1 2 АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина посвящена изучению основных разделов электротехники и электроники, необходимых для решения широкого круга инженерных задач. Рассматриваются основные виды электротехнических цепей, электромагнитные устройства и электрические машины, основные виды полупроводниковых приборов, источников вторичного электропитания, усилители, импульсные и логические устройства. В рамках данной дисциплины студенты ознакамливаются с теоретическими основами электротехники, основными понятиями и законами электрических цепей, осваивают методы и приобретают практические навыки расчета и анализа электрических цепей, изучают особенности и режимы работы электрических цепей синусоидального тока, знакомятся с практическим использованием свойств электрической цепи синусоидального тока, со способами создания режимов эффективной и рациональной их эксплуатации, изучают принципы работы и свойства электротехнических устройств, их характеристики и практическое использование, решают задачи выбора электротехнических устройств и определения их характеристик по паспортным данным, выполняют и приобретают навыки анализа характеристик электротехнических устройств для решения технологических задач. Ознакамливаются с теоретическими основами электроники, принципами работы полупроводниковых приборов, изучают принципы действия и режимы работы вторичных источников электропитания, усилителей электрических сигналов, с практическим использованием импульсных и цифровых устройств, их характеристиками. 3 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ Целью изучения дисциплины является теоретическая и практическая подготовка в области электротехники и промышленной электроники, обеспечивающая формирование общекультурных (ОК) и профессиональных (ПК) компетенций инженера. Основные задачи дисциплины "Электротехника, основы промышленной электроники": - изучение теоретических основ электротехники, основных понятий и законов электрических цепей; - изучение особенностей и режимов работы электрических цепей синусоидального тока, знакомство с практическим использованием свойств электрической цепи синусоидального тока, со способами создания режимов эффективной и рациональной их эксплуатации; - освоение методов и приобретение практических навыков расчета и анализа электрических цепей; - изучение принципов работы и свойств типовых электротехнических устройств, их характеристик и практического использования; - решение задач выбора электротехнических устройств и определения их характеристик по паспортным данным; - приобретение навыков анализа характеристик электромагнитных устройств для решения технологических задач; - приобретение навыков проведения лабораторного электротехнического эксперимента; - изучение основ электроники, принципы работы полупроводниковых приборов; - изучение принципов действия вторичных источников электропитания; - изучение принципа действия, свойств и режимов работы усилителей электрических сигналов; - освоение практического использования импульсных и цифровых устройств, изучение их характеристик. 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП 2.1. Междисциплинарные связи с обеспечивающими (предыдущими) дисциплинами Изучение дисциплины "Электротехника, основы промышленной электроники" базируется на разделах "Электричество и магнетизм" и " Колебания и волны ", изучаемые студентами в курсе "Физика", на разделах «Дифференциальное и интегральное исчисления», «Векторный анализ», «Теория функций комплексного переменного» курса "Математика" и на разделах курса "Механика". Также необходимы навыки пользователя персонального компьютера, полученные при изучении дисциплины " Информатика". 2.2. Междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами Дисциплины, в которых применяются результаты освоения дисциплины "Общая электротехника и электроника ": Метрология; Безопасность жизнедеятельности; Процессы и аппараты химической технологии; Системы управления химико-технологическими процессами; и другие... 3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Перечень формируемых компетенций Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: общекультурные компетенции (ОК): - владеть культурой мышления, обобщать и анализировать информацию, ставить цель и выбирать пути ее достижения; - логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь; 4 - самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии; - использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; - владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации; - использовать компьютер как средство управления информацией; - оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы; - владеть нормами деловой переписки и делопроизводства; профессиональные компетенции (ПК): - использовать фундаментальные общеинженерные знания; - сочетать теорию и практику для решения инженерных задач; - выбирать средства измерений в соответствии с требуемой точностью и условиями эксплуатации; - выявлять объекты для улучшения в технике и технологии; - применять методы технико-экономического анализа; - выполнять анализ и синтез; - выбирать методы исследования, планировать и проводить необходимые эксперименты, интерпретировать результаты и делать выводы; - использовать физико-математический аппарат для решения задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности; - выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов; - обосновывать выбор оборудования для осуществления технологических процессов. В