Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

«Утверждаю»

Проректор по УМР ОмГТУ

Л.О. Штриплинг

«»_ 2013 год

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Электротехника и электроника» (МЕН.С.2.01.09) для направления подготовки специалистов 140107.65 «Тепло- и электрообеспечение специальных технических систем и объектов»

Омск, 2013 г.

Разработана в соответствии сФГОС ВПО, ООП по направлению подготовки специалитета 140107.65 «Тепло- и электрообеспечение специальных техническихсистем и объектов».

Программу составил:

к.т.н, ст.преподаватель С.Ю. Долингер Обсуждена на заседании кафедры ЭсПП от «»_ 20_ г. № _ Зав. кафедрой ЭсПП / В.Н. Горюнов «_»20г.

Руководитель ООП _/ В.Н. Горюнов «_»_ 2013 г.

Ответственный за методическое обеспечение ООП _/ Д.Г. Сафонов «_»_ 2013 г.

1. Цели и задачи дисциплины Дисциплина «Электротехника и электроника» является дисциплиной базовой части математического и естественнонаучного циклав системе подготовки специалиста по направлению 140107.65 «Тепло- и электрообеспечение специальных техническихсистем и объектов».

Целью изучения дисциплины является формирование и закрепление у студентов знаний о принципах действия элементов, приборов и устройств электротехники иэлектроники, основных их характеристиках и параметрах, условиях их эксплуатации а также возможностях применения в различных устройствах электроэнергетики.

Основными задачами дисциплины являются изучение основ системного анализа и синтеза применительно к приборам и устройствам силовой электроники, принципов действия и методов расчета основных видов преобразователей электрической энергии, усилителей и генераторов электрических сигналов и использование их в электронных приборах и устройствах электроснабжения.

2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Электротехника и электроника» входит в базовую часть «Математический и естественнонаучный цикл» С.2.01.09 подготовки специалистов и является основой для дисциплин данного цикла.

Студент, начинающий изучение дисциплины «Электротехника и электроника», должен знать физику и математику в пределах базовой программы вуза, а также основы электротехники, иметь представления о физических явлениях, положенных в основу создания и функционирования различных устройств электронной техники.

Дисциплины, изучаемые одновременно: «Общая энергетика», «Автоматизация информационных систем управления», «Специальные сооружения и объекты» и «Техника высоких напряжений».

Последующие дисциплины: «Информационно-измерительная техника».

3. Требования к результатам освоения дисциплины.

3.1. В результате освоения дисциплины «Электротехника и электроника» должны быть сформированы следующие компетенции:

- способностью выявлять сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и применять соответствующий физико-математический аппарат для их анализа и выработки решения (ПК-1);

- способностью применять математический аппарат, в том числе с использованием вычислительной техники, для решения профессиональных задач (ПК-2).

3.2. В результате освоения дисциплины студент должен демонстрировать освоение указанными компетенциями по дескрипторам «знания, умения, владения», соответствующие тематическим модулям дисциплины, и применимые в их последующем обучении и профессиональной деятельности:

Знать:

З.1.Принципиальные основы работы современных полупроводниковых приборов;

З.2.Характеристики современных силовых электронных приборов;

З.3.Основные алгоритмы управления, применяемые в силовых электронных устройствах.

Уметь:

У.1. Правильно классифицировать полупроводниковые преобразователи электрической энергии;

У.2. Описывать основные электромагнитные процессы устройств силовой электроники;

У.3. Самостоятельно проводить расчеты по определению параметров и характеристик устройств силовой электроники.

Владеть:

В.1.Общелогическими методами обоснования и аргументации построения основных устройств силовой электроники;

В.2. Приемами работы с учебной, научной и справочной литературой по силовой электронике: использовать разнообразные приемы, методы и средства обучения.

3.3. Проектируемые результаты и признаки формирования компетенций.

Компетентностная модель дисциплины Проектируемые результаты освоения 4. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и зачетных единицах Очная форма обучения Вид аттестации за семестр (зачёт, экзамен) 5. Содержание дисциплины по модулям и видам учебных занятий 5.1. Содержание дисциплины по модулям 1. Электрические цепи;

2.Электрические машины;

3.Электроника.

Модуль 1. Электрические цепи.

