их
параметры и характеристики. Условные графические изображения элементов и схемы
замещения. Векторное и комплексное представление синусоидального переменного тока и
параметров его цепей. (2 часа) [1-9]
Тема 3. Однофазные электрические цепи переменного тока
Уравнение электрического состояния для неразветвленной и разветвленной цепей.
Параметры пассивного двухполюсника, комплексные сопротивление и проводимость,
векторные диаграммы и треугольники сопротивлений и проводимостей. Фазовые
отношения в цепях. Резонанс напряжений и токов, условия его возникновения и
практическое значение.
Энергия и мощность в цепях переменного тока, выражение мощности в комплексной
форме, полная, активная и реактивная мощности, треугольник мощностей, коэффициент
мощности, его значение и способы повышения. (2 часа) [1-9]
Модуль 2
Тема 4. Трехфазные электрические цепи переменного тока
Трехфазная система Э.Д.С., простейший трехфазный генератор. Основные способы
соединения (схемы) элементов в трехфазных цепях. Линейные и фазные токи и
напряжения, векторные диаграммы. Симметричные и несимметричные трехфазные цепи.
Расчет мощности (активной, реактивной, полной) в трехфазной цепи. (2 часа) [1-9]
Тема 5. Магнитные цепи
Магнитные цепи. Электромагнитные устройства и их применение,
ферромагнитные материалы и их характеристики. Магнитные цепи постоянных
магнитных потоков. Применение законов полного тока для анализа магнитных цепей.
Магнитные цепи с воздушным зазором в магнитопроводе. Схемы замещения
магнитных цепей. Аналогия методов анализа электрических и магнитных цепей. (2
часа) [1-9]
Тема 6. Трансформаторы
Магнитные цепи переменных потоков. Особенности электромагнитных процессов в
катушке с магнитопроводом. Магнитные потери.
Виды электромагнитных устройств постоянного и переменного токов, применяемых
в технике.
Назначение и области применения трансформаторов. Однофазный трансформатор,
устройство и принцип действия. Уравнения электрического и магнитного состояний
трансформатора. Идеальный, реальный и приведенный трансформаторы, векторная
диаграмма и схема замещения. Режимы работы трансформатора, потери энергии и к.п.д.
Трехфазный трансформатор, устройство, принцип действия и область применения.
Автотрансформатор. (2 часа) [1-9]
Тема 7. Электрические машины
Понятие электрической машины, виды машин и области применения.
Электрические машины постоянного тока: принцип действия и устройство, режимы
работы генератора и двигателя, способы возбуждения магнитного поля, потери энергии и
к.п.д.
Электрические машины переменного тока, их виды и области применения.
Асинхронные трехфазные машины, устройство и принцип действия, режимы работы
и скольжения. Уравнение электрического состояния обмоток статора и ротора, схемы
замещения. Однофазные асинхронные двигатели, устройство, свойства, механические
характеристики, область применения.
Синхронные машины, области применения, устройство и принцип действия
трехфазной синхронной машины, режимы работы генератора и двигателя. Магнитное
поле синхронной машины. Уравнение электрического состояния обмоток статора, схемы
замещения, векторные диаграммы.
Синхронный двигатель, пуск, механическая характеристика, влияние силы тока
возбуждения на коэффициент мощности. (2 часа) [1-9]
Модуль 3
Тема 8. Основные понятия и элементная база современной электроники
Принципы действия, устройство, основные характеристики и области применения
электронных элементов. Элементная база современной электроники: резисторы,
конденсаторы полупроводниковые диоды, транзисторы (биполярные и полевые),
тиристоры, оптополупроводники, интегральные микросхемы. Аналоговая схемотехника
на основе операционных усилителей (ОУ). Выпрямители. (2 часа) [1, 2, 4, 5, 8, 10].
Тема 9. Цифровая электроника
Цифровые элементы электронных устройств. Цифровое представление
аналогового сигнала. Логические элементы и цифровые элементы на их основе:
мультивибраторы, триггеры, коммутаторы, мультиплексоры и т.д. Архитектура
современной ЭВМ.
Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, их назначение,
конструкция и область применения. (1 часа) [1, 2, 4, 5, 8, 10].
Самостоятельная работа студентов (51 час)
Работа 1. Расчётное задание, состоящее из пяти разделов «приложения Б»
настоящего стандарта и выполняется в сроки указанные в графике учебной работы
студентов с использованием учебно-методических материалов по пункту п. 4.1.4
настоящего стандарта. Объем 14 часов [1 – 24].
Работа 2. Самостоятельное изучение отдельных вопросов по темам дисциплины.
Объем 15 часов [1 – 5].
Тема 1. Сопротивление и удельное сопротивление провода. Тепловое действие тока.
Расчёт проводов. Короткие замыкания и тепловая защита (2 часа).
Тема 2. Электроизмерительные приборы и измерения. Электрические измерения
неэлектрических величин (2 часа).
Тема 3. Электрическое поле. Диэлектрики. Диэлектрическая проницаемость.
Электрические свойства изоляционных материалов (2 часа).
Тема 4.
Магнитное поле. Ферромагнетики. Магнитная проницаемость.
Ферромагнитные свойства. Магнитные цепи. Основные законы. Расчёт (2 часа).
Тема 5. Расчёт комплексных значений токов и мощностей в однофазных и
трехфазных цепях. Резонансы токов и напряжений. Сопротивления и токи при
резонансах. Несинусоидальные токи и их представление в виде ряда Фурье.
Электрические фильтры (2 часа).
Тема 6.
Электрические аппараты. Контакторы, электромагнитное реле,
электротепловое реле, реле максимального тока, автоматические выключатели,
магнитные пускатели (устройство, принцип действия, применение). Бесконтактные
устройства и системы управления электрическими цепями (2 часа).
Тема 7. Электрические машины, электропривод (дополнительный материал к лекциям
3 часа).
Работа 3. Подготовка к проведению, оформлению отчётов и защите лабораторных
работ, объем 12 часов [13 – 24].
Работа 4. Подготовка к текущему контролю знаний, к контрольным опросам. Работа
проводиться систематически в соответствии с графиком учебной работы студентов с
использованием учебно-методических материалов по пункту п. 4.1.4 настоящего
стандарта, 10 часов.
Учебно-методические материалы по дисциплине
Основная литература
1. Касаткин А. С., Немцов М. В. Электротехника. Учебник для вузов. – 7-е изд.,
обновленное и расширенное. – М.: Изд. центр «Академия», 2003. – 544 с. – 20 экз.
2. Электротехника и электроника. Учебное пособие для вузов / Под ред. В. В.
Кононенко. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2004. – 725 с. – 10 экз.
3* Мещеряков, Ю. Г. Теоретические основы электротехники: Учеб. пособие для
неэлектрических спец. вузов: Алт. Гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во
АлтГТУ, 2006. – 137 с. – 200 экз.
4* Мещеряков Ю. Г. Электроника: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. вузов:
Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. – Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2006. – 135 с. – 200
экз.
5. Рекус Г. Г. Сборник задач и упражнений по электротехнике и основам
электроники: Учеб. пособие для неэлектротехнических специальностей вузов. – 2-е изд. –
М.: Высш. шк., 2002. – 416 с. – 20 экз.
6. Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб.
пособие для вузов. – 4-е изд. стереотип. – М.: Высш. шк., 2005. – 255 с. – 25 экз.
Дополнительная литература
7. Паначевный Б. И. Курс электротехники: Учебник для студентов механических
специальностей вузов. – Харьков: Торгсинг, Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. – 288 с. – 5
экз.
8. Рекус Г. Г. Электрооборудование производств: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк.,
2005. – 709 с. (для студ. неэлектротехн. спец., электрическая часть дипл. проектов)
9. И. И. Алиев. Справочник по электротехнике: серия «Справочники». – 4-е изд. –
Ростов н/Д: Феникс, 2003. – 480 с.
10. В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. для
вузов, 3-е изд. – М.: Высш. шк., 2004. – 790 с.
11. Атамалян, Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин. – 3-е изд.,
перераб. – М.: Дрофа, 2005. – 415 с.