результате освоения дисциплины студент должен: Знать: - основы теории электрических и магнитных цепей и электромагнитного поля; - особенности и преимущества электрической энергии, основные понятия и законы электрических цепей, основные режимы работы электрических цепей, свойства источника электроэнергии; методы расчета и анализа электрических цепей; - особенности электрических цепей синусоидального тока, способы изображения синусоидальных токов и напряжений при анализе электрических цепей, свойства элементов, основные режимы работы цепи синусоидального тока; - энергетические соотношения в электрической цепи, технико-экономическое значение коэффициента мощности, способы его повышения для формирования рациональных режимов электропотребления; - понятия трехфазных электрических цепей и особенности режимов их работы, свойства трехфазного источника электроэнергии; - основные понятия и соотношения в магнитных цепях электротехнических устройств, области применения магнитных цепей, свойства ферромагнитных материалов и их значение в магнитных цепях, особенности работы магнитных цепей при синусоидальном изменении магнитного поля, причины магнитных потерь и меры по их снижению, особенности конструкции магнитных цепей; - назначение, области применения, принцип действия трансформатора, особенности электромагнитных процессов в трансформаторе, его основные характеристики, энергетические соотношения в трансформаторе; - классификацию, типы, области применения электрических машин; 5 - устройство, принципы работы, особенности конструкции электрических машин разных типов; основные характеристики и паспортные данные электрических машин; электрические способы регулирования электродвигателей; современную элементную базу электроники, ее основные характеристики; принципы функционирования полупроводниковых приборов; типы источников вторичного электропитания, их назначение и возможности; принцип действия и основные характеристики полупроводниковых усилительных устройств; основы цифровой и импульсной техники. Уметь: - моделировать электрическую цепь схемой замещения с идеальными элементами; - выбирать, обосновывать и применять методы расчета и анализа электрических цепей и электротехнического оборудования, методики лабораторных испытаний и условия их проведения; - выполнять расчет режимов работы электрических цепей и устройств; - анализировать закономерности электромагнитных процессов в электрических цепях и устройствах; - осуществлять анализ влияния параметров элементов электрических цепей на режим их работы; - анализировать влияние особенностей конструкции магнитных цепей электротехнических устройств на их характеристики; - анализировать энергетические соотношения в электрической цепи и электротехнических устройствах; - анализировать режимы работы электрооборудования по его характеристикам и паспортным данным; - обосновывать выбор типа и параметров электрооборудования для обеспечения эффективного и экономичного режима его работы; - оценивать параметры элементов электрических цепей, электрооборудования, их влияние на режимы работы и на параметры других устройств в системе; - оценивать результаты выполненных расчетов и измерений в форме выводов и рекомендаций; - планировать и проводить лабораторный электротехнический эксперимент, анализ его результата с составлением технически грамотных отчетных документов; - определять электрические параметры и характеристики оборудования в электрической цепи по результатам лабораторных испытаний и по паспортным данным; - рассчитать и подобрать параметры устройств, необходимых для формирования рациональных режимов электропотребления; - пользоваться электроизмерительными приборами и применять лабораторную технику при проведении электрических измерений в электроустановках в технологическом электрооборудовании; - формулировать выводы и рекомендации по эффективным режимам работы электрических цепей и электромагнитных устройств на основании результатов расчетов, измерений и анализа; - составлять документы (протоколы, технические отчеты и т.д.) по результатам физических испытаний и проведенных экспериментов, измерений, расчетов и анализа, представлять и обосновывать результаты в технически грамотной, удобной для восприятия форме в соответствии с установленными требованиями; - устанавливать и объяснять логические причинно-следственные связи между явлениями и процессами в электрических цепях, электротехнических устройствах, электроустановках; - логически, творчески и системно мыслить при решении задач расчета и анализа электрических цепей и электромагнитных устройств; - выбирать по справочному материалу требуемые полупроводниковые элементы; - выбирать, обосновывать и применять методы расчета и анализа стандартных источников вторичного электропитания, методики лабораторных испытаний оборудования и условия их проведения; - анализировать закономерности процессов в полупроводниковых устройствах; 6 - осуществлять анализ влияния параметров элементов полупроводниковых приборов на режимы их работы. Владеть: - методами и навыками расчета и анализа электрических цепей, анализа влияния параметров элементов электрических цепей на режим их работы; - способами изображения синусоидальных токов и напряжений при анализе электрических цепей переменного тока; - навыками анализа рабочих характеристик и паспортных данных электротехнических устройств; - навыками проведения лабораторного электротехнического эксперимента; - навыками пользования измерительными приборами и оценки точности результатов при проведении электрических измерений в технологическом электрооборудовании; - методикой определения параметров и характеристик оборудования по результатам лабораторных испытаний и по паспортным данным; - навыками анализа и выбора параметров устройств, необходимых для формирования рациональных режимов электропотребления; - навыками составления документов (протоколы, технические отчеты и т.