МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ЦЕНТР ПОДГОТОВКИ «РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКИЙ ИНСТИТУТ МЭИ-ФЕСТО» ___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 220400 – Управление в технических системах

Профиль подготовки: 1. Управление и информатика в технических системах

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ЭЛЕКТРОТЕХНИКА"

Цикл:

профессиональный

Часть цикла:

базовая

№ дисциплины по учебному плану:

Б3.3.1

Часов (всего) по учебному плану:

300

Трудоемкость в зачетных единицах:

7

3 семестр – 3; 4 семестр – 4

Лекции

72 час.

3,4 семестры

Практические занятия

36час

3,4 семестры

Лабораторные работы

36 час

3,4 семестры

Расчетные задания, рефераты

36 час самостоят. работы

3, 4 семестры

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

156 час.

Экзамены

3,4 семестры

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены

Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение студентами электротехнических законов, освоение методов анализа и расчета электрических и магнитных цепей, принципов действия, эксплуатационных свойств и характеристик электромеханических устройств для последующего практического использования их в технических системах.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

·  владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

·  владеть основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-15);

·  учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

·  владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей (ПК-4);

·  владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

·  собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

·  участвовать в подготовке технико-экономического обоснования проектов создания систем и средств автоматизации и управления (ПК-8);

·  осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-9);

·  производить расчеты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием (ПК-10);

·  проводить техническое оснащение рабочих мест и размещение технологического оборудования (ПК-14);

·  участвовать в работах по изготовлению, отладке и сдаче в эксплуатацию систем и средств автоматизации и управления (ПК-15);

·  осуществлять сбор и анализ научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в области средств автоматизации и управления, проводить анализ патентной литературы (ПК-18);

·  выполнять эксперименты на действующих объектах по заданным методикам и обрабатывать результаты с применением современных информационных технологий и технических средств (ПК-19).

Задачами дисциплины являются:

·  формирование у студентов минимально необходимых знаний основных электротехнических законов, методов анализа электрических и магнитных цепей;

·  дать будущему специалисту информацию о принципах действия, конструкциях, областях применения, основных эксплуатационных свойствах, характеристиках, особенностях и возможностях электромеханических устройств;

·  научить выбирать электромеханические устройства для разнообразных технических объектов и решения конкретных задач, определять их параметры и характеристики, управлять ими в процессе эксплуатации, включать электроизмерительные приборы, оценивать их погрешности, производить измерения электрических величин;

·  дать знания, позволяющие самостоятельно изучать научно-техническую информацию об электромеханических устройствах.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3.3.1 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Управление и информатика в технических системах» направления 220400 Управление в технических системах.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика" и "Физика (общая)".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Технические средства автоматизации и управления», «Метрология и измерительная техника», «Теория автоматического управления», «Моделирование систем управления», «Элементы электроавтоматики», «Основы электропривода», «Управление асинхронными двигателями», «Управление шаговыми двигателями», «Электромеханические системы», а также программ магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  методы анализа цепей постоянного и переменного токов во временной и частотной областях (ОК-12, ПК-4);

·  принципы работы электрических машин различных типов (ПК-6).

Уметь:

·  применять аналитические и численные методы для расчета электрических и магнитных цепей (ПК-3, ПК-9, ПК-10);

·  использовать технические средства для измерения тока, напряжения, мощности (ПК-5, ПК-9, ПК-10, ПК-19);

·  экспериментальными способами определять параметры и характеристики электромеханических устройств (ПК-5, ПК-10, ПК-15, ПК-19);

·  выбирать для различных технических объектов и правильно эксплуатировать электромеханические устройства (ПК-6, ПК-8, ПК-9, ПК-10, ПК-18).

Владеть:

·  аналитическими и численными методами расчета электрических цепей (ОК-12, ПК-4, ПК-10);

·  способами управления электрическими машинами (ПК-6, ПК-15, ПК-19);

·  основными методами защиты производственного персонала от последствий возможных аварий электротехнического оборудования (ОК-15,тПК-14).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единицы, 252 час.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Электрические цепи постоянного тока