12. Рекус Г. Г. Основы электротехники и электроники в задачах с решениями: Учеб.
пособие. – М.: Высш. шк., 2005. – 343 с.
Учебно-методические материалы и пособия
13* Мещеряков Ю. Г., Коротких В. М., Тищенко А. И., Суворова Г. П. Методические
указания к лабораторным работам по электротехнике и электронике. Изд. 2-е. / Алт. гос.
техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. – 75 с. – 50 экз.
14* Мещеряков Ю. Г., Киселев Г. А., Квашнин Ю. А., Полюшкин В. В., Суворова Г.
П. Электрические машины и аппараты: Методические указания к лабораторным работам
по электротехнике / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ,
2004. – 46 с. – 50 экз.
15* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина, М. В. Халин, Г. П. Суворова.
Учебно-методические материалы к лабораторным работам по электротехнике и
электронике (измерительные приборы, электрические цепи постоянного тока). / Алт. гос.
техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 60 с. – 50 экз.
16* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина, М. В. Халин, Г. П. Суворова.
Учебно-методические материалы к лабораторным работам по электротехнике и
электронике (электрические цепи переменного тока). / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И.
Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 77 с. – 50 экз.
17* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина, Г. П. Суворова. Учебнометодические материалы к лабораторным работам по электротехнике и электронике
(магнитные цепи). / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ,
2010. – 47 с. – 50 экз.
18* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина, М. В. Халин, Г. П. Суворова.
Учебно-методические материалы к лабораторным работам по электротехнике и
электронике (машины постоянного тока). / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. –
Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 36 с. – 50 экз.
19* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина, М. В. Халин, Г. П. Суворова.
Учебно-методические материалы к лабораторным работам по электротехнике и
электронике (электрические машины и аппараты). / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И.
Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 74 с. – 50 экз.
20* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина. Учебно-методические
материалы к лабораторным работам по электротехнике и электронике (элементная база
современной электроники). / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во
АлтГТУ, 2010. – 23 с. – 50 экз.
21* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина. Учебно-методические
материалы к лабораторным работам по электротехнике и электронике (вторичные
источники питания - выпрямители). / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. – Барнаул:
Изд-во АлтГТУ, 2010. – 23 с. – 50 экз.
22* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина. Учебно-методические
материалы
к
лабораторным
работам
по
электротехнике
и
электронике
(аналоговаяэлектроника – усилители). / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. –
Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 55 с. – 50 экз.
23* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина. Учебно-методические
материалы к лабораторным работам по электротехнике и электронике (цифровая
электроника – триггеры, счетчики, дешифраторы, микропроцессорные системы). / Алт.
гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 35 с. – 50 экз.
24* В. М. Коротких, Ю. Г. Мещеряков, Т. М. Халина, М. В. Халин. Учебнометодические материалы к лабораторным работам по электротехнике и электронике
(цифровая электроника – логические элементы). / Алт. гос. техн. ун-т. им. И. И.
Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 23 с. – 50 экз.
* Имеются учебно-методические материалы, разработанные кафедрой, в
электронной библиотеке на сайте АлтГТУ http://www.altstu.ru/.
Методические указания студентам
Данные методические указания, реализующие требования системы качества
образования в АлтГТУ, преподаватели доводят в обязательном порядке для сведения
студентам:
25. Памятка для студентов по изучению дисциплины
«Общая электротехника и
электроника» (6 семестр).
26. СТП 12 700 – 2007 Образовательный стандарт высшего профессионального
образования АлтГТУ. Лабораторные работы. Общие требования к содержанию,
выполнению и оформлению.
27. СТП 12 005 – 04 Система менеджмента качества. Образовательный стандарт
высшего профессионального образования АлтГТУ. Самостоятельная работа студентов.
28. СТП 12 570 – 06 Система менеджмента качества. Образовательный стандарт
высшего профессионального образования АлтГТУ. Общие требования к текстовым,
графическим и программным документам.
При выполнении и подготовке к лабораторным работам студенты руководствуются
методическими указаниями, которые включают в себя описание лабораторных работ,
основные теоретические положения, особенности конструкции лабораторных
универсальных стендов, даны рекомендации к проведению опытов и указания для
самостоятельной обработки результатов измерений. Имеются контрольные вопросы,
охватывающие данный теоретический и практический материал, а также тестовые задания
по этому разделу.
