microbik.ru
1 2


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МГГУ)
Кафедра Электротехники и информационных систем


УТВЕРЖДАЮ

___________________В.Л.Петров

проректор по методической работе
и качеству образования
"_____"__________________201__ г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

"Электротехника"
Направление подготовки:

130400 Горное дело
Специальность:

«Горное дело»
Специализация:

«Подземная разработка пластовых месторождений полезных ископаемых»
Квалификация (степень) выпускника:

Специалист
специальное звание

«горный инженер»
Форма обучения:

очная


Москва 2010

1 Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины является теоретичес­кая и практическая подго­тов­ка будущих специалистов (горных инженеров) в области электротехники и электро­ники в такой степе­ни, чтобы они могли выбирать необходимые элек­тро­тех­нические, электрон­ные, электро­из­мерительные уст­ройства, уметь их пра­виль­но эксплуатировать и составлять совместно со специалистами-электриками технические задания на разра­ботку электрических частей различных установок и оборудования в своей профессиональной деятельности.
2 Место дисциплины в структуре ООП специалитета

Дисциплина Электротехника входит в базовую (общепрофессиональную) часть профессионального цикла дисциплин (С.3.1.).

2.1 Перечень разделов дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения
электротехники и электроники:


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.

Информатика: простейшие навыки работы на компьютере и в сети Интернет, умение использовать прикладное программное обеспечение, в частности: пакеты универсальных математических программ, текстовый процессор и редактор формул (для оформления отчетов).

2.2 Минимальные требования к «входным» знаниям, необходимым для успешного усвоении данной дисциплины:

Удовлетворительное усвоение программ по указанных выше разделам матема­тики, физики и информатики, владение персональным компьютером на уровне уверенного пользователя.

2.3 Дисциплины, для которых освоение данной дисциплины необходимо как
предшествую­щее
:

Основы электроснабжения горных предприятий.

3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Электротехника»


3.1 Общекультурные и профессиональные компетенции

Изучение дисциплины «Электротехника» направлено на формирование у студентов компе­тенций:

общекультурных:

способностью к обобщению и анализу информации, постановке целей и выбору путей их достижения (ОК-1);

умением логически последовательно, аргументировано и ясно излагать мысли, правильно строить устную и письменную речь (ОК-3);

готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);

использованием нормативных правовых и инструктивных документов в своей деятельности (ОК-7);

профессиональных:

демонстрировать пользование компьютером как средством управления и обработки информационных массивов (ПК-4);

готовностью выполнять экспериментальные и лабораторные исследования, интерпретировать полученные результаты, составлять и защищать отчеты (ПК-22);

3.2 В результате освоения дисциплины обучающийся должен

знать:

  • основные понятия и законы электротехники;

  • электрические и магнитные цепи;

  • электрические машины;

  • электрические измерения и приборы;

  • элементную базу электронных устройств;

  • преобразователи электрических сигналов;

  • основы электробезопасности.

    уметь:

  • описывать и объяснять электромагнитные процессы в электрических цепях и электротехнических устройствах;

  • читать электрические схемы электротехнических и электронных устройств;

  • экспериментальным способом и на основе паспортных (каталожных) данных определять параметры и характеристики типовых электротехнических и электронных устройств;

  • выбирать электрооборудование и рассчитывать режимы его работы.

    владеть

  • методами расчета электрических цепей и электрооборудования с применением современных вычислительных средств;

  • навыками измерения электрических параметров;

  • приемами проведения экспериментальных исследований электрических цепей и электротехнических устройств.



4 Структура и содержание дисциплины Электротехника
Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 216 часов.

Структура и содержание дисциплины приведено ниже в таблице.

Структура и содержание дисциплины «Электротехника»



5. Образовательные технологии

Организация занятий по дисциплине "Электротехника" возможна как по обычной технологии по видам работ (лекции, 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 16 часов в лаборатории электротехники для проведения лабораторных работ на натурных стендах.

Для этого на кафедре «Электротехники и информационных систем»:

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).

Практические занятия проводятся в компьютерном классе (Б-731) с использованием прикладного программного обеспечения (математические пакеты и пакет имитационного моделирования).

Лабораторные занятия проводятся в специализированной электротехнической лаборатории (уад. а-658) на электротехнических лабораторных установках (ЭВ-4) бригадой студентов из 4–5 человек. Все лабораторные работы выполняются фронтально. Часть лабораторных работ выполняется виртуально (имитационное моделирование) бригадой студентов из 2–3 человек.

Самостоятельная работа по дисциплине включает:

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.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

6.1 Примерная тематика практических занятий

1. Расчет электрических цепей постоянного тока. Делители напряжения и тока.

2. Методы расчета линейных электрических цепей.

3. Расчет цепей синусоидального тока с использованием символического метода (комплексных чисел).

4. Расчет однофазной цепи.

5. Расчет трехфазной цепи.

6. Расчет неразветвленных магнитных цепей (прямая и обратная задача).

7. Определение параметров трансформатора и асинхронного двигателя по каталожным данным.