24

3

6

6

6

6

Коллоквиум

Тестирование

Контрольная работа

Выполнение ТЗ

2

Однофазные электрические цепи синусоидального тока

32

3

10

6

6

10

Коллоквиум

Тестирование

Контрольная работа

Выполнение ТЗ

3

Трехфазные электрические цепи

22

3

6

4

6

6

Коллоквиум

Тестирование

Контрольная работа

Выполнение ТЗ

4

Электрические измерения

4

3

2

2

Тестирование

5

Периодические несинусоидальные токи в электрических цепях

6

3

2

2

2

Тестирование

6

Переходные процессы в линейных электрических цепях

10

3

4

6

Тестирование

7

Магнитные цепи и трансформаторы

10

3

6

4

Тестирование

Зачет

6

3

--

--

--

6

Защита ТЗ

Экзамен

36

3

--

--

--

36

устный

8

Электрические машины постоянного тока

28

4

6

6

6

10

Коллоквиум

Тестирование

Выполнение ТЗ

9

Трехфазные асинхронные двигатели

34

4

12

6

6

10

Коллоквиум

Тестирование

Выполнение ТЗ

10

Трехфазные синхронные машины

34

4

12

6

6

10

Коллоквиум

Тестирование

Выполнение ТЗ

11

Микромашины

12

4

6

6

Тестирование

Зачет

6

4

6

Защита ТЗ

Экзамен

36

4

36

письменный

Итого:

300

72

36

36

156

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции 3 семестр

1. Электрические цепи постоянного тока

Введение. Электротехнические устройства постоянного тока и области их применения. Электрическая цепь и ее элементы. Схемы замещения и ВАХ пассивных и активных элементов электрической цепи. Законы Кирхгофа. Методы анализа электрических цепей с одним и несколькими источниками питания. Основные свойства и области применения мостовых цепей, делителей напряжений и токов. Нелинейные цепи постоянного тока.

2. Однофазные электрические цепи синусоидального тока

Идеальные элементы электрической цепи. Схемы замещения. Способы изображения и параметры синусоидальных токов и напряжений. Электрические цепи с идеальными резистивными, индуктивными и емкостными элементами. Схемы замещения пассивного двухполюсника. Мощность пассивного двухполюсника. Последовательное и параллельное соединения элементов. Резонансные режимы. Векторные и топографические диаграммы. Технико-экономическое значение повышения коэффициента мощности. Частотные свойства цепей.

3. Трехфазные электрические цепи

Трехфазные цепи. Трехфазный генератор. Способы изображения симметричной системы ЭДС. Способы включения источников и приемников в трехфазную цепь. Симметричные, несимметричные и аварийные режимы работы. Мощность трехфазного приемника. Техника безопасности при эксплуатации трехфазных цепей.

4. Электрические измерения

Измерительный процесс. Классификация методов измерений. Погрешности измерений. Обработка и представление результатов измерений. Измерение электрических и неэлектрических величин. Мостовой и компенсационный методы измерений.

5. Периодические несинусоидальные токи в электрических цепях

Причины возникновения и способы представления несинусоидальных токов. Параметры периодических несинусоидальных электрических величин. Анализ линейных электрических цепей несинусоидального тока. Электрические фильтры.

6. Переходные процессы в линейных электрических цепях

Причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Постоянная времени. Дифференциальные уравнения электрического состояния цепей. Переходные процессы в цепях с резистивными, индуктивными и емкостными элементами.

7. Магнитные цепи и трансформаторы

Магнитные цепи постоянного и переменного потока. Особенности электромагнитных процессов в магнитных цепях переменного потока. Анализ неразветвленных магнитных цепей постоянного и переменного потоков. Влияние немагнитного зазора.

Устройство, принцип действия и назначение трансформаторов. Уравнение электрического состояния. Внешняя характеристика. Паспортные данные. Опыт холостого хода и короткого замыкания. Потери энергии и КПД. Измерительные трансформаторы. Автотрансформаторы.

4 семестр

8. Электрические машины постоянного тока

Области применения машин постоянного тока, их преимущества и недостатки. Устройство и принцип действия генератора и двигателя постоянного тока. Получение постоянного напряжения. Способы возбуждения. Условия самовозбуждения генератора параллельного возбуждения. Характеристика холостого хода и внешние характеристики генераторов с независимым, параллельным и смешанным возбуждением. Способы пуска двигателей постоянного тока. Свойство саморегулирования. Способы регулирования частоты вращения двигателей. Механические характеристики. Потери энергии и КПД машин постоянного тока.

