МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ЭКИБАСТУЗСКИЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
Программа, методические указания и контрольные работы для учащихся заочного отделения
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА С ОСНОВАМИ ЭЛЕКТРОНИКИ
Специальность:
0706000 «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых»
Разработала преподаватель:
Хивук А.Н.
Пояснительная записка
Программой предмета «Электротехника с основами электроники» предусматривается изучение процессов в цепях постоянного и переменного токов, принцип действия электрических машин и аппаратов, изучение устройства, принципа действия, характеристик и параметров электронных приборов, а также изучение области науки, техники и производства, в которой разрабатываются принципы производства и совершенствования электронных приборов, методы их инженерного расчета и технологического обеспечения..
Программа предмета базируется на знаниях учащихся в области физики, поэтому отдельные вопросы рассматриваются обзорно или даются учащимся на самостоятельную подготовку. При изложении учебного материала сочетается теоретическое освещение вопросов с их практическим применением.
В результате изучения дисциплины студент
должен знать:
сущность физических процессов, протекающих в электрических и
магнитных цепях, построение электрических цепей, порядок расчета их
параметров;
способы включения электроизмерительных приборов и методы
измерений электрических величин;
принципы, лежащие в основе электронной теории;
должен уметь:
собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
исследовать характеристики и работу полупроводниковых приборов.
Методика изучения дисциплины строится на основе сочетания теоретического и практического материалов, поэтому тематический план предусматривает проведение лабораторных и практических занятий, количество и перечень которых определяется учебным планом образовательного учреждения.
В содержании дисциплины «Электротехника с основами электроники» по каждой теме приведены требования к формируемым представлениям, знаниям и умениям.
В процессе преподавания особое внимание необходимо уделяется самостоятельной работе студента, которая может быть организована на аудиторных занятиях и во внеурочное время. Планирование самостоятельной работы предполагает постепенный переход от относительно простых к более сложным видам заданий, что способствует освоению студентами новых знаний и умений. По мере изучения материала студент должен сделать контрольную работу. Желательно, чтобы после проработки соответствующего раздела программы была решена задача из контрольной работы. Это будет способствовать лучшему усвоению дисциплины.
После выполнения контрольной, лабораторных работ и практических занятий в сроки, предусмотренные учебным графиком, для проверки знаний студентов проводится экзамен по дисциплине «Электротехника с основами электроники». К зачету допускаются студенты, получившие допуск по контрольной работе, лабораторным и практическим занятиям.
По данному предмету предусмотрено выполнение 2-х контрольных работ.
В контрольную №1 входят следующие разделы: “Постоянный электрический ток” и “Однофазные цепи переменного тока”, “Трехфазные цепи переменного тока”.
В контрольную №2 входят следующие разделы:
“Полупроводниковые приборы”, “Выпрямители”, “Электронные усилители”. Для
решения задач необходимо знать теоретический материал по этим темам.
Программа предмета
Электрические цепи постоянного тока. Общие сведения об электрических цепях. Электрический ток, его разновидности. Основные элементы электрических цепей. Режимы работы электрических цепей. Основы расчёта электрических цепей. Электрическая энергия и мощность. Химические источники электрической энергии. Тепловое действие тока. Расчёт проводов. Сложные электрические цепи постоянного тока и методы их расчёта.
В результате изучения раздела учащийся должен знать:
физическую сущность процессов в цепях постоянного тока;
основные законы цепей постоянного тока;
элементы электрических цепей, их изображение на схемах и назначение;
законы последовательного, параллельного и смешанного соединения резисторов, химических источников тока;
должен уметь:
выполнять измерения и расчеты основных параметров электрических цепей постоянного тока;
определять эквивалентное сопротивление цепи;
включать электроизмерительные приборы в электрическую цепь;
рассчитывать батарею химических элементов.
[1, с. 28-60], [2, с. 35-66, 79-93], [3, с. 19-20, 61-69].
Электромагнетизм. Основные свойства и характеристики магнитного поля. Закон полного тока. Взаимодействие магнитного поля и проводника с током. Электромагнитная сила. Электромагниты. Электромагнитная сила. Преобразование механической энергии в электрическую. Самоиндукция, ЭДС самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Взаимная индукция. Взаимная индуктивность. Переходные процессы в цепях постоянного тока. Вихревые токи и их практическое применение.
