МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Алтайский государственный университет»
Рубцовский институт (филиал)
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Уровень основной образовательной программы - базовый
Специальность - 230103.51 Автоматизированные системы обработки информации и управления (по отраслям)
Форма обучения – очная
Срок освоения ОПОП – нормативный
Кафедра – математики и прикладной информатики
Рубцовск - 2011
СОДЕРЖАНИЕ
1. Рабочая программа.. 4
1.1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.. 4
1.2 ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.. 6
1.3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ... 12
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОСВОЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Основы электротехники». 25
3. МАТЕРИАЛЫ К ПРОМЕЖУТОЧНОМУ И ИТОГОВОМУ КОНТРОЛЮ... 26
4. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 35
5. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ДРУГИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ.. 36
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
1.1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Цель курса.
Курс «Основы электротехники» является частью комплекса специальных курсов углубленной физико-технической подготовки студентов специальности. Он связан с курсами по физике и математике, а также курсами, изучаемыми по специальности. Для выполнения контрольных и лабораторных работ требуется базовый уровень компьютерной подготовки студентов.
В течение двух семестров студенты изучают теоретические основы электротехники и электрические измерения, овладевают основными методами расчета параметров линейных электрических цепей, получают практические навыки работы со стрелочными и цифровыми измерительными приборами, осциллографом.
Курс «Основы электротехники» состоит из разделов:
- Линейные цепи постоянного тока;
- Электрические измерения;
- Электромагнетизм;
- Линейные цепи однофазного и трехфазного переменного тока;
- Трансформаторы;
- Электрические машины.
Задачи курса.
Основными задачами курса являются:
- дать студентам знания по теоретическим основам электротехники;
- обучить студентов основным методам электрических измерений;
- упорядочить сложившуюся терминологию в этой области.
Требования к уровню изучения. В результате изучения дисциплины студенты должны:
- знать теоретические основы электротехники в объеме среднеспецального учебного заведения неэлектротехнической специальности;
- овладеть основными методами расчета параметров электротехнических цепей в соответствии с решаемой задачей;
- уметь пользоваться электроизмерительными приборами для практического определения основных параметров электрических цепей;
- уметь пользоваться осциллографом для практического определения формы, частоты и амплитуды переменного сигнала.
Программа рассчитана на 202 часа, из них 42 часа отведено на самостоятельную работу студентов и 160 - аудиторных часов.
Дисциплина «Основы электроники» относится к циклу СД. ДВ.02. Цикл специальных дисциплин. Компонент по выбору студента.
Программа предусматривает различные формы работы со студентами: проведение лекционных занятий и лабораторных работ, в качестве промежуточного контроля знаний проводятся контрольные работы. Семестровый контроль – зачет.
Итоговой контрольной точкой после освоения данного курса является экзамен.
1.2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
(распределение часов курса по разделам и видам работ)
Очная форма обучения
Дидактические единицы (ДЕ) | Наименование разделов | Максимальная нагрузка студентов, час. | Количество аудиторных часов при очной форме обучения | Самостоятельная работа студентов, час. | ||
Лекции | Семинары | Лабораторные работы | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
ДЕ 1 | 1. Предмет и задачи электротехники. Определения и основные понятия. Схема электрической цепи и ее элементы. Электрический ток. | 3 | 2 | 1 | ||
2. Электропроводность вещества. Основные группы веществ. Электрическое сопротивление. | 3 | 2 | 1 | |||
3. Электродвижущая сила. Электрическое напряжение. Источники тока и ЭДС. | 8 | 4 | 2 | 2 | ||
4. Закон Ома для замкнутой эл. цепи. Закон Ома для участка цепи. Законы Кирхгофа. Параллельное и последовательное соединение приемников эл. энергии. | 8 | 4 | 4 | 2 | ||
5. Электрическая мощность и методы ее расчета. Тепловое действие тока, закон Ленца-Джоуля. | 8 | 4 | 2 | 2 | ||
Промежуточный контроль | Контрольная работа | |||||
ДЕ 2 | 6. Общие сведения и классификация приборов. Измерения, виды погрешности и методы их расчета. | 5 | 4 | 1 | ||
7. Приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической системы. | 10 | 2 | 4 | 2 | 2 | |
8. Приборы индукционной, вибрационной системы. | 5 | 2 | 2 | 1 | ||
9. Цифровые измерительные приборы. | 9 | 4 | 4 | 2 | 1 | |
10. Вольтамперная характеристика линейных и нелинейных элементов. | 5 | 2 | 2 | 1 | ||
Промежуточный контроль | Контрольная работа | |||||
ДЕ 3 | 11. Магнитное поле: графическое изображение; направление магнитного поля (правило буравчика); способы усиления магнитных полей. | 3 | 2 | 2 | ||
12. Магнитная индукция и магнитный поток. Магнитная проницаемость. Напряженность магнитного поля. | 8 | 2 | 2 | 2 | ||
13. Магнитные свойства материалов: ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики. Перемагничивание ферромагнитных материалов, явление гистерезиса. Потери энергии при перемагничивании; магнитомягкие и магнитотвердые материалы. | 7 | 2 | 4 | 1 | ||
14. Магнитная цепь и ее элементы. Проводник с током в магнитном поле. Правило левой руки. | 9 | 2 | 4 | 2 | 1 | |
15. Механические силы, возникающие при взаимодействии проводников с током. Электромагнитная индукция. Правило правой руки. Самоиндукция и взаимоиндукция. Вихревые токи. Коммутационные перенапряжения. | 7 | 4 | 2 | - | 1 | |