д.) по результатам физических испытаний и проведенных экспериментов, измерений, расчетов и анализа; - методами и навыками расчета и анализа электронных устройств, способами оценки влияния параметров электронных цепей на режим их работы; - навыками анализа рабочих характеристик и паспортных данных полупроводниковых устройств; - навыками проведения лабораторного эксперимента с помощью электронных приборов; - навыками пользования электронными измерительными приборами и оценки точности результатов при проведении измерений в технологическом оборудовании. 4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ 7 Виды учебной работы по дисциплине и формы итогового контроля знаний, соответствующие данной образовательной программе, с разбивкой объема работы по часам и семестрам для существующих форм обучения приведены в табл. 4.1. Учебные семестры N4 N5 Общая трудоемкость по Учебные 102 51 51 Виды учебной работы, формы Часы семестры учебному плану ПрОП контроля N434 N534 Аудиторные занятия 68 Лекции (Л) 34 17 17 Общая трудоемкость по 102 51 51 Практические занятия (ПЗ) 0 учебному плану ПрОП Лабораторные работы (ЛР) 34 Аудиторные занятия 68 3417 3417 Лекции (Л) 34 17 17 Самостоятельная работа 34 17 17 Практические занятия (ПЗ) 0 студентов (СРС) Лабораторные работы (ЛР) 34 0 17 0 17 0 кол-во конт. меропр объем, час работа 0 0 0 Самостоятельная 34 17 17 Курсовой проект (КП) 0 студентов (СРС) Курсовая работа (КР) кол-во конт. меропр 0 0 0 0 объем, час 0 0 0 0 Расчетно-граф. работа (РГР) Курсовой проект (КП) 0 Расчетная работа (РР) 0 Курсовая работа (КР)(КР) 0 0 Контрольная работа Расчетно-граф. 0 0 Домашняя работа работа (РГР) (ДР) РасчетнаяРеферат работа (РР) 0 0 Контрольная работа (КР) 0 0 Коллоквиум Домашняя работа (ДР) 0 20 Подготовка к ауд. занятиям 10 10 Реферат 0 14 Другие виды СРС 7 7 1 1 Вид итогового Коллоквиум контроля, кол-во 0 2 Подготовка Зачет(З) к ауд. занятиям 20 0 10 10 Экзамен (Э) Другие виды СРС 14 2 7Э 7Э Зачет дифференцир. (ЗД) 2 0 1 1 Вид итогового контроля, кол-во 0 0 ЗкзаменЗачет(З) по нак. принц. (ЭН) Экзамен (Э) 2 0 Э Э Государствен. экзамен (ГЭ) Зачет дифференцир. (ЗД) 0 Таблица Зкзамен по нак. принц. (ЭН) 0 4.1. Государствен. экзамен (ГЭ) 0 Трудое Таблица мкость 4.1. дисципл Трудое ины в мкость академи Номер Наименование работы дисципл ческих раздела ины в часах академи Форма Номер Наименование работы ческих обучен раздела часах ия Форма ОЧНАЯ 5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Номер обучен работы 5.1 Содержаниеия разделов дисциплины 1 5.1.1 Электроизмерительные приборы и измерения ОЧНАЯ 5.1.1 Электрические и магнитные цепи 2 5.1.1 Линейная и нелинейная электрические цепи постоянного тока Номер Экспериментальное определение параметров элементов цепей работы 3 5.1.1 переменного токаи измерения 1 5.1.1 Электроизмерительные приборы Электрическая цепьэлектрические переменного цепи тока спостоянного последовательным 2 4 5.1.1 Линейная и нелинейная тока 5.1.1 соединением элементов Экспериментальное определение параметров элементов цепей 3 5.1.1 8 переменного тока тока с параллельным Электрическая цепь переменного 5 5.1.1 Электрическая цепь переменного с последовательным соединениемтока элементов 4 5.1.1 элементов 6 5.1.1 Трехфазная цепь присоединением соединении потребителей по схеме "звезда" Виды учебной работы, формы контроля Часы В вы ра Вре выпо работ 5.1.1.1 Основные определения, топологические параметры. Условные графические обозначения электротехнических устройств постоянного тока. Элементы электрических цепей. Источники и приемники электрической энергии. Законы Ома и Кирхгофа. Схемы замещения электротехнических устройств постоянного тока. Резистивные элементы, источники ЭДС и тока, их свойства и характеристики. Топологические понятия теории электрических цепей. Неразветвленные и разветвленные электрические цепи с одним источником электрической энергии. Условные положительные направления электрических величин на схемах электрических цепей. Энергетические соотношения в электрических цепях. 5.1.1.2 Методы расчета электрических цепей. Анализ электрического состояния неразветвленных и разветвленных электрических цепей с несколькими источниками электрической энергии путем применения законов Кирхгофа, метода эквивалентных преобразований, методов контурных токов, междуузлового напряжения, эквивалентного активного двухполюсника. 