Для студентов специальностей ПКМ объём дисциплины в 7-ом семестре 85 часов:
лекции -17 ч, лабораторные занятия – 17 ч, СРС – 51 ч. Студентам предстоит
самостоятельно изучить определенные темы, которые указаны в разделе
«Самостоятельная работа студентов». Для распределения времени СРС по видам занятий
существуют нормы, приведенные в образовательном стандарте АлтГТУ СТП 12 005 –
2004 «Самостоятельная работа студентов». Преподаватель должен контролировать
самостоятельную работу студентов на контрольных опросах, при защите лабораторных
работ и тестировании.
Формы и содержание текущей аттестации и итоговой оценки по дисциплине
Текущая аттестация предусматривает проведение трёх контрольных опросов (КО) и
защиту пяти лабораторных работ (ЗР); итоговая оценка – зачёт.
Контрольные опросы проводятся письменно по тестам текущего контроля знаний,
приведенным в «приложении А», в сроки, установленные в учебно-методической карте, и
в объеме учебного материала, соответствующего темам модулей 1 и 2 в семестре.
Зачёт проводиться в письменной форме с последующей беседой с преподавателем по
тестам итогового контроля знаний, приведенным в Приложении А, в объеме учебного
материала, соответствующего всему объему изучаемой дисциплины. Оценка учебной
работы студентов производиться по 100-балльной шкале рейтинговых оценок согласно
Положению о модульно-рейтинговой системе квалиметрии учебной деятельности
студентов.
Текущие Rт, семестровый Rсем и итоговый Rитог рейтинги вычисляются по
рейтинговым оценкам каждого контрольного испытания с учетом их весов, указанных в
таблице 1.
Таблица 1
Срок
Вес в
Дополнительные требования
Моду Контрольное испытание
проведения
итоговом и
ль
рейтинге пояснения
1
Защита лаб. раб. №1, №2
6 неделя
по 0,1
При наличии отчета
Контрольный опрос
6 неделя
0,05
При наличии расчетного
задания - 1часть
2
Защита лаб. раб. № 3, № 4 12 неделя
по 0,1
При наличии отчета
Контрольный опрос
12 неделя
0,08
При наличии расчетного
задания – 2 и 3 части
3
Защита лаб. раб. №5
16 неделя
0,05
При наличии отчета
Контрольный опрос
16 неделя
0,12
Зачёт
Зимняя
сессия
0,5
При наличии расчетного
задания – 4 и 5 части
Письменный ответ с
защитой.
В конце семестра (перед началом сессии) вычисляется семестровый рейтинг Rсем по
всем контрольным испытаниям, кроме экзамена. В случае, если Rсем≥75 баллов, и хорошей
посещаемости занятий (75% и более) студенту по его письменному заявлению на имя
ведущего преподавателя может быть установлен итоговый рейтинг без сдачи зачёта
(«автомат»), равный семестровому рейтингу.
В конце семестра (перед началом сессии) вычисляется семестровый рейтинг Rсем
студента. В соответствии с временным положением об учебной дисциплине студентов
очного отделения (приказ № Д-259) семестровый рейтинг вычисляется по формуле Rсем =
0,9 R + Rп, где R – текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам всех
контрольных испытаний, кроме экзамена; Rп – дополнительные баллы за посещаемость
занятий, начисляемые в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2
Посещаемость П, %
Дополнительные баллы Rп
П ≤50
0
50 < П ≤ 60
2
60 < П ≤ 70
4
70 < П ≤ 80
6
80 < П ≤ 90
8
90 < П ≤ 100
10
Итоговый рейтинг с учетом оценки, полученной на экзамене Rэкз , рассчитывается по
формуле Rитог= (1-рэкз)Rсем+рэкзRэкз, где рэкз – вес оценки на экзамене.
При оценке, полученной на зачёте и составляющей менее 25 баллов, итоговый
рейтинг принимается равным этой оценке без учета семестрового рейтинга.