8. Определение параметров однофазного полупроводникового выпрямителя.

6.2 Примерная тематика расчетно-графических работ

6.2.1 Расчет линейных цепей постоянного тока (2 задачи)

Целью работы является закрепление у студентов навыков анализа и расчёта линейной электрической цепи постоянного тока.

Содержание работы направлено на решение следующих воп­ро­­­сов:

  • умение выполнять эквивалентные преобразования участков цепи;

  • умение рассчитать токи в электрических цепях с одним источником;

  • уметь применить метод расчета линейной цепи с несколькими источниками;

  • изучить основные свойства линейных цепей на примере цепей с постоянными токами;

  • получить навыки работы с прикладной компьютерной математической программой (умение решать линейные алгебраические уравнения).

6.2.2 Расчет электрических цепей синусоидального тока (три задачи)

Целью работы является закрепление у студентов навыков анализа и расчёта линейной электрической цепи синусоидального тока.

Содержание работы направлено на решение следующих воп­ро­­­сов:

  • умение работать с комплексными числами;

  • умение выполнять расчеты токов и напряжений в неразветвленных цепях;

  • научиться представлять графики и векторные диаграммы синусоидальных токов и нап­ряжений;

  • уметь применять методы расчета цепей с синусоидальным током;

  • изучить тему: мощности и баланс мощностей в цепях с синусоидальными токами;

  • научиться рассчитывать трехфазные цепи.

6.2.3 Расчет параметров и основных характеристик трансформаторов и асинхронных двигателей по каталожным данным (две задачи)

Целью работы является закрепление у студентов навыков расчёта основных параметров трансформаторов и асинхронных двигателей.

Содержание работы направлено на решение следующих воп­ро­­­сов:

  • умение работать со схемами замещения трансформаторов и асинхронных двигателей;

  • научиться определять электрические параметры трансформаторов и асинхронных двигателей;

  • уметь выбирать асинхронные двигатели по их характеристикам для нерегулируемого электропривода горных машин и оборудования.

6.3 Примерные вопросы, выносимые на коллоквиумы

Предусмотрены три коллоквиума по основным разделам каждой из трех частей дисциплины. Целю каждого коллоквиума является проверка и одновременно повышение знаний студентов по отдельным частям, разделам, темам и вопросам дисциплины. Основное внимание уделяется темам и вопросам, вынесенным на самостоятельную проработку и изучение.

Часть 1

  1. Предмет изучения дисциплины «Электротехника и электроника».

  2. Физические понятия ток, напряжение и ЭДС.

  3. Электрическая энергия, способы ее получения и передачи на расстояния.

  4. Свойства линейных электрических цепей: свойство линейности, принцип наложения, принцип взаимности.

  5. Основные характеристики и параметры синусоидальных токов и напряжений.

  6. Способы получения синусоидальных напряжений и токов.

  7. Представление синусоидальных токов и напряжений векторами и комплексными числами.

  8. Законы электрических цепей в комплексной форме.

  9. Фазовые соотношения между токами и напряжениями в цепи при синусоидальном токе (элементы, ветви, участки цепи).

  10. Векторные диаграммы.

  11. Сопротивления элементов и участков цепей при синусоидальных токах.

  12. Геометрическая интерпретация полного комплексного сопротивления.

  13. Треугольник сопротивлений участка цепи и его связь с векторной диаграммой тока и напряжения.

  14. Проводимости элементов и участков цепей при синусоидальных токах.

  15. Геометрическая интерпретация полной комплексной проводимости.

  16. Треугольник проводимостей участка цепи и его связь с векторной диаграммой тока и напряжения.

  17. Электрические сигналы. Периодические сигналы и их представление гармоническим рядом Фурье.

  18. Использование метода наложения для анализа цепей при несинусоидальных периодических токах и напряжениях.

  19. Трехфазная система напряжений, основные соотношения, способы получения, источники трехфазного напряжения и их эквивалентные схемы. Нормированные уровни напряжений. Кабели и провода, используемые в трехфазных цепях.

  20. Мощности трехфазной сети. Измерение активной и реактивной мощности. Счетчики электрической энергии.

  21. Нелинейные резистивные элементы: модели и физические аналоги.

  22. Графическое и аналитическое представление вольтамперных характеристик нелинейных резистивных элементов. Основные свойства.

  23. Графо-аналитические методы расчет нелинейных цепей с источниками постоянного напряжения.

Часть 2

  1. Линейный трансформатор.

  2. Физическая и математическая модели линейного трансформатора.

  3. Трансформатор как элемент электрической цепи.

  4. Сердечники электромагнитных устройств: электромагнитов, дросселей и трансформаторов.

  5. Конструкция, материалы, магнитные свойства, потери энергии в сердечниках электромагнитных устройств.

  6. Трехфазные трансформаторы: назначение, конструкция и принцип действия, основные эксплуатационные параметры.

  7. Основные эксплуатационные параметры трехфазных трансформаторов.

  8. Получение вращающегося магнитного поля в трехфазной цепи.

