МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Профиль(и) подготовки: техника и физика низких температур; теплофизика; термоядерные реакторы и плазменные установки; атомные электростанции и установки; нанотехнологии и наноматериалы в энергетике.

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА"

Цикл:

профессиональный

Часть цикла:

базовая

№ дисциплины по учебному плану:

ИТАЭ. Б3.5

Часов (всего) по учебному плану:

252

Трудоемкость в зачетных единицах:

7

4 семестр – 4;
5 семестр - 3

Лекции

72 час

4, 5 семестры

Практические занятия

18 час

4 семестр

Лабораторные работы

54 час

4, 5 семестры

Расчетные задания, рефераты

36 час. самостоят. работы

4, 5 семестры

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

108 час.

Экзамены

36 час

5 семестр

Курсовые проекты (работы)

Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение студентами электротехнических законов, принципов действия, эксплуатационных свойств и характеристик электротехнических и электронных устройств для последующего практического использования.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

·  обобщать и анализировать информацию, ставить цели и выбирать пути их достижения (ОК-1);

·  самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

·  владеть основными методами защиты производственного персонала и населения от последствий возможных аварий электротехнического оборудования (ПК-5);

·  анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

·  участвовать в разработке методов прогнозирования количественных характеристик процессов, протекающих в конкретных технических системах на основе существующих методик (ПК-11);

·  проводить физический и численный эксперимент, разрабатывать с этой целью соответствующие экспериментальные стенды и программы расчета на ЭВМ (ПК-12);

·  формулировать цели проекта решения задач, выбирать критерии и показатели, выявлять приоритеты решения задач (ПК-14).

Задачами дисциплины являются:

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

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

·  научить выбирать электротехнические, электроизмерительные и электронные 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 электротехнических и электронных устройствах.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям «Техника и физика низких температур», «Теплофизика», «Термоядерные реакторы и плазменные установки», «Атомные электростанции и установки», «Нанотехнологии и наноматериалы в энергетике» направления 140700 Ядерная энергетика и теплофизика.

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

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Электрическая часть АЭС», «Электродинамика систем заряженных частиц», «Низкотемпературный эксперимент», «Экспериментальные исследования свойств веществ», «Экспериментальные исследования тепломассообмена», «Квантовая и оптическая электроника", а также программ магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

·  основные понятия и законы электрических и магнитных цепей, методы анализа цепей постоянного и переменного токов (ОК-1,ПК-11);

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

·  физические основы электроники, принципы действия электронных приборов (ПК-6).

Уметь:

·  использовать технические средства для измерения тока, напряжения, мощности (ОК-7, ПК-12);

·  экспериментальными способами определять параметры и характеристики электротехнических и электронных устройств (ПК-11, ПК-12);

·  выбирать для различных технических объектов и правильно эксплуатировать электротехнические и электронные устройства (ОК-7,ПК-14).

Владеть:

·  аналитическими и численными методами расчета электрических цепей (ОК-1, ОК-7, ПК-6, ПК-11);

·  способами управления электрическими машинами (ОК-7, ПК-11);

·  основными методами защиты производственного персонала от последствий возможных аварий электротехнического оборудования (ПК-5).

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

26

4

6

6

6

8

Коллоквиум

Тестирование

Контрольная работа

Выполнение ТЗ

2

Однофазные электрические цепи синусоидального тока

32

4

10

6

6

10

Коллоквиум

Тестирование

Контрольная работа

Выполнение ТЗ

3

Трехфазные электрические цепи

22

4

6

4

6

6

Коллоквиум

Тестирование

Контрольная работа

Выполнение ТЗ

4

Электрические измерения

4

4

2

2

Тестирование

5

Периодические несинусоидальные токи в электрических цепях

6

4

2

2

2

Тестирование

6

Переходные процессы в линейных электрических цепях

6

4

4

2

Тестирование

7

Магнитные цепи и трансформаторы

10

4

6

4

Тестирование

Зачет

2

4

--

--

--

2

Защита ТЗ

8

Электрические машины постоянного тока

18

5

4

8

6

Коллоквиум

Тестирование

Выполнение ТЗ

9

Трехфазные асинхронные двигатели

18

5

6

6

6

Коллоквиум

Тестирование

Выполнение ТЗ

10

Трехфазные синхронные машины

18

5

6

6

6

Коллоквиум

Тестирование

Выполнение ТЗ

11

Микромашины

4

5

2

2

Тестирование

12

Полупроводниковые приборы

6

5

4

2

Тестирование

13

Источники вторичного электропитания

12

5

2

6

4

Коллоквиум

Тестирование

Выполнение ТЗ

14

Электронные усилители

22

5

8

8

6

Коллоквиум

Тестирование

Выполнение ТЗ

15

Импульсные и цифровые устройства

8

5

4

2

2

Коллоквиум

Тестирование

Зачет

2

5

2

Защита ТЗ

Экзамен

36

5

--

--

--

36

устный

Итого:

252

72

18

54

108

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции 4 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.

5 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. 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. Электромагнитные процессы в ТАД. Механическая и рабочие характеристики. Свойство саморегулирования. Регулирование частоты вращения ТАД. Пуск ТАД. Торможение ТАД. Энергетическая диаграмма ТАД.

