МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) ___________________________________________________________________________________________________________

Направление специалитета: 210601 Радиоэлектронные системы и комплексы

Специализации подготовки: 1. Радиолокационные системы и комплексы

2. Радиоэлектронные системы передачи информации

3. Радионавигационные системы и комплексы

4. Антенные системы и устройства

Квалификация (степень) выпускника: специалист

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РЭС»

Цикл:

профессиональный

Часть цикла:

базовая

№ дисциплины по учебному плану:

ИРЭ; С.3.1.18

Часов (всего) по учебному плану:

216

7 семестр

Трудоемкость в зачетных единицах:

6

7 семестр

Лекции

18 час

7 семестр

Практические занятия

18 час

7 семестр

Лабораторные работы

Не предусмотрены

Расчетные задания

Расчётные задания

7 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

180 час

Зачёт

7 семестр

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены

Москва – 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение схем, принципов действия основных устройств электропитания РЭА, приобретение навыков компьютерного моделирования процессов в этих устройствах.

По завершении освоения данной дисциплины студент способен:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

- к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

- учитывать современные тенденции развития устройств электропитания в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

- собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую

информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и

зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6).

Задачами дисциплины являются:

    познакомить обучающихся с процессами в основных устройствах вторичного электропитания (выпрямители с фильтрами и бесфильтровые, стабилизаторы, инверторы, конверторы, корректоры коэффициента мощности), в элементах первичного электропитания (гальванические, топливные элементы, аккумуляторы), в фотопреобразователях дать информацию о компонентной базе источников электропитания; научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при последующем проектировании систем электропитания РЭС.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла основной образовательной программы подготовки специалистов по специализациям «Радиолокационные системы и комплексы», «Радиоэлектронные системы передачи информации», «Радионавигационные системы и комплексы», «Антенные системы и устройства» направления подготовки специалиста 210601 Радиоэлектронные системы и комплексы.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Физика, Химия, Радиоматериалы и радиокомпоненты, Электроника, Радиотехнические цепи и сигналы, Схемотехника аналоговых электронных устройств, Физические процессы в электронных цепях, Основы компьютерного проектирования РЭС.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении курсов вариативной части подготовки специалистов и при выполнении выпускной квалификационной работы специалиста (по тематике электропреобразовательных устройств).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

- принципы действия, схемы, системы параметров основных типов электропреобразовательных устройств;

- основные источники научно-технической информации по устройствам электропитания (ПК-6);

- компоненты микроэлектроники, применяемые при создании устройств и систем электропитания, их классификацию (ПК-6).

Уметь:

- выбирать адекватные конкретной задаче источники питания в зависимости от условий работы (ПК-11);

- собирать и анализировать информацию о новых технических решениях в области устройств и систем электропитания (ПК-6).

Владеть:

- способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

- методами решения задач анализа и расчета устройств электропитания (ПК-4).

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Всего часов на раздел

Семестр

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

Формы текущего контроля успеваемости

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Сетевые выпрямители, корректоры коэффициента, мощности

47

7

3

4

-

40

Отчет по моделиро-

ванию выпрямителя

2

Инверторы, конверторы

35

7

3

3

-

29

Отчет по моделиро-ванию инвертора

3

Линейные cтабилизаторы

23

7

3

3

-

17

Типовая задача

4

Импульсные стабилизаторы (ИСН)

40

7

3

4

-

33

Отчет по моделированию ИСН

5

Химические источники тока

22

7

3

2

-

17

Реферат

6

Фотопреобразователи

23

7

3

2

-

18

Реферат

Зачет

26

7

--

--

-

26

Итого:

216

18

18

-

180

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Сетевые выпрямители

Структура сетевых источников питания. Схема ИП с сетевым трансформатором и ее недостатки. ИП с бестрансформаторным сетевым выпрямителем. Трансформаторные сетевые выпрямители без фильтра. Классификация выпрямителей по числу фаз, полупериодов и тактов. Однофазные и трехфазные выпрямители. Основные параметры выпрямителя. Типы вентилей. Выпрямители с емкостным и индуктивным фильтрами. Габаритная мощность трансформатора в различных схемах выпрямителей. Законодательные ограничения коэффициента мощности. Корректоры коэффициента мощности.

2. Инверторы, конверторы.

Инверторы с внешним возбуждением и автоколебательные. Схемы силовой части двухтактных инверторов: со средней точкой, мостовая, полумостовая. Инверторы с насыщаемым и ненасыщаемым силовым трансформатором. Двухтактные конверторы с внешним возбуждением. Однотактные прямоходовый и обратноходовый автоколебательные конверторы.

3. Линейные (статические) стабилизаторы напряжения.

Статические стабилизаторы постоянного напряжения. Общие сведения, классификация. Стабилизаторы параметрические и компенсационные. Простейшие схемы линейных стабилизаторов, принципы действия, теория. Коэффициент стабилизации и выходное сопротивление. Источники опорного напряжения. Стабисторы, диодные стабилитроны с туннельным и лавинным пробоем. Транзисторные стабилитроны на ширине запрещенной зоны, программируемые стабилитроны. Интегральные статические стабилизаторы.

4. Импульсные стабилизаторы напряжения (ИСН)

Общие свойства импульсных стабилизаторов, преимущества и недостатки по сравнению со статическими. Классификация импульсных стабилизаторов. Релейные и ШИМ – стабилизаторы. Особенности входного и выходного сопротивлений ИСН. Простейшая схема релейного стабилизатора, принцип действия. Интегральные импульсные стабилизаторы.

