Виды и объем учебной работы, график изучения дисциплины

Таблица 1

Виды и объем учебной работы, график изучения дисциплины «Электротехника и электроника»

для студентов всех форм обучения

специальности 050501.65 Профессиональное обучение

(металлургические производства) (030500.09)

специализаций «Технология и технологический менеджмент в литейном производстве» (030501.09); «Технологии и менеджмент в металлургических производствах» (030503.09).

Тематический план изучения дисциплины

Таблица 2

Тематический план изучения дисциплины «Электротехника и электроника» по очной форме обучения

Содержание разделов дисциплины

3.1. Введение.

Электрическая энергия, ее преимущества, недостатки и области применения. Роль электротехники и электроники в совершенствовании автоматизированных систем управления техпроцессами. Основные этапы развития электротехники и электроники. Роль электротехники и электроники в формировании профессиональных навыков будущих педагогов профессионального обучения неэлектротехнических специальностей. Связь со специальными дисциплинами. Содержание и структура курса, общие методические указания по его изучению.

3.2. Электрические цепи.

3.2.1. Анализ электрических цепей постоянного тока.

Области применения электротехнических устройств постоянного тока. Генерирующие и приемные устройства. Схемы замещения электротехнических устройств. Условные графические обозначения, применяемые на схемах замещения. Линейные неразветвленные и разветвленные электрические цепи с одним источником ЭДС. Условные положительные направления ЭДС, токов и напряжений на схемах замещения. Режимы работы электрической цепи. Мощность электрической цепи постоянного тока. Законы Ома и Кирхгофа, метод расчета цепи на их основе. Эквивалентные преобразования в электрических цепях и метод их расчета на основе преобразований.

3.2.2. Анализ электрических цепей синусоидального тока.

Однофазные цепи. Причины широкого распространения и области применения электротехнических устройств и электрических цепей синусоидального тока промышленной частоты. Принцип действия простейшего однофазного генератора синусоидальной ЭДС. Основные параметры, характеризующие синусоидальную величину. Начальная фаза. Сдвиг фаз. Мгновенное, амплитудное, действующее и среднее значения синусоидально изменяющихся электрических величин. Представление синусоидальных величин тригонометрическими функциями, графиками изменения функции во времени, вращающимися векторами и комплексными числами. Электротехнические устройства переменного тока: источники ЭДС, резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы. Идеальные элементы: резистивные, индуктивные и емкостные. Условные графические обозначения, применяемые на схемах замещения для изображения идеальных элементов. Сдвиг фаз между напряжением и током, векторные диаграммы при раздельном включении в цепь идеальных элементов. Цепи переменного тока с последовательным соединением приемников. Треугольник сопротивлений: соотношение между полным, активным и реактивным сопротивлениями. Векторные диаграммы. Фазовые соотношения между токами и напряжениями. Резонанс напряжений, условия его возникновения и практическое значение. Цепи переменного тока с параллельным соединением приемников. Активная, реактивная и полная проводимости. Треугольник проводимостей. Векторные диаграммы. Резонанс токов, условия его возникновения и практическое значение. Понятие о смешанном соединении приемников. Векторная диаграмма. Колебания энергии в цепи синусоидального тока. Мгновенная мощность элементов цепи. Активная, реактивная и полная мощности. Треугольник мощностей. Коэффициенты мощности и реактивной мощности, их технико-экономическое значение. Компенсация реактивной мощности для повышения коэффициента мощности.

Трехфазные цепи. Исторические предпосылки возникновения трехфазных цепей. Простейший трехфазный генератор, получение трехфазной системы синусоидальных ЭДС. Способы соединения трехфазной обмотки генератора. Представление электрических синусоидально изменяющихся величин трехфазных систем тригонометрическими функциями, графиками, вращающимися векторами. Условные положительные направления электрических величин в трехфазной системе. Фазные и линейные напряжения и токи при различных соединениях приемников («звездой», «треугольником»). Векторные диаграммы. Способы включения в трехфазную сеть однофазных и трехфазных приемников. Четырехпроводная и трехпроводная трехфазные цепи. Симметричный режим трехфазной цепи. Соотношения между фазными и линейными напряжениями, фазными и линейными токами. Понятие о работе трехфазной цепи при несимметричной нагрузке. Назначение нейтрального провода. Мощность трехфазной цепи.

