Рабочая программа (стр. 1 )

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Филиал Южно-Уральского государственного университета в г. Златоусте

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Зав. выпускающей кафедрой Декан машиностроительного

Технология машиностроения,  факультета

станки и инструменты

________________ ________________

(подпись) (подпись)

_________________20__ г. ________________20__ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Дисциплины Б.3.08 Электротехника и электроника

для 220700.62 Автоматизация технологических процессов производств

профиль подготовки:

форма обучения:очная

кафедра-разработчик: Электрооборудование и автоматизация промышленных производств

Рабочая программа составлена в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 220700.62, утвержденным приказом Минобрнауки

Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры Электрооборудование и автоматизация промышленных производств протокол от 01.01.2001 года

Зав. кафедрой разработчика: к. т.н., доцент _________________

Разработчик программы: старший преподаватель _________________

Златоуст 2011

Цели и задачи дисциплины

Цель преподавания и изучения дисциплины – формирование системы знаний в области теории электрических и магнитных цепей, с принципами их анализа и расчета, знаний элементной базы и основ схемотехники электронных аналоговых и цифровых устройств, анализа возможностей основных электротехнических и электронных устройств при выборе средств для решения проблем электромеханики, электротехнологии, автоматики, проектно-конструкторских задач. Задачи преподавания и изучения дисциплины – привить навыки правильного использования законов электротехники и методов анализа и расчета возникающих задач при проектировании и эксплуатации электронных систем и устройств, сформировать у студентов уровень подготовки, соответствующий Государственным требованиям.

Место дисциплины в структуре ООП [бакалавриата]

Перечень предшествующих дисциплин, видов работ	Перечень последующих дисциплин, видов работ
Б.2.01. Математика. Б.2.02. Физика. В.2.01. Информатика.	Б.3.08. Безопасность жизнедеятельности Б.3.11. Электроника. Б.3.15 Оборудование машиностроительных производств. В.3.03 Автоматизация производственных процессов в машиностроении. Дипломное проектирование

Дисциплина «Электротехника» относится к базовой (обязательной) части профессионального цикла дисциплин.  Для изучения дисциплины «Электротехника» необходим ряд требований к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов.  Студент должен: Знать: – основные физические явления и законы; основные физические величины и константы, их определение и единицы измерения; – аналитическую геометрию и линейную алгебру; последовательности и ряды; дифференциальное и интегральное исчисления; гармонический анализ; дифференциальные уравнения; численные методы; функции комплексного переменного; элементы функционального анализа; теорию вероятностей и математическую статистику. Уметь: – применять физико-математические методы для решения задач в области автоматизации технологических процессов и производств, управления жизненным циклом продукции и ее качеством с применением стандартных программных средств. Владеть: – численными методами решения дифференциальных и алгебраических уравнений, методами аналитической геометрии, теории вероятностей и математической статистики.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

– иметь стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

– способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии, высокой мотивации к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8);

– способностью собирать и анализировать исходные информационные данные для проектирования технологических процессов изготовления продукции, средств и систем автоматизации, контроля, технологического оснащения, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-1);

– способностью участвовать в разработке проектов модернизации действующих производств, создании новых (ПК-9);

– способностью выбирать средства автоматизации технологических процессов и производств (ПК-11);

– способностью выполнять работы по расчету и проектированию средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации расчетов и проектирования (ПК-18);

– способностью к практическому освоению и совершенствованию систем автоматизации производственных и технологических процессов, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-20);

– способностью выполнять работы по автоматизации технологических процессов и производств их обеспечению средствами автоматизации и управления, использовать современные методы и средства автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-21);

– способностью разрабатывать локальные поверочные схемы и выполнять проверку и отладку систем и средств автоматизации технологических процессов, контроля, диагностики, испытаний и управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством, а также их ремонт (ПК-23);

– способностью составлять научные отчеты по выполненному заданию и участвовать во внедрении результатов исследований и разработок в области автоматизации технологических процессов и производств, автоматизированного управления жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-43);

– способностью участвовать в постановке и модернизации отдельных лабораторных работ и практикумов по дисциплинам профилей направления (ПК-45);

– способностью участвовать в организации приемки и освоения вводимых в эксплуатацию оборудования, технических средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления (ПК-51);

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

– основные законы электротехники; – основные типы электрических машин, трансформаторов и области их применения; основные типы и области применения электронных приборов и устройств; – основные законы электротехники для электрических и магнитных цепей; – методы измерения электрических и магнитных величин, принцип работы основных электрических машин и аппаратов, их рабочие и пусковые характеристики; – параметры современных полупроводниковых устройств: усилителей, генераторов, вторичных источников питания, цифровых преобразователей, микропроцессорных управляющих и измерительных комплексов

Уметь:

разрабатывать принципиальные электрические схемы и проектировать типовые электрические и электронные устройства.