Промежуточный контроль | Контрольная работа | |||||
Семестровый контроль | Зачет | |||||
ДЕ 4 | 16. Получение переменной ЭДС. Синусоидальная ЭДС. Основные параметры переменного тока. | 4 | 2 | 2 | ||
17. Векторные диаграммы. Виды сопротивлений в эл. цепях переменного тока. | 8 | 4 | 2 | 2 | ||
18. Последовательное и параллельное соединение сопротивлений в эл. цепях переменного тока. | 7 | 2 | 2 | 2 | 1 | |
19. Мощность переменного тока и коэффициент мощности. | 9 | 4 | 4 | 1 | ||
20. Трехфазная система переменного тока. Схемы соединения: звезда и треугольник. | 10 | 2 | 4 | 2 | 2 | |
Промежуточный контроль | Контрольная работа | |||||
ДЕ 5 | 21. Трансформаторы. Назначение и принцип действия трансформатора. | 8 | 4 | 2 | 2 | |
22. Устройство трансформаторов. Типы магнитопроводов и размещение на них обмоток. | 3 | 2 | 1 | |||
23. Режимы работы трансформатора и его характеристики. | 8 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
24. Мощность, К. П. Д., и коэффициент мощности трансформатора. Трехфазные трансформаторы. | 10 | 4 | 4 | 2 | ||
25. Автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы. | 7 | 2 | 4 | 1 | ||
Промежуточный контроль | Контрольная работа | |||||
ДЕ 6 | 26. Общие сведения об электрических машинах. Классификация эл. машин. Принцип действия асинхронного двигателя. Опыт Араго - Ленца. | 3 | 2 | 1 | ||
27. Устройство асинхронного двигателя. Создание вращающегося магнитного поля. Скорость вращения магнитного поля. Скольжение. | 3 | 2 | 1 | |||
28. Пуск и реверсирование асинхронных двигателей. Однофазный асинхронный двигатель. Включение трехфазных двигателей в однофазную сеть. | 9 | 2 | 4 | 2 | 1 | |
29. Синхронные электрические машины переменного тока. Устройство и принцип работы синхронного генератора. Работа синхронной машины в режиме двигателя. Пуск и остановка синхронного двигателя. | 5 | 2 | 2 | 1 | ||
30. Электрические машины постоянного тока. Устройство и принцип работы генератора постоянного тока. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Двигатели постоянного тока. | 7 | 2 | 2 | 2 | 1 | |
Промежуточный контроль | Контрольная работа | |||||
Итоговый контроль | Экзамен | |||||
Итого часов | 202 | 80 | 60 | 20 | 42 |
1.3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
(дидактические единицы)
ДЕ 1: Линейные цепи постоянного тока.
Раздел 1. Предмет и задачи электротехники.
Аудиторное изучение. Определения и основные понятия. Схема электрической цепи и ее элементы. Электрический ток.
Требования к знаниям. Студент должен знать, на какие участки условно разбивается электрическая цепь и какие элементы в них входят и как обозначаются на схеме.
Требования к умениям. Студент должен уметь: различать, читать и рисовать основные элементы электрических схем
Раздел 2. Электропроводность вещества.
Аудиторное изучение. Электропроводность вещества. Основные группы веществ. Электрическое сопротивление.
Требования к знаниям. Студент должен знать: на какие группы, в зависимости от их электропроводности, делятся все вещества; что такое электрическое сопротивление вещества.
Требования к умениям. Студент должен уметь: различать группы веществ, рассчитывать сопротивление проводника.
Раздел 3. Электрическое напряжение и ЭДС.
Аудиторное изучение. Электродвижущая сила. Электрическое напряжение. Источники тока и ЭДС.
Самостоятельное изучение. Режимы работы источников электроэнергии: режим холостого хода, режим короткого замыкания, режим нагрузки.
Требования к знаниям. Студент должен знать: что такое ЭДС и напряжение, в чем различия между ними.
Требования к умениям. Студент должен уметь: пользоваться вольтметром и амперметром, правильно включать их в электрическую цепь.
Раздел 4. Закон Ома. Законы Кирхгофа.
Аудиторное изучение. Закон Ома для замкнутой эл. цепи. Закон Ома для участка цепи. Законы Кирхгофа.
Самостоятельное изучение. Параллельное и последовательное соединение приемников эл. энергии. Методы расчета эквивалентного сопротивления при параллельном и последовательном соединении соединении.
Требования к знаниям. Студент должен знать: законы Ома и Кирхгофа.
Требования к умениям. Студент должен уметь: эквивалентировать участки эл. цепей, рассчитывать параметры эл. цепей на основании законов Ома и Кирхгофа.
Раздел 5. Электрическая мощность. Тепловое действие тока.
Аудиторное изучение. Электрическая мощность. Тепловое действие тока, закон Ленца-Джоуля.
Самостоятельно изучение. Методы расчета эл. мощности, количества тепла, выделяемого проводником при прохождении по нему тока.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Основные формулы и методы ее расчета электрической мощности и количества тепла, выделяемого проводником при прохождении по нему тока.
ДЕ 2: Электрические измерения.
Раздел 6. Общие сведения и классификация электроизмерительных приборов.
Аудиторное изучение. Общие сведения и классификация электроизмерительных приборов. Электрические измерения, виды погрешности и методы их расчета.
Требования к знаниям: Студент должен знать: классификацию электроизмерительных приборов, виды погрешности и методы их расчета.
Требования к умениям. Студент должен уметь: различать основные типы электроизмерительных приборов, читать условные обозначения на шкалах приборов.
Раздел 7. Приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической системы.
Аудиторное изучение. Принцип действия приборов магнитоэлектрической и электродинамической системы.
Самостоятельное изучение. Принцип действия приборов электромагнитной системы.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Принцип действия приборов магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической системы.