3.3. Электроника.

Аналоговая электроника. Современная база электроники. Преобразовательная техника на полупроводниковых диодах. Аналоговая электронная техника на транзисторах. Аналоговые электронные схемы на операционных усилителях. Импульсные электронные устройства. Регулируемые преобразовательные системы электроники. Цифровая электроника. Арифметические и логические основы цифровой электроники. Элементы математической логики. Микросхемы комбинационного и последовательностного типа. Полупроводниковые элементы памяти. Большие интегральные схемы – элементы микропроцессорного комплекта. Общие положения о проектировании электронных устройств; конструкторские документы; сопряжение цифровых и аналоговых микросхем; устройства сопряжения с технологическими объектами; интерфейсы.

3.4. Электрические машины.

Магнитные цепи и электромагнитные устройства. Понятие о магнитных цепях. Катушка как источник магнитодвижущей силы (МДС). Основные величины, характеризующие магнитное поле. Назначение магнитопровода. Свойства ферромагнитных материалов, используемых для изготовления магнитопроводов электромагнитных устройств. Неразветвленные и разветвленные цепи. Аналогия методов анализа электрических и магнитных цепей, законы для магнитных цепей. Особенности магнитной цепи с переменной МДС. Уравнение состояния и схема замещения катушки. Устройство, принцип действия и области применения электромагнитных устройств постоянного и переменного тока: подъемных электромагнитов, электромагнитных муфт, контакторов, реле, дросселей, магнитных пускателей, автоматических выключателей.

Трансформаторы.

Назначение и области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора. Схема замещения трансформатора. Величины, определяемые в опытах холостого хода и короткого замыкания трансформатора, их практическое значение. Паспортные данные трансформаторов. Энергетическая диаграмма и КПД трансформатора. Уменьшение потерь энергии на гистерезис и вихревые токи. Изменение напряжения на вторичной обмотке при нагрузке трансформатора, внешняя характеристика. Понятие о трехфазном трансформаторе. Устройство, принцип действия и основные характеристики специальных трансформаторов (измерительных, сварочных, автотрансформаторов). Схемы включения измерительных трансформаторов.

Асинхронные двигатели (АД). Устройство трехфазного АД. Возбуждение вращающегося магнитного поля трехфазной симметричной системой токов. Скорость и направление вращения поля. Принцип действия трехфазного АД. Скольжение. Потери энергии и КПД двигателя. Коэффициент мощности АД. Зависимость электромагнитного момента двигателя от скольжения и напряжения сети. Механическая и рабочие характеристики АД. Пуск и регулирование частоты вращения ротора АД. Области применения, преимущества и недостатки АД. Режимы торможения АД.

Синхронные машины. Области применения, устройство трехфазных синхронных машин с электромагнитным возбуждением. Общие сведения о синхронных генераторах, их назначении. Работа синхронной машины в режиме двигателя, механические характеристики. Преимущества и недостатки синхронных двигателей.

Электродвигатели постоянного тока. Устройство и принцип действия электродвигателей постоянного тока. Уравнение ЭДС и момента. Способы возбуждения. Двигатели параллельного и независимого возбуждения. Особенности пуска. Способы регулирования частоты вращения якоря. Механические характеристики (естественные и искусственные). Двигатель последовательного возбуждения. Механическая характеристика. Основные особенности. Сфера применения. Потери мощности и КПД двигателей. Тормозные режимы.

Специальные электрические машины. Получение вращающегося магнитного поля в однофазных и конденсаторных АД, основные свойства этих двигателей. Общие сведения о линейных АД, микромашинах автоматических устройств (тахогенераторах, исполнительных двигателях, сельсинах),машинных преобразователях частоты, магнитогидродинамических устройствах.

3.5. Основы электропривода.

Общие сведения об автоматизированном электроприводе. Характеристика его функциональных узлов и элементов. Электроприводы с асинхронным двигателем, двигателем постоянного тока, с синхронным и шаговым двигателем: механические и нагрузочные характеристики; режимы работы; нагрузочные диаграммы и выбор мощностей двигателей.