5. Химические источники тока (ХИТ)

Гальванические элементы (ГЭ). Процессы в ГЭ на примере элемента Даниэля. Электрохимические системы. Электроды, электролиты, токообразующие реакции, ЭДС, электрическая емкость и мощность ГЭ. Разрядные характеристики. Поляризация электродов, ее вредные проявления в ГЭ и использование в аккумуляторах. Способы деполяризации. Марганец-цинковые ГЭ с солевым и щелочным электролитом. Другие типы ГЭ. Ртутные ГЭ. Вопросы экологии, связанные с ХИТ: токсичность компонентов, вопросы утилизации ХИТ. Удельные мощности, энергии, сроки службы, стоимость различных типов ГЭ. Активные материалы ГЭ. Литиевые ГЭ, их разновидности, характеристики.

Аккумуляторы кислотные (свинцовые), щелочные (кадмий-никелевые), литиевые, металлогидридные. Процессы заряда и разряда. Зарядные устройства. Энергетические характеристики аккумуляторов, сроки службы.

Топливные элементы (ТЭ). Преимущества ТЭ перед ГЭ и аккумуляторами. Разновидности ТЭ, виды топлив и окислителей. Устройство и принципы действия ТЭ. Топливные микроэлементы.

6. Фотопреобразователи (ФП).

Характеристики солнечного излучения. Фотогальванический эффект. Устройство и принцип действия простейшего кремниевого ФП на основе р-n перехода. Оптимизация геометрии структуры ФП. Элементарная теория фотопреобразователя. Границы спектра поглощения. Вольтамперная характеристика ФП. ЭДС холостого хода и ток короткого замыкания. Оптимальное сопротивление нагрузки. КПД ФП. Способы повышения эффективности ФП. Просветляющий слой. Каскадные ФП. Концентраторы света. Полупроводниковые материалы для ФП. ФП на арсениде галлия. Источники электропитания на основе фотопреобразователей. Система автоматического наведения солнечной батареи на Солнце. Стоимость электроэнергии солнечных батарей.

4.2.2. Практические занятия

1. Практическая работа: схемы однофазных и трехфазных сетевых выпрямителей бесфильтровые, с емкостными и индуктивными фильтрами, их свойства. Габаритные мощности трансформаторов.

2. Компьютерная работа: «Моделирование процессов в сетевых выпрямителях» (зачетная)

3. Практическая работа: Формы токов, потребляемых нелинейными устройствами от сети. Корректоры коэффициента мощности.

4. Практическая работа: Схемы однотактных и двухтактных инверторов. Инверторы с внешним возбуждением и автоколебательные.

5. Компьютерная работа: «Моделирование процессов в инверторах» (зачетная).

6. Практическая работа: Схема релейного стабилизатора с понижением напряжения. Схема с повышением напряжения и схема с инверсией полярности напряжения.

7. Компьютерная работа: «Моделирование процессов в релейном понижающем импульсном стабилизаторе» (зачетная).

8. Практическая работа: Пускорегулирующий аппарат люминесцентных ламп традиционного типа и электронные балласты люминесцентных ламп.

9. Компьютерная работа: «Моделирование процессов в электронном балласте люминесцентной лампы»

4.3. Лабораторные работы: Лабораторные работы не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания:

Расчет габаритной мощности сетевого трансформатора для различных схем выпрямителя.

Расчет статического компенсационного стабилизатора напряжения

Расчет источника опорного напряжения с регулируемым выходным напряжением.

Расчет импульсного стабилизатора

Расчет обратноходового конвертора

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы: Курсовой проект (курсовая работа)

не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием наглядных пособий

(электронные компоненты, устройства электропитания и фрагменты устройств, макеты, химические источники тока, фотопреобразователи)

Практические занятия включают изучение схем электронных устройств и процессов в них, выполнение работ по компьютерному моделированию процессов в выпрямителях, стабилизаторах напряжения, инверторах, конверторах, ознакомление с действующими устройствами и макетами.

Самостоятельная работа включает изучение рекомендованной литературы, выполнение расчетных заданий, оформление отчетов по практическим занятиям, рефератов, подготовку к зачету.

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

Для текущего контроля успеваемости используется проверка расчетных заданий, отчётов по практическим занятиям и рефератов. Аттестация по дисциплине – зачет.

В приложение к диплому вносится оценка за 7 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. , , . Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для вузов. – М.: Горячая линия - Телеком, 20с.

2. Коптев устройства и элементы электромеханики. Выпрямители, стабилизаторы, электродвигатели переменного тока: учебное пособие. –М.: Изд. Дом «МЭИ»,2007. – 140 с.

б) дополнительная литература:

1. . Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы: Пер. с англ. – М.: Постмаркет, 20с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории для лекций, для проведения практических занятий необходим терминальный класс с программным обеспечением, для ознакомления с действующими устройствами – лабораторный зал с источниками питания, измерительной аппаратурой.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки специалиста 210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы» по специализациям «Радиолокационные системы и комплексы», «Радиоэлектронные системы передачи информации», «Радионавигационные системы и комплексы», «Антенные системы и устройства».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к. т.н., доцент

«СОГЛАСОВАНО»:

Директор ИРЭ

к. т.н., доцент

«УТВЕРЖДАЮ»:

Зав. кафедрой формирования колебаний и сигналов

д. т.н., профессор