Требования к умениям. Студент должен уметь: различать системы электроизмерительных приборов, правильно определять диапазон применения каждой из систем.
Раздел 8. Приборы индукционной, вибрационной системы.
Аудиторное изучение. Приборы индукционной, вибрационной системы.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Принцип действия приборов индукционной и вибрационной системы.
Требования к умениям: Студент должен уметь: правильно определять диапазон применения каждой из систем.
Раздел 9. Цифровые измерительные приборы.
Аудиторное изучение. Протокол передачи почты SMTP. Протокол POP3.
Самостоятельное изучение. Принцип действия аналого-цифрового преобразователя.
Требования к знаниям. Студент должен знать: принципы преобразования аналоговых величин в дискретные и измерения их.
Требования к умениям. Студент должен уметь: правильно определять диапазон применения приборов цифровых систем и уметь пользоваться ими.
Раздел 10. Вольтамперная характеристика линейных и нелинейных элементов.
Аудиторное изучение. Линейные и нелинейные элементы электрических цепей. Вольтамперная характеристика линейных и нелинейных элементов.
Требования к знаниям. Студент должен знать: основные признаки и отличия линейных и нелинейных элементов электрических цепей.
Требования к умениям. Студент должен уметь: пользоваться стрелочными и цифровыми измерительными приборами и по их показаниям определять и строить вольтамперные характеристики элементов электрических цепей.
ДЕ 3: Электромагнетизм.
Раздел 11. Магнитное поле.
Аудиторное изучение. Магнитное поле и его графическое изображение; направление магнитного поля (правило буравчика); способы усиления магнитных полей.
Требования к знаниям. Студент должен знать: что представляет собою магнитное поле и как его изображают графически.
Требования к умениям. Студент должен уметь: определять направление магнитных силовых линий поля в зависимости от направления тока в проводнике.
Раздел 12. Магнитная индукция и магнитный поток. Магнитная проницаемость. Напряженность магнитного поля.
Аудиторное изучение. Магнитная индукция и магнитный поток. Магнитная проницаемость. Напряженность магнитного поля.
Требования к знаниям. Студент должен знать: основные определения магнитной индукции, магнитного потока, магнитной проницаемости и напряженности магнитного поля, единицы их измерения, понимать физический смысл параметров магнитного поля.
Требования к умениям. Студент должен уметь: рассчитывать параметры магнитного поля по приведенным формулам.
Раздел 13. Магнитные свойства материалов.
Аудиторное изучение. Магнитные свойства материалов: ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики. Перемагничивание ферромагнитных материалов, явление гистерезиса. Потери энергии при перемагничивании; магнитномягкие и магнитнотвердые материалы.
Требования к знаниям. Студент должен знать: деление всех веществ на группы в зависимости от их магнитных свойств, понимать физический смысл гистерезиса и потерь энергии при перемагничивании ферромагнитных материалов.
Требования к умениям. Студент должен уметь: определять по форме петли гистерезиса принадлежность ферромагнетиков к группам магнитномягких либо магнитнотвердых материалов.
Раздел 14. Магнитная цепь и ее элементы.
Аудиторное изучение. Магнитная цепь и ее элементы. Проводник с током в магнитном поле. Правило левой руки.
Самостоятельное изучение. Элементы магнитной цепи.
Требования к знаниям. Студент должен знать: классификацию элементов магнитных цепей, их основные свойства, как ведет себя проводник с током во внешнем магнитном поле.
Требования к умениям. Студент должен уметь: определять направление действия силы на проводник с током во внешнем магнитном поле.
Раздел 15. Электромагнитная индукция.
Аудиторное изучение. Механические силы, возникающие при взаимодействии проводников с током. Электромагнитная индукция. Правило правой руки. Самоиндукция и взаимоиндукция.
Самостоятельное изучение. Вихревые токи. Коммутационные перенапряжения.
Требования к знаниям. Студент должен знать: какие силы и в каком направлении действуют на параллельно расположенные проводники с током.
Требования к умениям. Студент должен уметь: рассчитывать величину и правильно определять направление ЭДС индукции в проводнике при перемещении его в магнитном поле.
ДЕ 4: Линейные цепи однофазного и трехфазного переменного тока
Раздел 16. Получение переменной ЭДС. Синусоидальная ЭДС.
Аудиторное изучение. Получение переменной ЭДС. Синусоидальная ЭДС.
Самостоятельное изучение. Основные параметры переменного тока.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Получение переменной ЭДС. Синусоидальная ЭДС.
Требования к умениям. Студент должен уметь: определять основные параметры переменного тока по формулам их расчета.
Раздел 17. Векторные диаграммы. Виды сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
Аудиторное изучение. Векторные диаграммы. Виды сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
Требования к знаниям. Студент должен знать: методы представления синусоидально изменяющихся величин (тока, ЭДС, напряжения) в виде совокупности векторов, виды сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
Требования к умениям. Студент должен уметь: строить векторные диаграммы, рассчитывать величину активного и реактивного сопротивления в электрических цепях переменного тока.
Раздел 18. Последовательное и параллельное соединение сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
Аудиторное изучение. Последовательное и параллельное соединение сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
Самостоятельное изучение. Треугольники тока и напряжения.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Получение переменной ЭДС. Синусоидальная ЭДС.
Требования к умениям. Студент должен уметь: строить векторные диаграммы для случаев последовательного и параллельного соединения сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
Раздел 19. Мощность переменного тока и коэффициент мощности.
Аудиторное изучение. Мощность переменного тока и коэффициент мощности в электрических цепях переменного тока.
Самостоятельное изучение. Активная, реактивная и полная мощность в электрических цепях переменного тока.