  9. Физическая и математическая модели вращающегося магнитного поля.

  10. Понятие пары полюсов вращающегося магнитного поля.

  11. Способы пуска асинхронных двигателей.

  12. Способы регулирования скорости асинхронных двигателей.

  13. Синхронные двигатели. Основные характеристики.

  14. Механическая характеристика синхронных двигателей.

Часть 3

  1. Аналоговые и цифровые сигналы, их характеристики. Радио- и проводная связь.

  2. Понятие о модуляции и детектировании сигналов.

  3. Свойства и особенности полупроводниковых диодов различных типов.

  4. Типы, принципы функционирования и маркировка полевых транзисторов.

  5. Назначение и примеры простейших схем выпрямителей, принципы их работы.

  6. Назначение и примеры простейших схем ин­вер­торов, принципы их работы.

  7. Принцип действия однокаскадного усилителя на полевых транзисторах.

  8. Электронные ключи и их использование в электронных цепях.

  9. Регистры: определение, выполняемые операции, примеры схемной реализации.

  10. Счетчики импульсов: определение, выполняемые операции, примеры схемной реализации.

  11. Назначение и принципы построения цифро-аналоговых преобразователей.

  12. Назначение и принципы построения аналого-цифровых преобразователей.

6.4 Примерная тематика реферата

Цель написания реферата – привитие студенту навыков краткого и лаконичного представления собранных материалов и фактов в соответствии с требованиями, предъявляемыми к техническим отчетам, обзорам и статьям.

Реферат готовится в последние две недели изучения дисциплины. Объем реферата 8–10 страниц. Подготовка реферата подразумевает самостоятельное изучение студентом определённой темы по нескольким источникам информации (учебникам, научным статьям, технической и справочной литературы в бумажной и электронной форме, электронным ресурсам Интернета), систематизацию найденного материала и краткое его изложение.

Темы:

  1. Выпрямительные диоды: классификация, маркировка, конструкция, параметры и характеристики, один-два примера применения (схема принципиальная).

  2. Биполярные транзисторы для усилителей: классификация, маркировка, конструкция, параметры и характеристики, один-два примера применения (схема принципиальная).

  3. Полевые транзисторы для усилителей: классификация, маркировка, конструкция, параметры и характеристики, один-два примера применения (схема принципиальная).

  4. Операционные усилители общего применения: маркировка, схемотехника, параметры и характеристики, примеры использования (принципиальные схемы)

  5. Операционные усилители для измерительных устройств: маркировка, схемотехника, параметры и характеристики, примеры использования (принципиальные схемы)

  6. Решающие операционные усилители: маркировка, схемотехника, параметры и характеристики, примеры использования (принципиальные схемы)

  7. Активные фильтры (полосовые и заграждающие) на операционных усилителях: схемотехника, параметры, характеристики, примеры принципиальных схем

  8. Электронные ключи на биполярных транзисторах: схемотехника, параметры, характеристики, примеры (принципиальные схемы)

  9. Электронные ключи на биполярных транзисторах: схемотехника, параметры, характеристики, примеры (принципиальные схемы)

  10. Инверторы напряжения: принцип действия, схемотехника, параметры и характеристики

  11. Трехфазные управляемые выпрямители: принцип действия, схемотехника, параметры и характеристики

  12. Преобразователи частоты для электропривода: классификация, основные схемотехнические решения, параметры и характеристики

  13. Усилители постоянного тока (для измерительных устройств)

  14. Усилители звуковых частот (УНЧ)

  15. Управляемые выпрямители на силовых транзисторах (IGBT)

  16. Инверторы на силовых транзисторах (IGBT)

  17. Триггеры в интегральном исполнении (серии логических интегральных схем): маркировка, цоколевка, основные параметры примеры применения (два-три примера)

  18. Регистры

  19. Счетчики импульсов (цифровые счетчики)

  20. Динамические запоминающие устройства (принцип действия, маркировка, цоколевка)

  21. Аналого-цифровые устройства

  22. Статические и динамические ОЗУ

6.5 Примеры тестовых вопросов

Целью тестов является текущий (оперативный) контроль знаний и навыков по разделам дисциплины. Каждый тест состоит из 4–10 тестовых заданий (элементарных задач) и предоставляет возможность выбора из перечня ответов. Тесты проводятся каждые две недели, как на аудиторных занятиях, так и в часы вне сетки расписания. Правильные решения разбираются на практических и/или лекционных занятиях, а также на консультациях.

6.5.1 "Может ли (да/нет) использоваться на самолете в качестве нейтрального провода трехфазной цепи его металлическая обшивка (корпус)?" Эталон: да;

6.5.2 Укажите, какие из приведенных признаков:

а) минимальный ток, потребляемый контуром;
    б) сдвиг фаз между напряжением и током на входе контура равен 90;

в) максимальный ток, потребляемый контуром,

г) минимальная проводимость контура,

д) отсутствие активных потерь в контуре,

е) минимальное сопротивление контура,


следующая страница >>