В результате изучения раздела учащийся должен иметь представление:
о расчете магнитных цепей;
должен знать:
условия существования магнитного поля, его характеристики, правила для определения направления магнитного поля;
поведение проводника в магнитном поле;
принцип действия электрического генератора и трансформатора;
должен уметь:
рассчитывать электромагнитную силу, действующую на проводник с током и указывать ее направление;
пользоваться правилом буравчика, правилами левой и правой руки;
рассчитывать ЭДС в проводнике, перемещающемся в магнитном поле, определять направление этой ЭДС.
[1, с. 69-113], [2, с. 102-142], [3, с. 44-50].
Электрические измерения. Основные понятия измерений. Классификация электроизмерительных приборов. Приборы непосредственной оценки. Классификация приборов для измерения тока и напряжения. Измерение электрических сопротивлений. Электроизмерительные приборы высокой чувствительности.
В результате изучения раздела учащийся
должен знать:
основные термины и определения, единицы измерения электрических и
магнитных величин;
буквенные и графические обозначения физических величин, устройство
измерительных приборов;
методы и способы измерения параметров электрической цепи;
способы измерения неэлектрических величин электрическими приборами.
должен уметь:
обеспечить организацию технического обслуживания и ремонта измерительных
приборов;
проводить подбор приборов для измерения электрических величин и устройств расширения пределов измерения;
измерять параметры электрических величин на работающих устройствах [1, с. 318-357], [3, с. 181-187].
Однофазные цепи переменного тока. Общий случай последовательного соединения активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений. Законы изменения тока и напряжения, векторные диаграммы. Разложение напряжений на активные и реактивные составляющие, их определение в каждой цепи. Резонанс напряжений, условие возникновения резонанса напряжений. Общий случай параллельного соединения активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений. Разложение токов на активные и реактивные составляющие. Резонанс токов, условие возникновения резонанса токов. Измерение мощности и энергии в цепи однофазного переменного тока.
В результате изучения раздела учащийся должен знать:
физическую сущность процесса получения переменного тока;
основные величины, характеризующие переменный ток;
построение временных и векторных диаграмм;
электромагнитные явления в цепях переменного тока, возможности их практического применения;
коэффициент мощности, его технико-экономическое значение, способы повышения;
должен уметь:
рассчитывать цепи переменного тока с построением временных и векторных диаграмм.
[1, с. 131-162], [2, с. 173-201], [3, с. 84-91].
Трехфазные цепи переменного тока. Получение трёхфазной синусоидальной ЭДС, трёхфазная цепь. Соединение обмоток трёхфазных генераторов и трёхфазных потребителей. Симметричная система трёхфазной ЭДС. Соединение обмоток генератора и потребителей звездой, фазные и линейные напряжения и тока, соотношения между ними, векторные диаграммы, роль нулевого провода. Соединение обмоток генератора и потребителей треугольником, фазные и линейные токи и напряжения, соотношения между ними, векторные диаграммы. Мощности трёхфазной цепи. Вращающееся магнитное поле трёхфазной системы. Измерение активной мощности одним, двумя и тремя ваттметрами. Трёхфазные ваттметры.
В результате изучения раздела учащийся должен знать:
преимущества трехфазного тока перед однофазным;
соединение обмоток генератора и потребителя «звездой» и «треугольником»;
роль нулевого провода;
принцип действия асинхронного двигателя;
должен уметь:
производить расчеты симметричных и несимметричных трехфазных цепей, измерять их параметры.
[1, с. 164-180], [2, с. 217-241], [3, с. 127-131].
Электрические машины постоянного тока. Устройство и принцип действия электрической машины постоянного тока, ЭДС обмоток; реакция якоря; понятие о коммутации. Классификация генераторов постоянного тока. Двигатели постоянного тока: уравнения рабочего процесса; регулирование скорости. Классификация двигателей постоянного тока.
В результате изучения раздела учащийся должен знать:
устройство, характеристики, классификацию электрических машин постоянного тока, принцип работы.
должен уметь:
собирать электрические схемы испытания машин постоянного тока, анализировать рабочие характеристики.
[1, с. 239-277], [3, с. 199-202].