Цепи постоянного тока. Введение. Линейные элементы электричеЛ ских цепей постоянного тока и их характеристики. Основные свойства и методы общего анализа линейных электрических цепей постоянного тока. Нелинейные цепи постоянного тока.

Однофазные цепи переменного тока. Параметры и способы представления гармонических (синусоидальных) величин Идеализированные линейные элементы однофазных цепей синусоидального тоЛ ка. Амплитудные и фазовые соотношения между токами и напряжениями на элементах неразветвленной и разветвлённой цепях синусоидального тока.

Трехфазные цепи переменного тока.Трехфазные электрические ность в трехфазных цепях.

Модуль 2. Электрические машины.

Трансформаторы. Устройство, принцип действия и применения Л трансформаторов. Эксплуатационные характеристики силовых трансформаторов. Режимы работы трансформаторов.

Электродвигатели. Асинхронные двигатели.Синхронные двигатеЛ ли. Машины постоянного тока.

Модуль 3. Электроника.

Полупроводниковые приборы, устройство, принцип работы и применение. Применение мощных силовых ключей. Преобразователи.

Регуляторы переменного напряжения. Вентильные компенсаторы неактивных составляющих полной мощности. Основы цифровой электроники, интегральные схемы и микропроцессоры.

5.2. Содержание практических занятий.

Практические занятия предназначены для более глубокого закрепления лекционного материала, включающего знания о принципах действия элементов, приборов и устройств электротехники и электроники,основных их характеристиках и параметрах, условиях их эксплуатации, а также возможностях применения в различных устройствах электроэнергетики.

Занятия проводятся в форме семинаров и коллоквиумов, на которых обсуждаются и оцениваютсяпрограммные вопросы практических занятий, направленных на подготовку специалиста к их способности анализировать и рассчитывать схемы и элементы основного оборудования вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетического оборудования.

Электрические цепи постоянного тока. Закон Ома и правила Кирхгофа для цепей постоянного тока. Метод контурных токов.

Электрические цепи постоянного тока. Закон Ома и правила 1 Кирхгофа для цепей переменного тока. Действующее значение пере- + менного тока и напряжения. Мощность в цепях переменного тока.

Символический метод расчета цепей переменного тока. Символический метод расчета цепей переменного тока. Построение векторных + Модуль 2. Электрические машины.

Трансформатор. Принцип работы трансформатора. Расчет основных параметров трансформатора. Опыт КЗ и ХХ.

Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы асинхронного двигателя.

Полупроводниковые устройства. p-n переход.Диод. ВАХ диода. Транзистор, устройство принцип работы.

Полупроводниковые выпрямители и электронные усилители.

Однополупериодная схема выпрямления. Двухполупериодная схема выпрямления. Расчет транзисторного усилителя.

Основы цифровой электроники.

Элементы микропроцессора. Арифметико-логическое устройство. Ре- + гистры. Триггеры. Счетчики и регистры.

6. Образовательные технологии.

6.1.Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Электротехника и электроника» используются следующие образовательные технологии:

1. Информационно-развивающие технологии:

- использование мультимедийного оборудования при проведении занятий;

- получение студентом необходимой учебной информации под руководством преподавателя или самостоятельно;

- метод IT - использование в учебном процессе электронного учебника.

2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии:

- проблемные лекции;

- Case-study;

- «работа в команде» - совместная деятельность под руководством лидера, направленная на решение общей поставленной задачи;

- «междисциплинарное обучение» - использование знаний из разных областей, группируемых и концентрируемых в контексте конкретно решаемой задачи;

- контекстное обучение;

- обучение на основе опыта;

- междисциплинарное обучение.

3. Личностно ориентированные технологии обучения:

- консультации;

- «индивидуальное обучение» - выстраивание для студента собственной образовательной траектории с учетом интереса и предпочтения студента;

- опережающая самостоятельная работа – изучение студентами нового материала до его изложения преподавателем на лекции и других аудиторных занятиях;

- подготовка к докладам на студенческих конференциях.