5.1.1.3 Анализ и расчет линейных цепей переменного тока. Способы представления электрических величин - синусоидальных функций: временными диаграммами, векторами, комплексными числами. Основные параметры, характеризующие синусоидальную функцию. Однофазные цепи. Источники синусоидальной ЭДС. Приемники электрической энергии. Резисторы, индуктивные катушки, конденсаторы. Условные графические обозначения электротехнических цепей переменного тока. Элементы схем замещения: резистивный, индуктивный, емкостный. Уравнения электрического состояния цепи с последовательным соединением элементов. Активное, реактивное и полное сопротивление двухполюсника. Векторные диаграммы на комплексной плоскости. Фазовые соотношения между токами и напряжениями. Параллельное соединение элементов. Уравнения электрического состояния, векторные диаграммы на комплексной плоскости. Фазовые соотношения между токами и напряжениями. Резонансные явления, условия возникновения и практическое применение. Активная, реактивная и полная мощности. Коэффициент мощности. Техникоэкономическое значение повышения коэффициента мощности и способы компенсации реактивной мощности. Трехфазные цепи. Способы соединения фаз трехфазного источника питания. Трехпроводная и четырехпроводная цепи. Фазное и линейное напряжения. Условно-положительное направление электрических величин в трехфазной цепи. Классификация и способы включения приемников в трехфазную цепь. Симметричные режимы трехфазной цепи. Соединения элементов трехфазной цепи звездой и треугольником. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричных нагрузках. Мощность трехфазной цепи. 5.1.1.4 Анализ и расчет цепей с нелинейными элементами. Вольтамперные характеристики нелинейных элементов. Управляемые нелинейные элементы. Анализ нелинейных цепей постоянного тока. 5.1.1.5 Анализ и расчет магнитных цепей. Электромагнитные устройства и их применение. Ферромагнитные материалы и их характеристики. Магнитные цепи постоянных магнитных потоков. Применение закона полного тока для анализа магнитной цепи. Магнитные цепи с воздушным зазором в магнитопроводе. Схемы замещения магнитных цепей. Аналогия методов электрических и магнитных цепей. Магнитные цепи переменных магнитных потоков. Анализ электромагнитного состояния катушки с магнитопроводом. Уравнение электрического состояния, вольт-амперная характеристика, векторная диаграмма, схема замещения катушки. Изменение индуктивного сопротивления катушки при изменении воздушного зазора магнитопровода. 5.1.2 Электромагнитные устройства и электрические машины 5.1.2.1 Электромагнитные устройства. Электромагнитные устройства переменного тока: дроссели, контакторы, магнитные пускатели, реле и т. д. Их принцип действия, характеристики и области применения. 5.1.2.2 Трансформаторы. Назначение и области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора. Режимы работы. Уравнения электрического и магнитного состояния, векторная диаграмма трансформатора, схема замещения. Потери энергии в трансформаторе. Система охлаждения. Внешние характеристики. Паспортные данные 9 Электрические и магнитные цепи Электромагнитны е устройства и 2 электрические машины Основы электроники и 3 электрические измерения Итого по дисциплине 1 41 28 12 16 13 5 8,4 31 20 10 10 11 5 6 30 20 12 8 10 4 6 102 68 34 34 34 14 20 0 0 0 0 0 6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ И САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 6.1. Подготовка к ауд. занятиям и Курсовой проект (КП) Курсовая работа (КР) Расчетно-граф. работа (РГР) Расчетная работа (РР) Контрольная работа (КР) Домашняя работа (ДР) Реферат работы Практические занятия Лабораторные по данному разделу, час Лекции Наименование раздела Трудоемкость освоения раздела дисциплины, час а т о б ара я н ь л ле т я о т с о м а Номер модуля, в который включен раздел Общая трудоемкость раздела, час занятия Аудиторные Номер раздела Разделы дисциплины Коллоквиу м виды Другие СРС трансформаторов. Устройство, принцип действия и области применения трехфазных трансформаторов. Устройство, принцип действия и области применения автотрансформаторов. 5.1.2.3 Машины постоянного тока. Устройство и принцип действия, режимы генератора и двигателя. Понятие об искрении на коллекторе. Формулы ЭДС обмотки якоря и электромагнитного момента. Уравнения электрического состояния и схема замещения обмотки якоря. Двигатели постоянного тока. Способы возбуждения. Пуск двигателя. Механические и рабочие характеристики. Регулирование частоты вращения. Паспортные данные двигателей постоянного тока. Понятие о генераторах постоянного тока. 5.1.2.4 Асинхронные машины. Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя. Уравнения электрического состояния цепей обмоток статора и ротора. Электромагнитный момент. Механические и рабочие характеристики. Паспортные данные. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором. Регулирование частоты вращения. 5.1.2.5 Синхронные машины. Устройство синхронной машины. Принцип действия генератора и двигателя. Уравнение электрического состояния цепи обмотки статора, схемы замещения и векторные диаграммы. Формула электромагнитного момента и угловые характеристики. Работа синхронной машины в режиме синхронного компенсатора. 5.1.3 Основы электроники и электрические измерения 5.1.3.1 Элементная база современных электронных устройств. 5.1.3.2 Источники вторичного электропитания. 5.1.3.3 Усилители электрических сигналов. 5.1.3.4 Импульсные и автогенераторные устройства. 5.1.3.5 Основы цифровой электроники. 5.1.3.6 Микропроцессорные средства. 5.1.3.7 Электрические измерения и приборы. 