Электрические машины переменного тока. Назначение машин переменного тока и их классификация. Устройство машины переменного тока. Вращающееся магнитное поле трехфазной системы. Принцип работы трёхфазного асинхронного двигателя. Частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора. Скольжение. Вращающий электромагнитный момент асинхронного двигателя. Пуск в ход трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Регулирование скорости вращения. Синхронные машины: устройство, рабочий процесс синхронного генератора; синхронная машина в режиме двигателя. Область применения.
В результате изучения раздела учащийся должен знать:
устройство, принцип работы машин переменного тока, способы пуска, правила включения.
должен уметь:
собирать электрические схемы испытания машин переменного тока, снимать и анализировать рабочие характеристики.
[1, с. 199-236], [2, с. 236-241].
Трансформаторы. Назначение, устройство и принцип действия однофазного трансформатора. Коэффициент трансформации. ЭДС обмоток, номинальные величины. Режимы работы трансформатора. Потери энергии и КПД трансформатора. Типы трансформаторов и их применение.
В результате изучения раздела учащийся должен знать:
общие сведения о типах трансформаторов, об устройстве однофазных,
трехфазных трансформаторов, устройство автотрансформатора.
должен уметь:
снимать характеристики трансформаторов, анализировать режимы работы под нагрузкой, в случаях холостого хода и короткого замыкания.
[1, с. 182-196], [2, с. 261-266], [3, с. 149-153].
Электропривод на современном производстве. Понятие об электроприводе, основные свойства электроприводов. Автоматизированный и неавтоматезированный электроприводы.
Основные понятия о механике электропривода. Виды нагрузок и моментов. Уравнение привода для поступательного и вращательного движения. Приведение статических моментов, статических усилий, маховых масс и моментов энергии к оси вращения двигателей.
В результате изучения раздела учащийся
должен знать:
основные понятия об электроприводе, виды электроприводов;
основные понятия о механике электропривода, виды передаточных механизмов, уравнение вращательного и поступательного движения;
режимы работы электродвигателей, нагрузочные и механические характеристики двигателей постоянного и переменного тока;
способы пуска и регулирование частоты вращения электродвигателя.
основные принципы управления электроприводом, аппаратуру и схемы управления.
должен уметь:
рассчитывать параметры электродвигателей при различных режимах работы, производить выбор двигателя по мощности.
[1, с. 398-407].
Полупроводниковые приборы. Назначение и, устройство, принцип действия, область применения диодов и транзисторов. Вольт-амперные характеристики полупроводниковых приборов. Выбирать рабочие режимы работы полупроводниковых приборов и рассчитывать простейшие схемы в которых используются диоды и транзисторы.
В результате изучения раздела учащийся должен знать:
конструкцию, область применения, принцип действия, характеристики полупроводниковых диодов и транзисторов.
должен уметь:
определять параметры, исследовать характеристики и работу полупроводниковых диодов и транзисторов, использовать полученные знания из смежных предметов и из практической работы на производстве.
[4, с. 10-86], [5, с. 36-58], [6, с. 47-132].
Электронные выпрямители. Назначение и классификация выпрямителей, сглаживающих фильтров, принцип действия и область применения выпрямителей.
В результате изучения раздела учащийся должен знать:
конструкцию, область применения, принцип действия, характеристики выпрямителей и сглаживающих фильтров.
должен уметь:
определять параметры, исследовать характеристики и работу выпрямителей, сглаживающих фильтров, использовать полученные знания из смежных предметов и из практической работы на производстве.
[5, с. 70-94], [6, с. 101-142].
Электронные усилители. Назначение и классификация электронных усилителей. Основные показатели работы усилителя. Обратная связь в усилителях. Ее виды, способы осуществления. Влияние обратной связи на основные параметры усилителя. Способы включения усилительных элементов и межкаскадные связи. Характеристика рабочих режимов усилительных элементов. Способы обеспечения рабочего режима транзистора. Термостабилизация и термокомпенсация рабочей точки. Усилители мощности, усилители постоянного тока, эмиттерные повторители, фазоинверсные каскады в устройствах железнодорожной автоматики.
В результате изучения раздела учащийся
должен знать:
конструкцию, область применения, принцип действия, характеристики электронных усилителей
должен уметь:
определять параметры, исследовать характеристики и работу электронных усилителей, использовать полученные знания из смежных предметов и из практической работы на производстве.
[4, с. 195-231], [5, с. 96-125], [6, с. 165-206, 209-214, 329-336].