Требования к знаниям. Студент должен знать: различие и физический смысл активной, реактивной и полной мощности в электрических цепях переменного тока, физический смысл cosφ как коэффициента мощности.
Требования к умениям. Студент должен уметь: рассчитывать значение активной, реактивной и полной мощности в электрических цепях переменного тока по приведенным формулам.
Раздел 20. Трехфазная система переменного тока.
Аудиторное изучение. Трехфазная система переменного тока. Схемы соединения обмоток генератора: звезда и треугольник. Четырехпроводная и трехпроводная схемы трехфазной сети.
Самостоятельное изучение. Соотношение между фазными и линейными напряжениями в четырехпроводной сети.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Схемы соединения обмоток генератора: звезда и треугольник. Схемы соединения потребителей: звезда и треугольник. Четырехпроводная и трехпроводная схемы трехфазной сети.
Требования к умениям. Студент должен уметь: рассчитывать значение линейных и фазных токов и напряжений в трехфазных электрических цепях переменного тока по приведенным формулам.
ДЕ 5: Трансформаторы.
Раздел 21. Назначение и принцип действия трансформатора.
Аудиторное изучение. Определение трансформатора как электрической машины. Назначение и принцип действия трансформатора.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Определение трансформатора. Назначение и принцип действия трансформатора.
Требования к умениям. Студент должен уметь: отличать трансформатор от других электрических машин.
Раздел 22. Устройство трансформаторов.
Аудиторное изучение. Устройство трансформаторов. Типы магнитопроводов и размещение на них обмоток.
Самостоятельное изучение. Способы намотки трансформатор-ных обмоток и размещения их на магнитопроводах.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Устройство трансформаторов. Типы магнитопроводов и размещение на них обмоток.
Требования к умениям. Студент должен уметь: различать типы трансформаторов в зависимости от конфигурации их магнитопроводов.
Раздел 23. Режимы работы трансформатора.
Аудиторное изучение. Режимы работы трансформатора.
Самостоятельное изучение. Режимы работы трансформатора и его характеристики.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Режимы работы трансформатора и его основные характеристики.
Требования к умениям. Студент должен уметь: Рассчитывать параметры обмоток и коэффициент трансформации по приведенным формулам.
Раздел 24. Мощность, К. П. Д., и коэффициент мощности трансформатора. Трехфазные трансформаторы.
Аудиторное изучение. Мощность, К. П. Д., и коэффициент мощности трансформатора.
Самостоятельное изучение. Трехфазные трансформаторы.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Режимы работы трансформатора и его основные характеристики.
Требования к умениям. Студент должен уметь: Рассчитывать мощность, К. П. Д., и коэффициент мощности трансформатора.
Раздел 25. Автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы.
Аудиторное изучение. Устройство автотрансформаторов, распределение токов в обмотках, достоинства и недостатки. Измерительные трансформаторы.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Устройство автотрансформаторов, их достоинства и недостатки.
Требования к умениям. Студент должен уметь: Рассчитывать параметры обмоток и коэффициент трансформации автотрансформатора по приведенным формулам.
ДЕ 6: Электрические машины.
Раздел 26. Общие сведения об электрических машинах. Классификация электрических машин. Принцип действия асинхронного двигателя. Опыт Араго - Ленца.
Аудиторное изучение. Общие сведения об электрических машинах. Классификация электрических машин. Принцип действия асинхронного двигателя. Опыт Араго - Ленца.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Общие сведения об электрических машинах и классификацию электрических машин, принцип действия асинхронного двигателя.
Требования к умениям. Студент должен уметь: различать основные типы электрических машин.
Раздел 27. Устройство асинхронного двигателя.
Аудиторное изучение. Устройство асинхронного двигателя. Создание вращающегося магнитного поля. Скорость вращения магнитного поля. Скольжение.
Самостоятельное изучение. Скорость вращения магнитного поля. Скольжение.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Режимы работы асинхронного двигателя и его основные характеристики.
Требования к умениям. Студент должен уметь: Рассчитывать скорость вращения асинхронного двигателя по приведенным формулам.
Раздел 28. Пуск и реверсирование асинхронных двигателей.
Аудиторное изучение. Пуск и реверсирование асинхронных двигателей. Однофазный асинхронный двигатель. Включение трехфазных двигателей в однофазную сеть.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Основные способы пуска и реверсирования трехфазных асинхронных двигателей.
Требования к умениям. Студент должен уметь: Различать способы и схемы включения трехфазных асинхронных двигателей в трехфазную и однофазную электрическую сеть, способы пуска и реверсирования трехфазных асинхронных двигателей.
Раздел 29. Синхронные электрические машины.
Аудиторное изучение. Устройство и принцип работы синхронного генератора. Работа синхронной машины в режиме двигателя.
Самостоятельное изучение. Пуск и остановка синхронного двигателя.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Устройство и принцип работы синхронной электрической машины.
Требования к умениям. Студент должен уметь: Различать условия перехода синхронной электрической машины из режима генератора в режим двигателя и обратно.
Раздел 30. Электрические машины постоянного тока.
Аудиторное изучение. Устройство и принцип работы генератора постоянного тока. Способы возбуждения генераторов постоянного тока.
Самостоятельное изучение. Двигатели постоянного тока.
Требования к знаниям. Студент должен знать: Устройство и принцип работы машины постоянного тока.
Требования к умениям. Студент должен уметь: Различать схемы и способы возбуждения машин постоянного тока.
Содержание лабораторных занятий:
Лабораторная работа №1. Работа с комбинированным стрелочным мультиметром Ц4353.
Лабораторная работа – 2 часа.
План.
1. Назначение и принцип действия мультиметра Ц4353.
2. Описание мультиметра Ц4353.