9. Трехфазные асинхронные двигатели

Вращающееся магнитное поле электрических машин переменного тока. Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (ТАД). Скольжение. Зависимость параметров ротора от скольжения. Магнитное поле ТАД. Электромагнитные процессы в ТАД. Электромагнитный момент ТАД. Механическая и рабочие характеристики. Свойство саморегулирования. Регулирование частоты вращения ТАД с короткозамкнутым ротором и с контактными кольцами. Механические характеристики ТАД при различных способах регулирования. Пуск ТАД. Улучшение пусковых характеристик ТАД с короткозамкнутым ротором. Торможение ТАД. Энергетическая диаграмма ТАД.

10. Трехфазные синхронные машины

Устройство и принцип действия синхронной машины. Работа синхронной машины в режиме генератора. Электромагнитные процессы в синхронном генераторе (СГ). Уравнение электрического состояния, схема замещения и векторная диаграмма СГ. Параллельная работа СГ с сетью. Регулирование активной и реактивной мощности. Угловые и V-образные характеристики. Условия устойчивой работы СГ с сетью. Автономная работа СГ. Работа синхронной машины в режиме двигателя. Уравнение электрического состояния, схема замещения и векторная диаграмма синхронного двигателя (СД). Угловая и механическая характеристики СД. Свойство саморегулирования. Регулирование коэффициента мощности СД. Компенсация реактивной мощности с помощью СД. Синхронный компенсатор. Пуск СД. Энергетические диаграммы.

11. Микромашины

Тахогенератор постоянного тока. Устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя. Механическая характеристика. Устройство и принцип действия конденсаторного асинхронного двигателя. Назначения рабочего и пускового конденсаторов. Схемы включения ТАД в однофазную сеть. Устройство и принцип действия двухфазного исполнительного двигателя (ДИД), его достоинства и недостатки. Механическая характеристика ДИД. Способы управления ДИД. Асинхронный тахогенератор. Устройство и принцип действия СД с постоянными магнитами, реактивных и гистерезисных микродвигателей, их достоинства и недостатки. Шаговые микродвигатели активного и реактивного типов.

4.2.2. Практические занятия

3 семестр

№1. Анализ цепи постоянного тока с одним источником.

№2. Анализ цепи постоянного тока с несколькими источниками.

№3. Анализ цепи постоянного тока методом эквивалентного активного двухполюсника.

№4. Определение параметров эквивалентных схем замещения пассивного двухполюсника в цепи синусоидального тока.

№5. Последовательное соединение элементов в цепи синусоидального тока. Резонанс напряжений.

№6. Параллельное соединение элементов в цепи синусоидального тока. Резонанс токов.

№7. Анализ четырехпроводных трехфазных цепей.

№8. Анализ трехпроводных трехфазных цепей.

№9. Анализ линейных электрических цепей несинусоидального тока. Электрические фильтры.

4 семестр

№1. Магнитные цепи переменных магнитных потоков.

№2. Генераторы постоянного тока.

№3. Двигатели постоянного тока.

№4. Трехфазные асинхронные двигатели.

№5. Синхронные генераторы.

№6. Синхронные двигатели.

4.3. Лабораторные работы

3 семестр

№1. Вольт-амперные характеристики источников и приемников постоянного тока и их схемы замещения.

№2. Метод эквивалентного активного двухполюсника.

№3. Последовательное соединение элементов в цепи синусоидального тока.

№4. Параллельное соединение элементов в цепи синусоидального тока.

№5. Исследование режимов работы трехфазных цепей при соединении приемников треугольником.

№6. Исследование режимов работы трехфазных цепей при соединении приемников звездой.

4 семестр

№1. Изучение особенностей генераторов постоянного тока.

№2. Эксплуатационные свойства двигателей постоянного тока параллельного возбуждения.

№3. Эксплуатационные особенности трехфазных асинхронных двигателей.

№4. Особенности работы синхронного генератора в мощной энергосистеме.

4.4. Расчетные задания

3 семестр

Цепи постоянного тока. Однофазные цепи синусоидального тока. Трехфазные цепи

4 семестр

Электрические машины постоянного тока. Трехфазные асинхронные двигатели. Синхронные машины.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся, как в традиционной форме, так и в форме лекций с использованием компьютерных презентаций.

Лабораторные занятия

Лабораторные работы по электрическим цепям и электрическим машинам проводятся в лаборатории электрических и магнитных цепей. Все лабораторные работы выполняются на универсальных стендах, оборудованных ПК.

Лабораторные работы по электрическим цепям студенты выполняют, используя пакет ПСУН “Электрические цепи” (LPZ1_01-LPZ1_05) /, ,

.