10. Трехфазные синхронные машины

Устройство и принцип действия синхронной машины. Параллельная работа синхронного генератора (СГ) с сетью. Регулирование активной и реактивной мощности. Угловые и V-образные характеристики. Условия устойчивой работы СГ с сетью. Автономная работа СГ. Угловая и механическая характеристики синхронного двигателя (СД). Свойство саморегулирования. Регулирование коэффициента мощности СД. Компенсация реактивной мощности с помощью СД. Синхронный компенсатор. Пуск СД. Энергетические диаграммы.

11. Микромашины

Машины постоянного тока малой мощности. Асинхронные и синхронные микромашины. Шаговые двигатели.

12. Полупроводниковые приборы

Области применения электронных устройств в технике. Электропроводность полупроводников. Электронно-дырочный переход и его свойства. Полупроводниковые приборы: диоды, биполярные и полевые транзисторы. Их устройство, принцип действия, основные свойства и ВАХ. Интегральные микросхемы. Индикаторные приборы. Фотоэлектрические приборы.

13. Источники вторичного электропитания

Однополупериодные и двухполупериодные выпрямители. Временные диаграммы. Пульсации выпрямленного напряжения. Сглаживающие фильтры. Внешние характеристики выпрямителей. Параметрический стабилизатор напряжения. Метод пересечения характеристик для анализа работы стабилизатора напряжения.

14. Электронные усилители

Усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах. Транзисторный усилитель напряжения с общим эмиттером. Выбор режима работы по постоянному напряжению. Анализ работы усилительного каскада (УК) по переменной составляющей. Амплитудная характеристика.

Схема замещения УК. Коэффициент усиления. Многокаскадные усилители с резистивно-емкостной связью. Амплитудно-частотная характеристика. Усилители постоянного тока (УПТ). Дрейф нуля и способы его уменьшения. Дифференциальный УПТ. Обратные связи в усилителях.

Операционный усилитель (ОУ), основные свойства и параметры. Инвертирующий и неинвертирующий усилители. Суммирующий, дифференцирующий и интегрирующий усилители. Избирательный усилитель.

15. Импульсные и цифровые устройства

Электронные ключи и простейшие формирователи импульсных сигналов. Импульсные устройства на транзисторах и ОУ. Компараторы и триггеры Шмитта. Мультивибраторы. Логические элементы. Триггеры на логических элементах. Цифровые счетчики импульсов. Генераторы линейно-изменяющегося напряжения. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи. Назначение и применение микропроцессоров ( МП). Структурная схема МП.

4.2.2. Практические занятия

4 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.

5 семестр

Практические занятия учебным планом не предусмотрены

4.3. Лабораторные работы

4 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.

5 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.

№5. Неуправляемые выпрямители.

№6. Однокаскадный усилитель на биполярном транзисторе.

№7. Применение операционных усилителей.

№8. Логические элементы и устройства.

4.4. Расчетные задания

4 семестр

Цепи постоянного тока. Однофазные цепи синусоидального тока. Трехфазные цепи

5 семестр

Электрические машины постоянного тока. Трехфазные асинхронные двигатели. Синхронные машины. Неуправляемые выпрямители. Усилитель с общим эмиттером. Применение операционных усилителей.

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, а по электронике – в лаборатории электроники. 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, электрическим машинам и электронике 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 экзамену.

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 5 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 Электротехника и электроника. Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн.3. Электрические измерения и основы электроники/ , , и др.; Под ред. проф. Герасимова. М. : Энергоатомиздат, 19с.: ISBN -8 (кн.3)

4. , , 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.

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

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

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

8. , , . Основы электроники. Методическое пособие к лабораторно-практическим занятиям по курсу «Электротехника и электроника». – М.: Изд-во МЭИ, 2000. – 12 с.

9. , , . Основы электроники. Сборник индивидуальных заданий. Методическое пособие по курсу «Электротехника и электроника». – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 20 с.

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. Электронный «Учебно-методический комплекс «Электротехника и электроника»». Часть 3- «Основы электроники». (Лекции, упражнения и виртуальные лабораторные работы, самоконтроль) /, ,

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

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

6. Контрольные Тесты на ПК. Часть 3. «Основы электроники» /, , .

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

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

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

10. Пакет ПСУН - виртуальные лабораторные работы: по разделу «Основы Электроники» /

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

12. Пакет ПСУН – модели электронных устройств (неуправляемые выпрямители, параметрический стабилизатор, усилительный каскад на биполярном транзисторе -временные свойства, усилительный каскад на биполярном транзисторе - частотные свойства, инвертирующий каскад на ОУ, неинвертирующий каскад на ОУ) /

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

14. 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.

8.3. Лаборатория электроники.

В лаборатории расположено восемь универсальных стендов со съемными панелями, на которых расположены объекты исследования: диоды с электрическими фильтрами; элементы для сборки схемы усилительного каскада на биполярном транзисторе; операционные усилители и цепи обратной связи; логические микросхемы. На каждом стенде установлены мультиметры, осциллограф, генератор переменного напряжения и персональный компьютер.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и профилям «Техника и физика низких температур», «Теплофизика», «Термоядерные реакторы и плазменные установки» «Атомные электростанции и установки», «Нанотехнологии и наноматериалы в энергетике».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к. т.н., доцент

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИТАЭ

д. т.н. профессор

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ЭИ

профессор