3. Измерение основных электрических величин - силы тока, напряжения, электрического сопротивления - с помощью мультиметра Ц4353.
4. Правила техники безопасности при работе с мультиметром Ц4353.
Лабораторная работа №2. Работа с комбинированным цифровым мультиметром MY-65.
Лабораторная работа – 2 часа.
План.
1. Назначение и принцип действия мультиметра MY-65.
2. Описание мультиметра MY-65.
3. Измерение основных электрических величин - силы тока, напряжения, электрического сопротивления - с помощью мультиметра MY-65.
4. Правила техники безопасности при работе с мультиметром MY-65.
Лабораторная работа №3. Вольтамперная характеристика линейных и нелинейных элементов.
Лабораторная работа – 2 часа.
План.
1. Определение вольтамперной характеристики элементов электрических цепей.
2. Построение вольтамперной характеристики и графика зависимости сопротивления резистора от силы протекающего тока.
3. Построение вольтамперной характеристики и графика зависимости сопротивления нити лампы накаливания от силы протекающего тока.
4. Сопоставление графиков обоих опытов и выводы на основании этого о линейности и нелинейности исследуемых элементов.
Лабораторная работа №4. Механические силы, возникающие при взаимодействии проводников с током.
Лабораторная работа – 2 часов.
План.
1. Взаимодействие магнитных полей проводников при протекании токов в них в одном направлении.
2. Взаимодействие магнитных полей проводников при протекании токов в них в разных направлениях.
3. Выводы.
Лабораторная работа №5. Последовательное и параллельное соединение сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
Лабораторная работа – 2 часов.
План.
1. Определение эквивалентного сопротивления при последовательном соединении сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
2. Определение эквивалентного сопротивления при параллельном соединении сопротивлений в электрических цепях переменного тока.
3. Выводы.
Лабораторная работа №6. Трехфазная система переменного тока.
Лабораторная работа – 2 часа.
План.
1. Соединение приемников звездой в трехфазной системе переменного тока.
2. Соединение приемников треугольником в трехфазной системе переменного тока.
3. Выводы.
Лабораторная работа №7. Трансформаторы. Назначение и принцип действия трансформатора. Устройство трансформаторов.
Лабораторная работа – 2 часа.
План.
1. Трансформаторы на стержневом магнитопроводе.
2. Трансформаторы на броневом магнитопроводе.
3. Трансформаторы на тороидальном магнитопроводе.
4. Выводы.
Лабораторная работа №8. Режимы работы трансформатора.
Лабораторная работа – 2 часа.
План.
1. Режим холостого хода.
2. Режим короткого замыкания.
3. Режим нагрузки.
4. Выводы.
Лабораторная работа №9. Однофазный асинхронный двигатель.
Лабораторная работа – 2 часов.
План.
1. Устройство однофазного асинхронного двигателя.
2. Схемы включения однофазного асинхронного двигателя.
3. Схемы включения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть.
4. Выводы.
Лабораторная работа №10. Двигатель постоянного тока.
Лабораторная работа – 2 часа.
План.
1. Устройство двигателя постоянного тока.
2. Схемы регулирования оборотов двигателя постоянного тока.
3. Реверсирование двигателя постоянного тока.
4. Выводы.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОСВОЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»
При проведении лабораторных работ преподавателю рекомендуется:
- уделять внимание разбору теоретических вопросов, предлагаемых на лекциях;
- уделять внимание краткому повторению теоретического материала, который используется при подготовке отчетов;
- осуществлять регулярную проверку домашних заданий;
- ставить проблемные вопросы (например, насколько верно выбран способ решения поставленной задачи);
- по возможности использовать примеры и задачи с прикладным содержанием;
- использовать при проведении лабораторных работ активные формы обучения;
- развивать творческое мышление у студентов при решении сложных и комплексных задач.
Методические указания студентам:
Учиться преодолевать самый высокий уровень непонимания материала («непонятно, что непонятно»).
При разборе примеров в аудитории или при выполнении домашних заданий целесообразно каждый шаг обосновывать теми или иными теоретическими положениями.
При изучении теоретического материала не задерживать внимание на трудных и непонятных местах, смело их пропускать и двигаться дальше, а затем возвращаться к тому, что было пропущено (часто последующее проясняет предыдущее).
С первых студенческих дней конструировать собственный стиль понимания сути изучаемого материала. Специальные дисциплины в этой ситуации являются наиболее успешным полигоном.
Критерии оценки знаний студентов в целом по дисциплине:
«отлично» - выставляется студенту, показавшему всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины и умение уверенно применять их на практике при решении конкретных задач, свободное и правильное обоснование принятых решений; ответ на экзамене характеризуется научной терминологией, четкостью, логичностью, умением самостоятельно мыслить и делать выводы.
«хорошо» - выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но допускает в ответе или в решении задач некоторые неточности;
«удовлетворительно» - выставляется студенту, показавшему фрагментарный, разрозненный характер знаний, недостаточно правильные формулировки базовых понятий, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, но при этом он владеет основными разделами учебной программы, необходимыми для дальнейшего обучения и может применять полученные знания по образцу в стандартной ситуации;
«неудовлетворительно» - выставляется студенту, который не знает большей части основного содержания учебной программы дисциплины, допускает грубые ошибки в формулировках основных понятий дисциплины и не умеет использовать полученные знания при решении типовых практических задач.
Промежуточный контроль позволяет оценить знания студента по балльно-рейтинговой системе (максимальный рейтинг 100 баллов). Оценке «отлично» соответствует рейтинг более 90 баллов, оценке «хорошо» соответствует рейтинг в диапазоне от 76 до 90 баллов, оценке «удовлетворительно» соответствует рейтинг в диапазоне от 61 до 75 баллов, оценке «неудовлетворительно» соответствует рейтинг не более 60 баллов. Для получения зачета необходим минимум баллов – 61.
