Электроэнергетика и электротехника

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ) ___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки:140400. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

.

Профиль(и) подготовки: 1. Высоковольтные электроэнергетика и электротехника;

2. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии;

3. Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем;

4. Электрические станции;

5. Электроэнергетические системы и сети;

6. Гидроэлектростанции;

7. Электроснабжение;

8. Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр.

Форма обучения: очная.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Электротехническое материаловедение»

Цикл:	профессиональный
Часть цикла:	базовая
№ дисциплины по учебному плану:	Б3.2.2
Часов (всего) по учебному плану:	180
Трудоемкость в зачетных единицах:	5	3 семестр
Лекции	36 час	3 семестр
Лабораторные работы	18 час	3 семестр
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	126 час
Курсовые проекты (работы)	Учебным планом не предусмотрены

Москва – 2010

1.  ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение основ электроматериаловедения и основных видов конструкционных материалов для последующего использования полученных знаний в практической деятельности.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

·  к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

·  владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

·  участвовать в проведении корректирующих и превентивных мероприятий, направленных на улучшение качества (ПК-11);

·  пользоваться системами моделей объектов (процессов) деятельности, выбирать (строить) адекватные объекту модели (ПК-12);

·  анализировать состояние и динамику объектов деятельности с использованием необходимых методов и средств анализа (ПК-1);

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

·  анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

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

·  использовать информацию о новых технологических процессах и новых видах технологического оборудования (ПК-17).

Задачами дисциплины являются

·  познакомить обучающихся с основными электротехническими и конструкционными материалами, используемыми в настоящее время в различных технологических процессах в рамках электроэнергетики;

·  дать информацию о технологических процессах производства основных материалов, используемых в электротехнике, электроэнергетике и других отраслях промышленности; рассмотреть влияние на их свойства различных режимов технологических операций и эксплуатации;

·  научить принимать и обосновывать конкретные технические решения.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б3.2.2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям:

1. Высоковольтные электроэнергетика и электротехника;

2. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии;

3. Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем;

4. Электрические станции;

5. Электроэнергетические системы и сети;

6. Гидроэлектростанции;

7. Электроснабжение;

8. Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике

направления 140400 Электроэнергетика и электротехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика», «Химия» «Математика», «Теоретические основы электротехники» в объеме программы МЭИ (ТУ).

Знания, полученные при изучению дисциплины необходимы для дальнейшего освоения общетехнических и специальных дисциплин и применения в профессиональной деятельности.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

По освоении учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  основные источники научно-технической информации по материалам в электроэнергетике и электротехнике (ОК-7, ПК-6);

·  источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по технологии и оборудованию(ПК-17);

·  методы повышения качества материалов, используемых в электроэнергетике и смежных областях промышленности (ПК11);

основные естественнонаучные законы, явления и процессы, на которых основаны принципы действия объектов профессиональной деятельности и средств контроля и измерения.

Уметь:

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

·  анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

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

·  использовать информацию о новых технологических процессах и новых видах технологического оборудования (ПК-17).

·  Использовать для решения прикладных задач основные законы и понятия.

Владеть:

·  навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

·  терминологией в области электротехнического материаловедения (ОК-2);

·  навыками поиска информации о свойствах сталей и сплавов (ПК-6);

·  информацией о технических параметрах оборудования для использования при конструировании (ПК-17 );

·  навыками применения полученной информации при проектировании электротехнических модулей (ПК-6).

.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 часов.

№ 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	Основные сведения о строении материалов. Классификация электротехнических материалов	18	3	2			16	Тест на знание терминологии
2	Диэлектрические материалы	46	10		8	28	Контрольная работа по характеристикам диэлектрических материалов. Защита лаборатор-ных работ
3	Проводниковые материалы	40	8		2	30	Контрольная работа по теме «Полупро-водниковые материалы» Защита лабораторных работ по темам «Полупроводниковые» и «Магнитные» материалы
4	Магнитные материалы	40	8		6	26
5	Полупроводниковые материалы	34	8		2	24
6	Зачет	2	--	--	--	2	Зачет
7	Итого:	180	36		18	126

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

III семестр

1. Основные сведения о строении материалов. Классификация

электротехнических материалов

Роль материалов в развитии электротехники и электроэнергетики. Классификация материалов, используемых в электротехнике и электроэнергетике. Строение вещества. Типы связей. Элементы зонной теории твердого тела.

2.Диэлектрические материалы.

Поляризация диэлектриков в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемость. Основные виды поляризации диэлектриков. Классификация диэлектриков по видам поляризации. Зависимость диэлектрической проницаемости от различных факторов. Диэлектрическая проницаемость газообразных, жидких, твердых (аморфных, кристаллических) полярных и неполярных диэлектриков. Композиционные материалы.

Электропроводность материалов. Специфика электропроводности диэлектрических материалов в различных агрегатных состояниях. Токи сквозной проводимости, смещения, абсорбции. Поверхностное и объемное удельные сопротивления. Температурная зависимость электропроводности диэлектриков (концентрации носителей тока, подвижности зарядов). Электропроводность твердых диэлектриков различного строения (ионного, молекулярного, полимеров). Зависимость электропроводности от напряженности поля. Зависимость электропроводности твердых диэлектриков от влажности.