5.2 Разделы дисциплины и виды занятий Перечень разделов дисциплины с указанием трудоемкости их освоения в академических часах, видов учебной работы с учетом существующих форм освоения приведен в табл. 5.1. Таблица 5.1 - Перечень разделов дисциплины с указанием трудоемкости их освоения для очной формы освоения по традиционной технологии обучения Лабораторный практикум 10 0 0 0 0 Наименования лабораторных работ с указанием разделов дисциплины, к которым они Виды учебной работы, формы контроля Часы Учебные семестры N4 N5 Общая трудоемкость по Учебные 102 51 51 Виды учебной работы,плану формы учебному ПрОП Часы семестры контроля Аудиторные занятия 68N4 34 N5 34 Лекции (Л) 34 17 17 Общая трудоемкость по 102 51 51 Практические занятия (ПЗ) 0 учебному плану ПрОП Лабораторные 3434 17 34 17 Аудиторные занятияработы (ЛР) 68 Самостоятельная работа34 Лекции (Л) 17 17 34 17 17 студентов Практические занятия (ПЗ)(СРС) 0 кол-во конт. меропр 0 17 0 17 0 Лабораторные работы (ЛР) 34 объем, час 0 0 0 Самостоятельная работа 34 17 17 Курсовой проект (КП) 0 студентов (СРС) Курсовая работа (КР) 0 0 кол-во конт. меропр 0 0 Расчетно-граф. работа (РГР) 0 0 0 объем, час 0 КурсовойРасчетная проект (КП) 0 работа (РР) 0 Курсовая работа (КР)работа (КР) 0 Контрольная 0 Расчетно-граф. работа работа (РГР) (ДР) 0 Домашняя 0 Расчетная работа (РР) 0 Реферат 0 Контрольная работа (КР) 0 Коллоквиум 0 Домашняя работа (ДР) Подготовка к ауд. занятиям0 20 10 10 Другие виды СРС 14 7 7 Реферат 0 2 1 1 Вид итогового контроля, кол-во Коллоквиум 0 Зачет(З) 0 Подготовка к ауд. занятиям 20 10 10 Экзамен 2 7 Э 7 Э Другие виды СРС (Э) 14 Зачет дифференцир. (ЗД) 0 2 1 1 Вид итогового контроля, кол-во Зкзамен 0 Зачет(З)по нак. принц. (ЭН) 0 Государствен. экзамен (ГЭ) 2 0Э Экзамен (Э) Э Зачет дифференцир. (ЗД) 0 Таблица Зкзамен по нак. принц. (ЭН) 0 4.1. относятся, приведеныэкзамен в табл. (ГЭ) 6.1. Трудое Государствен. 0 6.2. Практические занятия Таблица мкость 4.1. Недисципл планируется Трудое ины в 6.3 Перечень тем рефератов Время на мкость академи Номер Наименование работы выполнение ческих Не планируется дисципл раздела работы, час часах ины в 6.4 Перечень тем домашних работ Не Время на академи Форма Номер Наименование работы выполнение обучен ческихпланируется раздела работы, час ия тем контрольных работ 6.5часахПеречень Форма ОЧНАЯ Не планируется обучен Номер работы 6.6 ия Перечень тем расчетных работ 1 5.1.1 Электроизмерительные приборы и измерения 2 ОЧНАЯ Не планируется 2 5.1.1 Линейная и нелинейная электрические цепи постоянного тока 2 Номер Экспериментальное определение параметров элементов цепей работы 3 5.1.1 2 тока 1 5.1.1 Электроизмерительныепеременного приборы и измерения 2 Электрическая цепь переменного тока с последовательным 2 2 5.1.1 4 5.1.1Линейная и нелинейная электрические цепи постоянного тока 2 соединением элементов Экспериментальное определение параметров элементов цепей 3 5.1.1 2 Электрическая переменного тока с параллельным переменного 11 цепь тока 5 5.1.1 2 соединением элементов Электрическая цепь переменного тока с последовательным 4 5.1.1 2 6 5.1.1 Трехфазная цепь при соединении потребителей по схеме "звезда" 3 соединением элементов Трехфазная цепь при соединении потребителей по схеме 6.7 Перечень темрасчетно-графическихработ Не планируется 6.8 Тематика коллоквиумов Не планируется 7. ТЕМАТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Не планируется 8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 8.1 Рекомендуемая литература 8.1.1 Основная литература 1. Иванов И.И. Электротехника: учебник для студентов неэлектротехн. специальностей вузов / И.И. Иванов, Г.И. Соловьев, В.С. Равдоник. Краснодар: Лань, 2008. 496 с. 2. Касаткин А.С. Электротехника: учебник для студентов неэлектротехн. специальностей вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов. М.: Академия, 2008. 544 с. 3. Лачин В.И. Электротехника: учеб. пособие для вузов / В.И. Лачин, Н.С. Савелов. Ростов н/Д.: Феникс, 2004. 576 с. 4. Кононенко В.В. Электротехника и электроника / В.В. Кононенко. Ростов н/Д.: Феникс, 2007. 784 с. 5. Мурзин Ю.М. Электротехника: учеб. пособие /Ю.М. Мурзин, Ю.И. Волков. СПб: Питер, 2007. 443 с. 6. Электротехника/[Х.Э. Зайдель, В.В. Коген-Далин, В.В. Крымов и др.]; под ред. В.Г. Герасимова. - М.:Арис, 2010. 480 с. 8.1.2 Дополнительная литература 1. Немцов М.В. Электротехника и электроника: учеб. для вузов/ М.В. Немцов. М.: МЭИ. «Техника и технологии», 2003. 616 с. 2. Рекус Г.Г. Сборник задач и упражнений по электротехнике и основам электроники: учеб. пособие для вузов / Г.Г. Рекус, А.И. Белоусов. М.: Высш. шк., 2001. 416 с. 3. Электротехника и электроника: В 3 кн. : Учебник для вузов. Кн.2: Электромагнитные устройства и электрические машины/ В.И.Киселев, А.И.Копылов, Э.В. Кузнецов и др. Под ред. В.Г. Герасимова. - М.:Энергоатомиздат, 1997. 272 с. 4. Рекус Г. Г. Лабораторный практикум по электротехнике и основам электроники / Г.Г. Рекус, В.Н. Чесноков. М.: Высш. шк., 2001. 255 с. 5. Панфилов Д. И. Электротехника и электроника [Электронный ресурс]: лаборатория на компьютере : в 2-х т. Т. 1: Электротехника / Д. И. Панфилов, В. С. Иванов, И. Н. Чепурин. - М.: Изд-во МЭИ, 2004. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - ISBN 5-7046-0983-х. 6. Жарова Т.А. Практикум по злектротехнике / Т.А.Жарова - М. Высш. школа, 2009. 127 с. 8.1.3 Методические разработки кафедры 1. Электрические цепи постоянного тока: учебное пособие / В. С. Проскуряков, С.В. Соболев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 46 с. 2. Электрические цепи синусоидального тока: учебное пособие / В.С. Проскуряков, С.В. Соболев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 73 с. 3. Трехфазные электрические цепи: учебное пособие / В.С. Проскуряков, С.В. Соболев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 42 с. 4. Трансформатор: учебное пособие / В.С. Проскуряков, С.