Дополнительно баллы можно получить за творческие успехи и индивидуальный подход при выполнении лабораторных работ. Баллы могут быть сняты за пропуски занятий без уважительной причины.
В учебно-методическом комплексе приведены образцы контролирующих материалов для оценки знаний студентов, которые содержат вопросы теоретического и практического характера. Вопросы теоретического характера могут быть либо в форме тестов, либо в форме письменных заданий. Вопросы практического характера обязательно демонстрируются студентом на компьютере.
Используемые методы преподавания: лекционные занятия с использованием проектора, выход в Интернет для поиска информации, подготовка доклада и написание тезисов доклада, подготовка презентаций для выступления с докладом, индивидуальные и групповые задания при проведении практических работ.
В процессе проведения занятий используются активные методы обучения, которые подразумевают периодическое проведение консультаций, активное участие студентов в учебном процессе в ходе выполнения практических работ, иллюстрация изучаемого теоретического материала практическими задачами и примерами, которые выдаются каждому студенту на занятии в качестве раздаточного материла.
ОРГАНИЗАЦИЯ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Самостоятельная работа имеет своей целью углубление знаний студентов по изучаемой дисциплине
Текущая самостоятельная работа предусматривает следующие виды:
– работа с лекционным материалом;
– подготовка к лабораторным работам, оформление отчетов по выполненным лабораторным работам, подготовка к защите;
– подготовка к различным формам промежуточной аттестации (к тестированию, контрольной работе);
– изучение рекомендованной литературы (основной и дополнительной), работа с библиотечным каталогом, самостоятельный подбор необходимой литературы;
– поиск необходимой информации через Интернет;
– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
– изучение аналогов программных продуктов;
– работа со встроенными справочными системами программных продуктов;
– работа с техническими справочниками (англо-русский);
– выполнение тестовых заданий, выполнение контрольных работ;
– подготовка к экзамену.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа включает следующие виды:
– поиск, анализ, структурирование информации по темам, выносимым на самостоятельное изучение;
– составление и разработка словаря (глоссария);
– подготовка доклада и написание тезисов доклада, подготовка к его защите, подготовка презентации.
3. МАТЕРИАЛЫ К ПРОМЕЖУТОЧНОМУ И ИТОГОВОМУ КОНТРОЛЮ
Контрольная работа. ДЕ I.
1. Из каких участков состоит электрическая цепь, какие элементы в них входят?
2. Что называется электрическим током?
3. Что называется электропроводностью вещества?
4. На какие основные группы, исходя из их электропроводности, делятся вещества?
5. Что называется электродвижущей силой?
6. Что называется электрическим напряжением?
7. Закон Ома для замкнутой электрической цепи.
8. Закон Ома для участка цепи.
9. 1-й закон Кирхгофа.
10. 2-й закон Кирхгофа.
11. Какой режим работы реального источника ЭДС называется режимом холостого хода и каковы его параметры?
12. Какой режим работы реального источника ЭДС называется режимом короткого замыкания и каковы его параметры?
13. Какой режим работы реального источника ЭДС называется режимом нагрузки и каковы его параметры?
14. Какой способ соединения приемников электрической энергии называется последовательным соединением и как рассчитывается эквивалентное сопротивление последовательного участка?
15. Какой способ соединения приемников электрической энергии называется параллельным соединением и как рассчитывается эквивалентное сопротивление параллельного участка?
16. Что называется электрической мощностью и по каким формулам она рассчитывается?
17. В каких единицах измеряются: ток, мощность, напряжение, сопротивление, электродвижущая сила?
Вопросы к зачету.
Электрическая цепь, участки электрической цепи, элементы, входящие в каждый из них. Электрический ток. Электропроводность вещества. Основные группы веществ согласно их электропроводности. Электродвижущая сила. Электрическое напряжение. Закон Ома для замкнутой электрической цепи. Закон Ома для участка цепи. 1-й закон Кирхгофа. 2-й закон Кирхгофа. Режим холостого хода реального источника ЭДС. Режим короткого замыкания реального источника ЭДС. Режим нагрузки реального источника ЭДС. Последовательное соединение приемников эл. энергии. Параллельное соединение приемников эл. энергии. Электрическая мощность.Контрольная работа. ДЕ II.
1. Что называется измерением? (Определение).
2. Что называется абсолютной погрешностью, как она определяется и в каких единицах измеряется?
3. Что называется относительной погрешностью, как она определяется и в каких единицах измеряется?
4. Что называется приведенной погрешностью прибора, как она определяется и в каких единицах измеряется?
5. Что называется основной погрешностью прибора?
6. Какие условия получили название нормальных?
7. Что такое класс точности измерительного прибора? Как он обозначается и где?
8. Что называется ценой деления шкалы и как ее определить в данном диапазоне измерения?
9. Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы.
10. Принцип действия приборов электромагнитной системы.
11. Принцип действия приборов электродинамической системы.
12. Для измерения каких величин применяют приборы индукционной системы и на чем основан их принцип действия?
13. Для измерения каких величин применяют приборы вибрационной системы и на чем основан их принцип действия?
14. Как называется основной электронный блок (АЦП) цифровых измерительных приборов и на чем основан его принцип действия?
Вопросы к зачету.
Определение измерения. Абсолютная погрешность прибора. Относительная погрешность прибора. Приведенная погрешность прибора. Основная погрешность прибора. Нормальные условия измерения. Класс точности измерительного прибора. Цена деления шкалы и способ ее определения в данном диапазоне измерения. Приборы магнитоэлектрической системы. Приборы электромагнитной системы. Приборы электродинамической системы. Приборы индукционной системы. Приборы вибрационной системы. Основной электронный блок (АЦП) цифровых измерительных приборов и его принцип действия.Контрольная работа. ДЕ III.