Методы активизации учебного процесса 6.2. Интерактивные формы обучения (в соответствии с положением ПОмГТУ 75.03Об использовании в образовательном процессе активных и интерактивных форм проведения учебных занятий») № Семестр, Применяемые технологии интерактивного обуче- Кол-во 4 семестр Практические занятия.Работа в команде.Case–Study 4 семестр Практические занятия. Работа в команде. Case–Study 7. Самостоятельная работа студентов (указываются все виды работ в соответствии с учебным планом) Самостоятельная работа направлена на закрепление и углубление полученных теоретических и практических знаний, развитие навыков практической работы.

7.1. Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины; поиск и обзор литературы и электронных ис- точников; чтение и изучение учебника и учебных пособий.

3. Выполнение домашних заданий, подготовка к практическим занятиям Обоснование трудоемкости (в часах) на выполнение СРС произведено на основании опроса студентов 7.2.Домашнее задание по модулям:

1.Однофазные цепи (модуль №1);

2. Трехфазные цепи (модуль №1);

3. Трансформатор (модуль № 2);

4. Полупроводниковый выпрямитель(модуль № 3).

8. Методическое обеспечение системы оценки качества освоения программы дисциплины 8.1. Фонды оценочных средств (в соответствии с ПОмГТУ73.05 «О фонде оценочных средств по дисциплине») Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

Фонд оценочных средств по дисциплине «Электротехника и электроника» включает:

- варианты домашнего задания;

- вопросы для допуска к практическому занятию;

- задания для проведения занятий в интерактивной форме.

Оценка качества освоения программы дисциплины «Электротехника и электроника»

включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию (по модулям), итоговую аттестацию.Для аттестации студентов по дисциплине «Электротехника и электроника»

используются также тестовые задания, разработанные на кафедрев комплектных приложениях электронных учебников и электронных пособий.

Студентам предоставлена возможность оценивания содержания, организации и качества учебного процесса.

8.2. Контрольные вопросы по дисциплине Модуль 1.

1. Тепловое действие электрического тока и его пожарная опасность. Закон Джоуля-Ленца.

2. Действующее значение переменного тока и напряжения. Соотношение между действующим и амплитудным значением.

3. Сопротивление катушки индуктивности и конденсатора в цепи синусоидального тока.

4. Полное сопротивление сети с последовательным соединением активной, индуктивной и ёмкостной нагрузок.

5. Закон Ома для цепи с последовательным соединением активной и индуктивной нагрузок.

6. Активная мощность. Единица мощности.

7. Полная мощность. Единица мощности. Связь полной мощности с активной и реактивной мощностями.

8. Коэффициент мощности и способы его повышения.

9. Симметричная трёхфазная система ЭДС. Линейные и фазные напряжения и токи.

10. Трёхфазная цепь при соединении нагрузок по схеме "звезда" с нулевым проводом. Схема, соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами.

11. Трёхфазная цепь при соединении нагрузок по схеме "треугольник". Схема, соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами.

12. Мощность в симметричной трёхфазной цепи.

Модуль 2.

13. Однофазный трансформатор. Устройство, назначение, графические обозначения, коэффициент трансформации.

14. Трёхфазный трансформатор. Устройство. Номинальные данные. Пожарная опасность.

15. Трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Устройство. Пожарная опасность.

16. Трёхфазный асинхронный двигатель. Частота вращения ротора.

17. Трёхфазный асинхронный двигатель. Номинальные данные. Мощность. Номинальный и пусковой токи.

18. Двигатель постоянного тока. Устройство. Пожарная опасность.

19. Частота вращения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением и способы её регулировки.

20. Магнитный пускатель. Назначение. Устройство.

Модуль 3.

21. Выпрямители переменного тока. Назначение, область применения, основные схемы.

22. Однополупериодные и двухполупериодные выпрямители переменного тока. Схемы.

Принцип действия.

23. Усилитель на транзисторе по схеме с общим эмиттером. Принцип действия. Основные параметры.

24. Генератор синусоидальных колебаний на транзисторе с трансформаторной обратной связью. Электрическая схема. Принцип действия.

25. Электронный ключ на транзисторе. Электрическая схема. Принцип действия.

26. Полупроводниковый стабилизатор напряжения компенсационного типа. Принцип действия. Коэффициент стабилизации.

9. Ресурсное обеспечениедисциплины.

9.1. Материально-техническое обеспечение дисциплины 9.1.1 Современные приборы, установки (стенды), специализированные лаборатории и классы:

лаборатории «Силовойэлектроники и автоматического управления».