Защиты лабораторных работ по электрическим цепям и электрическим машинам проводятся с использованием контрольных тестов на ПК.

Самостоятельная работа включает: подготовку к лабораторным работам, к контрольным работам и тестированию, выполнение домашних заданий, оформление отчетов по лабораторным работам, подготовку и оформление РЗ, подготовку к зачетам и экзаменам.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются компьютерное тестирование, контрольные работы, домашние задания, устный опрос, защиты лабораторных работ и РЗ.

Аттестация по дисциплине проводится в форме экзамена.

Оценка за освоение дисциплины определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене в 4 семестре.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн.1. Электрические и магнитные цепи / В. Герасимов. , и др.; Под ред. проф. Герасимова. М. : Энергоатомиздат, 19с.: ISBN -Х

2. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн.2. Электромагнитные устройства и электрические машины / , , и др.; Под ред. проф. Герасимова. М. : Энергоатомиздат, 19с.: ISBN -8 (кн.2)

3. , , и др. Электрические и магнитные цепи. Лабораторно-практические занятия на стендах с компьютерами по дисциплине «Электротехника и электроника». – М.: Изд-во МЭИ, 1997. – 28 с.

4. , , . Сборник индивидуальных заданий по курсу «Электротехника и электроника» (линейные электрические цепи). – М.: Изд-во МЭИ, 1996. – 44 с.

5. , , и др. Электрические машины. Лабораторно-практические занятия: методическое пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 16 с.

6. , , . Электрические машины. Сборник индивидуальных заданий. Методическое пособие по курсу «Электротехника и электроника»: М.: Издательство МЭИ, 2002. – 16с.

б) дополнительная литература:

1. Электротехника. Учебник для вузов/ , , Высшая школа, 20с.: ISBN -6.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. MS Office 2003, Visual Studio 2005, Java 2.

2. Сайт дисциплины «Электротехника и электроника» WWW. ***** (со всеми методическими материалами в электронной форме) /

б) другие (доступны в локальной сети кафедры):

1. Электронный «Учебно-методический комплекс «Электротехника и электроника»». Часть 1- «Электрические цепи». (Лекции, упражнения и виртуальные лабораторные работы, самоконтроль в локальной сети кафедры) /, ,

2. Электронный «Учебно-методический комплекс «Электротехника и электроника»». Часть 2- «Электрические машины». (Лекции, упражнения и виртуальные лабораторные работы, самоконтроль) /, ,

3. Контрольные Тесты на ПК. Часть 1. «Электрические цепи» /,

4. Контрольные Тесты на ПК. Часть 2. «Электрические машины» /, ,

5. Пакет ПСУН для сопровождения 5 лабораторных работ на стендах с ПК по разделу «Электрические цепи» /, ,

6. Пакет ПСУН - виртуальные лабораторные работы: по разделу «Электрические и магнитные цепи» /

7. Пакет ПСУН - виртуальные лабораторные работы: по разделу «Электрические машины» /,

8. Пакет ПСУН – модели электрических машин (двигатель постоянного тока, трехфазный асинхронный двигатель, синхронный двигатель) /,

9. Пакет ПСУН - для анализа свойств электрических и магнитных цепей, электронных схем/,

10. Программа – калькулятор для инженерных арифметических и алгебраических расчетов, представления графиков зависимостей и векторных диаграмм при изучении дисциплины Электротехника и электроника/

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

8.1. Лекционная аудитория.

В аудитории установлена аудиовизуальная система (компьютер, мультимедийный проектор, экран, радиомикрофон) для чтения лекций.

8.2. Лаборатория электрических цепей и электрических машин.

В лаборатории расположено восемь универсальных учебных стендов, состоящих из двух секций: электрические цепи и электрические машины. В секции электрических цепей установлены элементы для сборки электрических цепей: резисторы, конденсаторы, диоды, индуктивные катушки, измерительные приборы. В секции электрических машин установлены машина постоянного тока, асинхронная и синхронная машины, регулировочные и нагрузочные реостаты, измерительные приборы, стрелочный синхроноскоп. На столе каждого стенда размещен пульт источников питания с вольтметрами, ручками регулировки напряжения и сигнальными лампами. На каждом стенде установлен персональный компьютер.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах»

и профилю «Управление и информатика в технических системах».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к. т.н., доцент

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ЦП «МЭИ-Фесто»

д. т.н. профессор

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ЭИ

профессор