В. Соболев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 45 с. 12 5. Электрические машины: Учеб. пособие. / В. С. Проскуряков, С. В. Соболев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 89 с. 6. Расчет разветвленной электрической цепи постоянного тока: Учебно-методическое пособие. / В. С. Проскуряков, С. В. Соболев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 27 с. 7. Расчет электрической цепи синусоидального тока: Учебно-методическое пособие. / В. С. Проскуряков, С. В. Соболев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 27 с. 8. Расчет трехфазной электрической цепи : Учебно-методическое пособие. / В. С. Проскуряков, С. В. Соболев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 27 с. 8.1.4. Методические разработки других вузов 1. Бородянко В.Н. Электрические цепи: Методические указания к проведению лабораторных работ. - Челябинск: Учтех-Профи, 2010. - 46 с. 2. Бородянко В.Н. Электромеханика: Методические указания к проведению лабораторных работ. - Челябинск: Учтех-Профи, 2010. - 28 с. 3. Бородянко В.Н. Основы электроники: Методические указания к проведению лабораторных работ. - Челябинск: Учтех-Профи, 2010. - 58 с. 8.2 Программное обеспечение Программные источники, используемые студентами при изучении дисциплины: - обучающие системы (виртуальная лаборатория, учебно-методический комплекс по дисциплине); - системы тестирования знаний; - иллюстративные и демонстрационные материалы (наглядные пособия); - справочные материалы; - программное обеспечение Windows, MS Office, LabView, DeltaProfi; 8.3 Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы - учебные и учебно-методические материалы на портале информационнообразовательных ресурсов сайта УрФУ. WEB-адрес: http://study.ustu.ru - видеосервер УрФУ. Режим доступа: http://video.ustu.ru - сервер зональной научной библиотеки УрФУ. Режим доступа: http://library.ustu.ru 9.1 9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Общие требования Для проведения лекционных занятий используется специализированная аудитория (компьютерный класс), оснащенный компьютером и мультимедийными аудиовизуальными средствами, позволяющими транслировать слайды презентаций на настенный экран. 9.2 Сведения об оснащенности дисциплины специализированным и лабораторным оборудованием Лабораторный практикум выполняется в лабораториях электрических цепей и электрических машин кафедры ЭЭТС УрФУ и в специализированных классах, оснащенных персональными компьютерами, программным обеспечением и мультимедийными аудиовизуальными средствами с настенным экраном. 10. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ 10.1 Рекомендации для преподавателя 13 - совершенствование методики изложения курса: структуры и последовательности изложения материала; использование тестовых заданий, контрольных вопросов, позволит усилить активность и творчество студентов в учебном процессе; - разработка методики проведения и совершенствование тематики лабораторных работ; использование в лабораторном практикуме реальных данных, имеющих практический смысл, обеспечивает практическую направленность дисциплины на формирование профессиональных компетенций; - активное использование в учебном процессе виртуального лабораторного практикума (ВП) наряду с выполнением работ на физических стендах. Виртуальный практикум может выполняться студентами в рамках самостоятельной работы. Кроме того, ВП позволяет использовать более широкий диапазон элементов и их параметров, обеспечивает большее разнообразие режимов работы исследуемых устройств, вариантов индивидуальных заданий при выполнении лабораторного практикума. Это создает условия для активизации работы студента, стимулирует его персональную ответственность при выполнении работы, способствует формированию общекультурных компетенций; - использование на лекциях современных компьютерных и аудиовизуальных средств позволяет сделать учебный материал более понятным и доступным за счет визуального восприятия информации; - дальнейшая разработка и совершенствование иллюстрационных материалов на базе пакета прикладных программ MSOffice и демонстрационных материалов на базе пакета графического программирования LabVIEW, позволит повысить эффективность аудиторных занятий; - разработка и совершенствование методики самостоятельной работы студентов, специальных материалов для поддержки методов активного обучения (рабочие тетради, методические материалы для самостоятельной подготовки к аудиторным занятиям, материалы для самостоятельного выполнения заданий расчетных работ, материалы для организации самоконтроля при освоении дисциплины) стимулирует и активизирует самостоятельную работу, повышает ее эффективность; - обеспечение активного участия студентов в учебном процессе во время проведения аудиторных занятий путем проблемной формулировки изучаемых вопросов, при которой в результате коллективного творчества под руководством преподавателя студент приходит к самостоятельному результату; - следует в полной мере использовать текущие консультации со студентами для обсуждения вопросов по существу дисциплины, сформулированных и подготовленных ими при самостоятельной работе; - особое внимание необходимо уделять составлению студентами всех видов отчетных материалов, грамотному написанию, оформлению и защите студентами отчетов по лабораторным работам, пояснительных записок к расчетным работам, что способствует формированию компетенций, определенных в ФГОС. 10.2 Рекомендации для студента - Обязательное посещение лекций ведущего преподавателя. Лекции - основное методическое средство при изучении дисциплины, наиболее оптимальным образом структурированное и скорректированное на современный материал. В лекции глубоко и подробно, аргументировано и методологически строго рассматриваются главные вопросы, темы, излагается