Диэлектрические потери. Виды потерь в электроизоляционных материалах. Эквивалентные схемы замещения диэлектрика с потерями. Потери мощности в газообразных, жидких, твердых диэлектриках.

Электрическая прочность. Классификация видов пробоя. Пробой газов. Поверхностный пробой. Пробой в конденсированных средах: электрический, тепловой, электрохимический.

Физико-химические и механические свойства диэлектриков. Вязкость, теплопроводность, гигроскопичность, влажностные характеристики. Механические (прочностные), тепловые свойства диэлектриков.

Основные классы диэлектрических материалов: газы высокой электрической прочности нефтяные масла, синтетические диэлектрические жидкости, твердые неорганические материалы: стекла, электрокерамика, слюда, асбест, полимерные материалы, пластмассы, слоистые пластики - получение, свойства, применение.

3. Проводниковые материалы.

Классификация и основные свойства. Физические процессы в проводниках в электрическом поле. Зависимость удельного электрического сопротивления от температуры, частоты и напряженности электрического поля. Размерный эффект. Влияние примесей на электрические свойства проводников. Интерметаллиды.

Материалы высокой проводимости. Медь и ее сплавы. Алюминий и его сплавы. Сверхпроводники и криопроводники. Материалы высокого сопротивления: резистивные, материалы для термопар. Контактные материалы.

4. Магнитные материалы.

Основные сведения о магнетизме. Классификация магнитных материалов. Природа ферромагнетизма. Магнитная анизотропия. Стадии технического намагничивания. Магнитный гистерезис. Теория магнитных потерь. Магнитомягкие материалы (электротехническая сталь, пермаллои, альсиферы, ферриты СВЧ). Магнитотвердые материалы (литые высококоэрцитивные сплавы, сплавы на основе редкоземельных материалов, магнитотвердые ферриты). Магнитные материалы специального назначения.

5. Полупроводниковые материалы.

Общие сведения и классификация полупроводниковых материалов. Собственные и примесные полупроводники. Энергетические диаграммы уровней. Виды примесей и типы электропроводности в полупроводниках. Методы снижения концентрации примеси. Методы компенсации и перекомпенсации примеси. Эффекты Холла, Пельтье, Томпсона, Зеебека. Методы определения типа электропроводности и характеристик полупроводника. Температурная зависимость электропроводности примесных полупроводников. Терморезисторы. Фоторезисторы. p-n переход. Способы получения p-n перехода. Вольт-амперная характеристика p-n перехода. Простые плупроводники (кремний, германий, селен).

Бинарные соединения.

4.2.2. Практические занятия

Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы

ІІІ семестр

1. Температурная зависимость удельных объемного и поверхностного сопротивлений

твердых диэлектриков.

2. Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков на высоких частотах.

3. Определение зависимости диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков от температуры.

4. Пробой твердых диэлектриков.

5. Пробой жидких диэлектриков.

6. Пробой газов.

7. Исследование свойств магнитомягких материалов.

8. Исследование характеристик полупроводниковых терморезисторов.

9. Исследование температурного коэффициента сопротивления резисторов.

10.  Исследование параметров полупроводниковых резисторов.

4.4 Расчетные задания

ІІІ семестр

Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект ( курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. Образовательные технологии.

Весь курс «Электротехническое и конструкционное материаловедение» подкреплен электронной базой знаний (Э. Б.З.), которая включает в себя электронный учебник, литературу для проведения практических занятий и лабораторных работ, лекционные демонстрации, вопросы для самостоятельного контроля знаний, тесты по всем разделам курса и ряд других материалов.

Лекционные занятия проводятся как в традиционной форме. Кроме того используются лекционные демонстрации.

Самостоятельная работа включает подготовку к текстам и контрольным работам, оформление и подготовку к защите лабораторных работ, подготовку к зачету.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, защита лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – зачет

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,4´(среднеарифметическая оценка за контрольные ) + 0,6(среднеарифметическая оценка за лабораторные работы).

В приложении к диплому вносится оценка за 3 семестр.

7. Учебно - методическое и информационное обеспечение дисциплины

7.1 Литература:

1.  , Колесов и технология конструкционных

материалов. Учебник для вузов – М.: Высшая школа, 2007, 535 с.

2. , ,

Электротехническое материаловедение. Лабораторные работы. – М.: Издательство МЭИ,

20с.

3. , , Тихонов компьютерного

учебно-контролирующего комплекса. Учебное пособие по курсу

«Электроматериаловедение»– М.: Издательство МЭИ, 1999.40с.

4. , , Цеханович лабораторных работ

Методическое пособие по курсу «Материалы и элементы электронной техники»

– М.: Издательство МЭИ, 1999г.38 с.

5. , Филиков диэлектриков. Избранные вопросы

теории. Эксперимент и методы расчетов - М.: Издательский дом МЭИ. 2010г.54с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

Электронный учебник «Электротехническое материаловедение» ftemk. mpei. *****/ctlw

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Для проведения лабораторных работ имеются лаборатории оснащенные учебными лабораторными стендами и дисплейный класс для выполнения виртуальных лабораторных работ и компьютерного тестирования.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника

Программу составил:

к. ф.-м. н., доцент кафедры

ФЭМАЭК

“Согласовано”

Директор ИЭЭ

к. т.н., старший научный сотрудник

“Утверждаю”

Зав. кафедрой ФЭМАЭК

д. т.н., профессор