Системный блок на базе IntelPentiumI-1.60 – 3шт., системный блок Athlon 64300 –1 шт., компьютер Prestigei5 – 760 – 1 шт., ПЭВМ IntelCeleron 2.4 – 1шт., системный блок IntelPentium 4шт., ПЭВМ IntelCeleron 2.66– 1шт., ПЭВМ IntelCeleron 3.06– 1шт., сервер IntelCeleron 2.66– 1шт., проектор ViewSonicPJ258D – 1 шт., переносной экран DraperDiplomat – 1 шт., ноутбук Samsung 300 V5A-S17 –1 шт., интерактивный дисплей Simpodium – 1 шт.

Лаборатория «Силовой электроники и автоматического управления» (6-232) Мультимедийное оборудование (проектор, экран, ноутбук): проектор AserP1203 -1 шт., интерактивная приставка EIKI-Kit – 1 шт., экран автоматический MovieSmartMotor -1 шт., ноутбук FSCAMILO – 1 шт.

9.1.2. Технические средства обучения и контроля.

9.1.2.1. Мультимедийные лекционные аудитории.

9.1.2.2. Использование тестовых заданий для текущего контроля знаний студентов, полученных при самостоятельном изучении лекционного курса и в период промежуточных аттестаций.

9.1.3.Вычислительная техника.

9.1.3.1. При изучении теоретического курса - работа студентов с обучающее контролирующими программами, содержащими учебный материал по отдельным вопросам курса.

9.1.3.2. При проведении практических занятий - применение расчетных программ пообработке результатов эксперимента, а также обучающе - контролирующих программ по проверке усвоения студентом знаний, полученных напрактическомзанятии.

9.1.3.3. Демонстрация полупроводниковых, газоразрядных, электровакуумных и других электронных приборов 9.2. Учебно-методическое и информационное обеспечение 9.2.1. Основная литература.

1.Тихонов А. И. Информационно-измерительная техника и электроника: учеб. пособие по курсу лекций/ А. И. Тихонов; ОмГТУ. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008 – 312 с 2. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): учебник для вузов / Ю.

Ф. Опадчий; Под ред. О.П. Глуднина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005. – 768 с. (гриф) 3. Зиновьев, Геннадий Степанович. Силовая электроника [Электронный ресурс] :

учеб.пособие для бакалавров специальности "Промышленная электроника" / Г. С. Зиновьев, 2012. - 1 o=эл. опт. диск (CD-ROM). - [667] с.

4. Новожилов, Олег Петрович. Электротехника и электроника [Электронный ресурс] :

учеб.для вузов по направлениям подгот. 230100 (654600) "Информатика и вычислительная техника" для бакалавров / О. П. Новожилов, 2012. - 1 o=эл. опт. диск (DVD-ROM). - [653] с.

9.2.2. Дополнительная литература.

1.Тихонов А.И. Информационно-измерительная техника и электроника: учеб.пособие по выполнению курсовых работ (проектов) и индивидуальных заданий. / А. И. Тихонов, ОмГТУ. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005 - 168 с.

2. Тихонов А.И. Иформационно-измерительные и электронные приборы и устройства: практикум./ А. И. Тихонов, С. В. Бирюков, А. В. Бубнов; ОмГТУ – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 255 с.

3. Прянишников В. А. Электроника: учебник/ В. А. Прянишников. – СПб.: Корона-принт, 2004 - 416 с.

9.2.3. Периодическая литература 9.2.3.1. Электричество. 1989 – 2013.

9.2.3.2. Промышленная энергетика. 2001 – 2013.

9.2.3.3. Электрические станции и сети. ЭРЖ 1997 – 2013.

9.2.3.4. Электрические машины и трансформаторы. ЭРЖ 1997 –2013.

9.2.3.5. Электрические станции. 1985 – 2013.

9.2.3.6. Омский научный вестник. Приборы, машины и технологии. 1997 – 2013.

9.2.4. Информационные ресурсы 9.2.4.1. Стандарты СНГ и России.

9.2.4.2. Патенты России.

9.2.4.3. Научная электронная библиотека elibrary.ru.

9.2.4.4. ЭБС «АРБУЗ».

9.2.4.5. Elsevier Engineering.