учебный материал в систематизированном виде. При подготовке к лекции следует повторить ранее изученный материал лекций и лабораторных занятий с использованием рекомендованной литературы и дополнительных источников информации. Особое значение имеют навыки составления конспектов лекций. Форма конспекта не регламентируется методическими и нормативными документами. Одной из рекомендуемых форм конспекта может быть "Рабочая тетрадь", содержащая основные формулировки, подготовленные формы для графических иллюстраций, поля для собственных комментариев. В конспекте помимо информации, представленной преподавателем на доске или предложенной в раздаточном материале, 14 следует отражать собственные замечания, связанные с рассматриваемыми вопросами. При самостоятельной работе следует уточнять и корректировать собственные замечания на основании дополнительных сведений и консультации с преподавателем; - подготовка и активная работа на лабораторных занятиях. Подготовка к лабораторным занятиям включает проработку материалов лекций, рекомендованной учебной литературы, методических указаний. При подготовке к занятиям необходимо глубокое осмысление цели работы и ожидаемых результатов. Во время выполнения лабораторной работы необходимо руководствоваться методическими указаниями и инструктажем преподавателя. При этом следует обращать внимание на правильное использование электроизмерительных приборов и последовательность методики проведения экспериментов. При составлении отчета по лабораторной работе следует обратить внимание на его техническую грамотность, аккуратность, последовательность анализа полученных результатов, выявление причинно-следственных связей отдельных явлений и процессов, лаконичность и аргументированность выводов; - во время занятий следует проявлять активность, формулируя неясные вопросы и участвуя в совместном их обсуждении; - при работе в электроустановках быть внимательным, сосредоточенным, соблюдать необходимые правила техники безопасности и организации работ; - при выполнении заданий расчетных работ обращать внимание на методику и логическую последовательность решения задач, необходимость анализа получаемых результатов, техническую грамотность, аккуратность оформления пояснительной записки; - для обсуждения с преподавателем неясных вопросов по существу дисциплины активно использовать текущие консультации ведущего преподавателя; - для получения дополнительной информации по существу изучаемых вопросов следует активно использовать рекомендованную литературу, имеющуюся в библиотеке университета, находить полезную информацию в компьютерной сети Интернет, активно пользоваться широкими возможностями Образовательного портала на сайте УрФУ (http://study.ustu.ru), Электронной зональной научной библиотекой УрФУ (http://library.ustu.ru), видеосервером УрФУ (http://video.ustu.ru) 10.3 Перечень контрольных вопросов для подготовки к итоговой аттестации по дисциплине Электрические и магнитные цепи Электрическая цепь, основные понятия. Элементы электрических цепей. Вольт-амперные характеристики источников и приемников электрической энергии. Схема замещения электрической цепи. Топология электрических цепей: ветвь, узел, контур электрической цепи. Параллельное, последовательное и смешанное соединение элементов цепи. Основные законы электрических цепей (Закон Ома, первый и второй законы Кирхгофа). Режимы работы электрических цепей. Мощность источника и приемника электроэнергии. Баланс мощностей в электрических цепях. Метод эквивалентных преобразований разветвленных электрических цепей. Расчет разветвленных электрических цепей методом непосредственного применения законов Ома и Кирхгофа. Расчет разветвленных электрических цепей методом контурных токов. Электрические цепи синусоидального тока: основные понятия, особенности цепей синусоидального тока. Параметры, характеризующие синусоидальную величину: частота, фаза, начальная фаза, амплитуда. Действующее значение синусоидальной величины. Способы изображения синусоидальных величин: тригонометрические функции, комплексные числа, временная диаграмма, векторная диаграмма. Мгновенная, активная, реактивная и полная мощности цепи переменного тока. Идеальный резистор в цепи синусоидального тока. Соотношение тока и напряжения на резисторе по величине и по фазе. 15 Активная мощность. Идеальный индуктивный элемент в цепи синусоидального тока. Соотношение тока и напряжения на индуктивном элементе по величине и по фазе. Реактивная индуктивная мощность. Идеальный емкостный элемент в цепи синусоидального тока. Соотношение тока и напряжения на емкостном элементе по величине и по фазе. Реактивная емкостная мощность. Цепь синусоидального тока с последовательным соединением резистора, индуктивного и емкостного элементов. Соотношение тока и напряжения по величине и по фазе. Полное сопротивление, треугольник сопротивлений. Полная мощность, треугольник мощностей. Резонанс напряжений в цепи с последовательным соединением резистора, индуктивного и емкостного элементов. Коэффициент мощности в цепи синусоидального тока. Повышение коэффициента мощности активно-индуктивного приемника. Цепь синусоидального тока с параллельным соединением индуктивного и емкостного элементов. Соотношение тока и напряжения по величине и по фазе. Резонанс токов. Трехфазные электрические цепи. Основные понятия. Особенности и преимущества трехфазных цепей. Способы соединения фаз трехфазного источника: «звезда», «треугольник». Соотношение линейного и фазного напряжений. Расчет трехфазной цепи