1. Магнитное поле, его графическое изображение.
2. Как определить направление магнитного поля? (Правило буравчика).
3. Что называется магнитной проницаемостью вещества? Виды магнитной проницаемости.
4. На какие группы условно делятся все вещества в зависимости от их магнитных свойств?
5. Какое физическое явление получило название гистерезиса и чем оно обусловлено?
6. Какие материалы называются магнитомягкими, а какие магнитотвердыми и почему?
7. Как ведет себя проводник с током в магнитном поле? Сформулировать правило левой руки.
8. Какие силы возникают при взаимодействии двух и более проводников с током и в каком направлении они действуют?
9. Чем обусловлено явление электромагнитной индукции? Сформулировать правило правой руки.
10. Чем обусловлено явление самоиндукции? Правило Ленца.
11. Чем обусловлены коммутационные перенапряжения? В каких случаях они возникают?
12. Чем обусловлено явление взаимоиндукции? Условия возникновения.
Вопросы к зачету.
1. Магнитное поле и его графическое изображение.
2. Направление магнитного поля. (Правило буравчика).
3. Магнитная проницаемость вещества. Виды магнитной проницаемости.
4. Магнитные свойства материалов. Группы веществ в зависимости от их магнитных свойств.
5. Явление гистерезиса.
6. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы.
7. Проводник с током в магнитном поле. Правило левой руки.
8. Силы, возникающие при взаимодействии параллельно расположенных двух и более проводников с током и направление их действия.
9. Явление электромагнитной индукции. Правило правой руки.
10. Явление самоиндукции. Правило Ленца.
11. Коммутационные перенапряжения. В каких случаях они возникают?
12. Явление взаимоиндукции. Условия возникновения.
Контрольная работа. ДЕ IV.
1. Что называется переменным синусоидальным током? (Определение).
2. Что называется периодом переменного тока? (Определение).
3. Что называется частотой переменного тока? (Определение). Каково соотношение частоты с периодом?
4. Что называется амплитудой переменного тока, напряжения, э. д.с.? (Определение).
5. Что понимают под действующим значением переменного тока, напряжения, э. д.с.? (Определение).
6. Как соотносится действующее значение переменного напряжения с максимальным? (Написать формулу).
7. Какие сопротивления в цепях переменного тока носят название активных?
8. Чем отличается активное сопротивление от омического и почему?
9. Какие сопротивления в цепях переменного тока носят название реактивных и почему?
10. Опережает или отстает вектор тока от вектора напряжения при включении в цепь переменного тока идеальной индуктивности и на какой угол?
11. Опережает или отстает вектор тока от вектора напряжения при включении в цепь переменного тока идеальной емкости и на какой угол?
12. Какая система переменного тока называется трехфазной? (Определение).
13. Какой способ соединения обмоток трехфазного генератора переменного тока называется «звездой»? Нарисовать схему.
14. Какое напряжение называется линейным, а какое фазным? Каково соотношение между ними?
15. Какой способ соединения обмоток трехфазного генератора переменного тока называется «треугольником»? Нарисовать схему.
16. Каково соотношение между линейным и фазным напряжением при соединении обмоток трехфазного генератора переменного тока «треугольником»?
17. В каких единицах измеряется э. д.с.?
18. В каких единицах измеряется ток?
19. В каких единицах измеряется сопротивление?
20. В каких единицах измеряется напряжение?
21. В каких единицах измеряется мощность?
22. В каких единицах измеряется емкость?
23. В каких единицах измеряется индуктивность?
24. В каких единицах измеряется период?
25. В каких единицах измеряется частота?
Вопросы к зачету.
1. Получение переменной ЭДС.
2. Период переменного тока (напряжения, ЭДС).
3. Частота переменного тока (напряжения, ЭДС).
4. Амплитуда переменного тока, (напряжения, ЭДС).
5. Действующее значение переменного тока, (напряжения, ЭДС).
6. Соотношение действующего значения переменного тока (напряжения, ЭДС) с максимальным.
7. Активное сопротивление в цепи переменного тока.
8. Отличие активного сопротивления от омического.
9. Реактивное сопротивление в цепи переменного тока.
10. Идеальная индуктивность в цепи переменного тока.
11. Идеальная емкость в цепи переменного тока.
12. Трехфазная система переменного тока.
13. Соединение обмоток трехфазного генератора переменного тока «звездой».
14. Линейное и фазное напряжение в четырехпроводной системе переменного тока. Соотношение между ними.
15. Соединение обмоток трехфазного генератора переменного тока «треугольником».
16. Соотношение между линейным и фазным напряжением при соединении обмоток трехфазного генератора переменного тока «треугольником».
Контрольная работа. ДЕ V.
1. Что называется трансформатором? (Определение).
2. Какой трансформатор называется повышающим, а какой понижающим? (Определение).
3. На каком явлении основан принцип действия трансформатора?
4. Будет ли работать трансформатор на постоянном токе? Если да (или нет), то почему?
5. По какой причине магнитопровод трансформатора изготавливают из тонколистовой стали?
6. Как называются трансформаторы в зависимости от формы магнитопровода? (Написать название и нарисовать форму магнитопровода).
7. Что называется коэффициентом трансформации, и по какой формуле он рассчитывается?
8. Какова конструкция автотрансформатора? (Определение и схема).
9. Перечислить преимущества и недостатки автотрансформаторов.
10. Типы измерительных трансформаторов и схемы включения.
Вопросы к экзамену.
1. Определение трансформатора как электрической машины. Применение трансформаторов.