Владеть:

– навыками оформления проектной и конструкторской документации в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации; – навыками работы с электротехнической аппаратурой и электронными устройствами.

4. Объем и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 288 часов

зачетных единиц 8

Вид учебной работы	Всего часов	Разделение по семестрам в часах. Номер семестра
3	4
Общая трудоемкость дисциплины	288	144	144
Аудиторные занятия	144	72	72
Лекции (Л)	72	36	36
Практические занятия, семинары (ПЗ)	36	18	18
Лабораторные работы (ЛР) и (или) другие виды аудиторных занятий	36	18	18
Самостоятельная работа (СРС) Расчетно-графическая работа Курсовая работа Подготовка к зачету, экзамену другие виды самостоятельной работы	130 + + + –	65 + – + –	65 – + + –
Контроль самостоятельной работы студента (КСР)	14	7	7
Вид итогового контроля (ИА) (зачет, экзамен)	Зачет, экзамен	зачет	экзамен

5. Содержание дисциплины

Номер раздела, темы	Наименование разделов, тем дисциплины	Объем занятий по видам в часах
Всего	Л	ПЗ	ЛР	СРС	КСР	ИА
1	Физические основы электротехники. Линейные электрические цепи постоянного тока. 1.1 Связь теории электрических и магнитных цепей с теорией электромагнитного поля. 1.2 Электрическое и магнитное поле. 1.3 Элементы электрической цепи постоянного тока. Источники ЭДС и источники тока. Выбор условно-положительных направлений токов и напряжений ее элементов. 1.4 Анализ электрической цепи на основе законов Кирхгофа. 1.5 Преобразование последовательно и параллельно соединенных элементов электрической цепи. 1.6 Принцип наложения и основанный на нем метод расчета электрических цепей. 1.7 Метод эквивалентного генератора. 1.8 Метод контурных токов 1.9 Метод узловых потенциалов	22	6	4	4	6	2	зачет
2	Линейные электрические цепи синусоидального тока. 2.1 Общие сведения 2.2 Резистор, индуктивная катушка и конденсатор в цепи синусоидального тока 2.3 Анализ цепей синусоидального тока с помощью векторных диаграмм 2.4 Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока. Комплексное сопротивление и комплексная проводимость. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Комплексная мощность и баланс мощностей в цепях синусоидального тока. 2.5 Частотные характеристики электрических цепей 2.6 Электрические цепи с взаимной индуктивностью	30	6	6	8	8	2	зачет
3	Трёхфазные цепи. 3.1 Основные понятия о трехфазных цепях 3.2 Трехфазный синхронный генератор 3.3 Способы соединения трехфазных цепей 3.4 Симметричный режим трехфазной цепи 3.5 Расчет несимметричных режимов трехфазных цепей. Мощность симметричной и несимметричной трехфазной цепи. 3.6 Топографические диаграммы трехфазных цепей	22	4	2	6	8	2	зачет
4	Электрические цепи несинусоидальных периодических токов 4.1 Основные понятия 4.2 Метод расчета мгновенных значений токов и напряжений в линейных электрических цепях при действии периодических несинусоидальных ЭДС 4.3 О составе высших гармоник токов и напряжений 4.4 Высшие гармоники в трехфазных цепях	10	2	2		6		зачет
5	Переходные процессы в электрических цепях 5.1 Общие понятия 5.2 Классический метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях 5.3 Операторный метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях 5.4 Расчет переходных процессов в цепи при воздействии ЭДС произвольной формы с помощью интеграла Дюамеля.	14	4	2		7	1	зачет
6	Нелинейные элементы электрических и магнитных цепей 6.1 Общая характеристика нелинейных элементов 6.2 Расчет нелинейных электрических цепей при постоянном токе. Основные методы расчета 6.3 Магнитные цепи при постоянном токе. Основные методы расчета 6.4 Цепи переменного тока с ферромагнитными элементами.  Некоторые особенности цепей переменного тока с ферромагнитными элементами 6.5 Уравнения, векторные диаграммы, схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником 6.6 Трансформатор с ферромагнитным сердечником	14	4	2		8		зачет