при соединении фаз приемника «звездой». Расчет трехфазной цепи при соединении фаз приемника «треугольником». Мощность трехфазного приемника. Мощность симметричного трехфазного приемника. Магнитные цепи. Основные понятия. Силовое и индукционное действие магнитного поля. Элементы магнитной цепи: магнитопровод, источник МДС. Свойства ферромагнитных материалов. Закон полного тока, закон Ома для магнитной цепи. Магнитное сопротивление, магнитодвижущая сила. Анализ неоднородной магнитной цепи с воздушным зазором. Влияние воздушного зазора в магнитопроводе на работу магнитной цепи. Особенности магнитной цепи с переменной МДС. Электромагнитные устройства и электрические машины Электромагнитные устройства переменного тока: дроссели, контакторы, магнитные пускатели, реле и т. д. Трансформаторы. Основные понятия. Назначение и области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия трансформатора, коэффициент трансформации. Особенности реального трансформатора. Уравнения электрического состояния первичной и вторичной цепей. Зависимость вторичного напряжения от нагрузки. Внешняя характеристика трансформатора. Режимы работы трансформатора: холостой ход, короткое замыкание, номинальный режим. Потери энергии в трансформаторе: магнитные потери, электрические потери. Коэффициент полезного действия трансформатора. Трехфазные трансформаторы. Электрические машины. Основные понятия. Типы электрических машин. Устройство, принцип действия асинхронного двигателя. Скольжение. Механическая характеристика асинхронного двигателя. Режимы работы асинхронного двигателя: пуск, холостой ход, номинальный режим. Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока. Механическая характеристика двигателя постоянного тока. Пуск и регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока. 16 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. 10.4 Перечень ключевых слов дисциплины Виды учебной работы, формы контроля Часы Учебные семестры N4 Виды учебной работы, формы контроля Общая трудоемкость по Общая трудоемкость по учебному плану ПрОП 102 51 51 учебному плану ПрОП Аудиторные занятия Аудиторные занятия 68 34 34 Лекции (Л) Лекции (Л) 34 17 17 Практические занятия (ПЗ) Практические занятия (ПЗ) 0 Лабораторные работы (ЛР) Лабораторные работы (ЛР) 34 17 17 Самостоятельная работа Самостоятельная работа студентов (СРС) 34 17 17 студентов (СРС) кол-во конт. меропр кол-во конт. меропр 0 0 0 объем, час объем, час 0 0 0 Курсовой проект (КП) Курсовой проект (КП) 0 Курсовая работа (КР) Курсовая работа (КР) 0 Расчетно-граф. работа (РГР) Расчетно-граф. работа (РГР) 0 Расчетная работа (РР) Расчетная работа (РР) 0 Контрольная работа (КР) Контрольная работа (КР) 0 Домашняя работа (ДР) Домашняя работа (ДР) 0 Реферат Реферат 0 Коллоквиум Коллоквиум 0 Подготовка к ауд. занятиям Подготовка к ауд. занятиям 20 10 10 Другие виды СРС Другие виды СРС 14 7 7 Вид итогового контроля, кол-во 2 1 1 Вид итогового контроля, кол-во Зачет(З) Зачет(З) 0 Экзамен (Э) Экзамен (Э) 2 Э Э Зачет дифференцир. (ЗД) Зачет дифференцир. (ЗД) 0 Зкзамен по нак. принц. (ЭН) трансформатора, потери, рассеяние, Зкзамен по нак. принц. (ЭН) 0 Государствен. экзамен (ГЭ) электрическая машина, двигатель, генератор, Государствен. экзамен (ГЭ) 0 Таблица асинхронный двигатель, статор, ротор, Таблица 4.1. короткозамкнутая обмотка, вращающееся 4.1. Трудое магнитное поле, скольжение, Трудое мкость частота вращения, электромагнитный момент, механическая мкость дисципл характеристика, машина дисципл ины в _____ постоянного тока, пуск двигателя. _______ ины в академи Номер Источники вторичного электропитания, Основы Время на академи Номер ческих раздела усилители электрических сигналов, импульсные 5.1.3 электроники и Наименование работы выполнение ческих раздела часах работы, час и автогенераторные устройства, электрические часах Форма измерения Форма обучен обучен ия ОЧНАЯ 102 68 34 0 34 34 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 14 2 0 2 0 0 0 ия ОЧНАЯ 17 Номер работы 1 N5 Часы 5.1.1 Номер работы 1 5.1.1 Электроизмерительные приборы и измерения 2 5.1.1 Электроизмер 2 и нелинейн Линейная основы цифровой электроники, ___________ измерения и приборы ____________ микропроцессорные средства, электрические СОДЕРЖАНИЕ Стр. АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ...................................................... 3 1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ .............................................................................. 4 2 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ........................................................... 4 3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ 4 4 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ ....................................... 8 5 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ .................................................................................. 8 6 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ И САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ...................... 12 7 ТЕМАТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ...................................................... 13 8 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ .............................. 13 9 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ................... 14 10 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ .......................................................................................................... 18 14