2. Повышающие и понижающие трансформаторы.
3. Принцип действия трансформатора.
4. Магнитопроводы трансформаторов.
5. Стержневой магнитопровод трансформатора. Размещение обмоток.
6. Броневой магнитопровод трансформатора. Размещение обмоток.
7. Тороидальный магнитопровод трансформатора. Размещение обмоток.
8. Коэффициент трансформации.
9. Режим холостого хода трансформатора и его характеристики.
10. Режим короткого замыкания трансформатора и его характеристики.
11. Режим нагрузки трансформатора и его характеристики.
12. Конструкция автотрансформатора.
13. Преимущества и недостатки автотрансформаторов.
14. Типы измерительных трансформаторов и схемы их включения.
Контрольная работа. ДЕ VI.
1. Как устроен трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
2. Каков принцип работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?
3. Объясните создание вращающегося магнитного поля трехфазной обмоткой машины переменного тока.
4. От чего зависит скорость вращения вращающегося магнитного поля?
5. Что такое скольжение асинхронного двигателя?
6. Как производится реверсирование асинхронного двигателя?
7. Нарисуйте схемы включения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть.
8. Каков принцип работы трехфазного синхронного генератора?
9. Какие конструкции роторов используются в трехфазных синхронных генераторах?
10. Как осуществляется возбуждение трехфазного синхронного генератора?
11. Работа синхронной машины в режиме двигателя.
12. Как осуществляются асинхронный пуск и остановка синхронного двигателя?
13. Изложите принцип работы генератора постоянного тока.
14. Перечислите способы возбуждения генераторов постоянного тока и нарисуйте соответствующие схемы их включения.
15. Что такое обратимость машин постоянного тока?
16. Опишите принцип работы и устройство двигателя постоянного тока.
17. Что нужно сделать для того, чтобы поменять направление вращения двигателя постоянного тока?
18. От чего зависит скорость вращения двигателя постоянного тока и как ее можно регулировать?
Вопросы кэкзамену.
1. Устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
2. Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
3. Создание вращающегося магнитного поля трехфазной обмоткой машины переменного тока.
4. Скорость вращения вращающегося магнитного поля.
5. Скольжение асинхронного двигателя.
6. Реверсирование асинхронного двигателя.
7. Схемы включения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть.
8. Принцип работы трехфазного синхронного генератора.
9. Конструкции роторов трехфазных синхронных генераторов.
10. Возбуждение трехфазного синхронного генератора.
11. Работа синхронной машины в режиме двигателя.
12. Асинхронный пуск и остановка синхронного двигателя.
13. Принцип работы генератора постоянного тока.
14. Способы возбуждения генераторов постоянного тока и схемы их включения.
15. Обратимость машин постоянного тока.
16. Принцип работы и устройство двигателя постоянного тока.
17. Изменение направления вращения двигателя постоянного тока.
18. Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока.
4. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Рубцовский институт (филиал) АлтГУ располагает материально-технической базой, соответствующей санитарно-техническим нормам и обеспечивающей проведение всех видов лабораторной, практической подготовки и научно-исследовательской работы студентов, предусмотренных ГОС.
Аудиторный фонд института, оснащенный СВТ, включает 7 компьютерных классов (4 класса по 15 ПК в каждом, 1 – по 17 ПК, 2 – по 18 ПК), и 4 мобильных класса на ноутбуках. 2 класса по 15 ПК используются в режиме свободного доступа студентов. Все компьютеры объединены в единую локальную вычислительную сеть и имеют доступ в Интернет.
Лекционные занятия по дисциплине «Электротехника и электроника» проводятся в аудиториях, оснащенных мультимедийными проекторами.
Лабораторные работы выполняются в комплексной лаборатории электротехники и вычислительной техники.
Мобильные классы на ноутбуках используются в учебно-образовательной деятельности, как для учебных занятий, так и для организации доступа к ресурсам корпоративной сети и Internet на всей территории РИ АлтГУ.
В учебном процессе используется лицензионное программное обеспечение. На различных ПК установлено системное программное обеспечение Windows XP Professional Service Pack 3, Windows 7 Enterprise Service Pack 1, Windows 7 Professional Service Pack 1, Windows 8 Enterprise, Windows 8 Pro.
Выполнение лабораторных работ по электротехнике и электронике опирается на использование лабораторных стендов, разработанных и изготовленных по заказу РИ (филиала) АлтГУ Радиус».
5. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ДРУГИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ
Основная литература
1. Апаров, В. Электрические машины и трансформаторы: лабораторный практикум / В. Апаров [и др] . – М., 2004.
2. Евдокимов, электротехника: учебник для учащихся не электротехнических специальностей техникумов / . – М.: Высшая школа, 2004.
3. Немцов, / , . - Ростов-н/Д: Феникс, 2004.
4. Рекус, задач и упражнений по электротехнике и основам электроники / , . – М.: Высшая школа, 2002.
5. Электротехника и электроника.- М.: Академия, 2007.
Дополнительная литература
1. Зорохович, электротехники / , . - М.: Высшая школа, 1972.
2. Китаев, с основами промышленной электроники / , . - М. : Высшая школа, 1973.
3. Поляков, / . - М.: Просвещение, 1982.
4. Электротехника и электроника. - Ростов-н/Д: Феникс, 2004.
Базы данных, Интернет-ресурсы,
информационно-справочные и поисковые системы:
1. Лекции по электротехнике и электронике;
http:// www. *****
2. Курс лекций Электротехника;
http://www. www. *****
3. Лекции по электротехнике;
http://www.*****
4. Краткий курс лекций по электротехнике;
http://www. /tgpu/resources/Elektrotehnika/index. htm