7	Электрические измерения и электроизмерительные приборы 7.1 Общие сведения об измерениях 7.2 Основные характеристики средств измерений 7.3 Магнитоэлектрические приборы 7.4 Электромагнитные приборы 7.5 Электродинамические и ферродинамические приборы 7.6 Общие сведения об измерениях неэлектрических величин	10	4			6		зачет
8	Трансформаторы 8.1 Принцип действия и основные соотношения 8.2 Реактивные сопротивления и уравнения напряжений трансформатора 8.3 Трехфазные трансформаторы 8.4 Специальные трансформаторы 8.5 Измерительные трансформаторы переменного тока	10	2			8		зачет
9	Электрические машины постоянного и переменного тока 9.1 Машины постоянного тока 9.1.1 Общие вопросы теории 9.1.2 Основы анализа установившейся работы машин постоянного тока 9.1.3 Двигатели постоянного тока 9.1.4 Регулирование скорости двигателей постоянного тока 9.2 Синхронные и асинхронные машины 9.2.1 Устройство и принцип действия синхронных машин 9.2.2 Устройство и принцип действия асинхронных машин	12	4			8		зачет
10	Физические основы полупроводниковых приборов. Типы и характеристики полупроводниковых приборов 10.1 Основы зонной теории 10.2 Проводники, диэлектрики и полупроводники 10.3 Контактные явления в полупроводниках (р-n переход) 10.4 Полупроводниковые диоды 10.5 Биполярные транзисторы 10.6 Полевые транзисторы 10.7 Тиристоры 10.8 Фотоэлектронные приборы 10.9 Полупроводниковые излучатели 10.10 Оптоэлектронные приборы 10.11 Терморезисторы	28	8	4	4	10	2	экзамен
11	Схемотехника усилительных устройств на биполярных и полевых транзисторах 11.1 Усилительные каскады на биполярных транзисторах (Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером. Принцип работы и основные параметры) 11.2 Усилительные каскады на полевых транзисторах транзисторах (Усилительный каскад по схеме с общим истоком. Принцип работы и основные параметры) 11.3 Дифференциальный усилитель 11.4 Многокаскадные усилители 11.5 Выходные усилители мощности	28	6	4	4	12	2	экзамен
12	Вторичные источники питания. 12.1 Классификация, состав и основные параметры 12.2 Преобразователи переменного напряжения в пульсирующее напряжение (выпрямители) 12.3 Преобразователи постоянного напряжения в переменное напряжение 12.4 Стабилизаторы напряжения 12.5 Управляемый выпрямитель	18	6	4	2	6		экзамен
13	Аналоговая схемотехника на основе операционных усилителей. Аналого-цифровые преобразователи 13.1 Аналоговые интегральные микросхемы. Классификация аналоговых интегральных микросхем 13.1.1 Операционные усилители 13.1.2 Инвертирующий усилитель 13.1.3 Неинвертирующий усилитель 13.1.4 Повторитель на ОУ 13.1.5 Компаратор 13.1.6 Активные фильтры 13.1.7 Генераторы 13.2 Аналого-цифровые преобразователи. Назначение, основные свойства и классификация 13.2.1 Основные характеристики 13.2.2 Области применения	28	6	2	4	15	1	экзамен
14	Логические и запоминающие цифровые элементы. Комбинационные (сумматоры, распределители, дешифраторы) и последовательностные (триггеры, счетчики, регистры). 14.1 Устройства цифровой электроники. Математическое описание цифровых устройств 14.1.1 Логические константы и переменные. Операции булевой алгебры 14.1.2 Логические элементы и схемы. Теоремы булевой алгебры 14.1.3 Классификация логических устройств 14.2 Минимизация логических устройств 14.2.1 Цели и общие принципы минимизации 14.2.2 Минимизация ФАЛ с использованием карт Вейча 14.3 Классификация цифровых интегральных микросхем 14.1.1 Комбинационные ЦИМС  14.1.2 Последовательностные ЦИМС 14.4 Полупроводниковые запоминающие устройства	28	6	4	4	12	2	экзамен
15	Программируемые логические интегральные схемы. Арифметические и логические устройства обработки цифровых данных. Микропроцессорные и управляющие измерительные комплексы. 15.1 Арифметико-логические устройства. Назначение и основные параметры 15.2 Сумматоры 15.3 Интегральные схемы АЛУ 15.2 Микропроцессоры и микроконтроллеры.	8	2			6		экзамен

5.1. Лабораторные работы