ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»
«УТВЕРЖДАЮ»
ПРОРЕКТОР ПО УЧЕБНОЙ РАБОТЕ
_______________________________________
«____»______________________ 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Электротехника и электроника»_
(наименование дисциплины)
Направление подготовки 220700.62«Автоматизация технологических
процессов и производств»
Профиль подготовки «Автоматизация технологических процессов и
производств»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр ________
Форма обучения: очная____________________________________________
(очная, очно-заочная)
Б3.Б.4
Москва 2011 г.
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель преподавания курса «Электротехника и электроника» состоит в изучении основных законов электромагнетизма, расчета и анализа электрических и магнитных цепей, а также явлений, которые сопровождают процессы в технических системах.
Задачи курса «Электротехника и электроника»:
- формирование у студентов минимально необходимых знаний основных электротехнических законов и методов анализа электрических цепей;
- умения на основе паспортных и каталожных данных определять параметры и характеристики типовых устройств, использовать современные вычислительные средства для анализа состояния и управления устройствами и системами.
2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Курс «Электротехника и электроника» относится к циклу Б3 (профессиональный цикл). Изучение этой дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении математики и физики и последующих дисциплин: теплотехники, процессы и аппараты, холодильная техника, технологическое оборудование.
3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
Общекультурные (ОК):
- способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения, владением культурой мышления (OK-1);
- способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
- способностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
- способностью применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-17);
- общепрофессиональными компетенциями (ПК):
- 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 выбирать основные и вспомогательные материалы для изготовления изделий, способы реализации основных технологических процессов, аналитические и численные методы при разработке их математических моделей (ПК-3);
- способностью участвовать в постановке целей проекта (программы), его задач при заданных критериях, целевых функциях, ограничениях, разработке структуры их взаимосвязей, определении приоритетов решения задач с учётом правовых и нравственных аспектов профессиональной деятельности (ПК-6);
- 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 выбирать технологии, инструментальные средства и средства вычислительной техники при организации процессов проектирования, изготовления, контроля и испытания продукции, средства и системы автоматизации, контроля, диагностики, испытаний, управления производством, жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-32);
- способностью изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщать их и систематизировать, проводить необходимые расчеты с использованием современных технических средств и программного обеспечения (ПК-38).
В результате изучения дисциплины специалист должен
Знать:
- основные законы электротехники для электрических и магнитных цепей;
- методы измерения электрических и магнитных величин;
- устройство и принцип работы трансформаторов, трехфазных асинхронных и синхронных машин и машины постоянного тока;
- основные режимы работы электротехнического оборудования
Уметь:
- составлять простые электрические схемы на монтажном и виртуальном рабочем столе;
- грамотно применять в своей работе электротехнические устройства и приборы.
- Правильно использовать законы электротехнического анализа и расчёта возникающих задач при проектировании и эксплуатации простейших электрических систем и их устройств;
- Определять простейшие неисправности и составлять спецификации.
Владеть:
- базовыми навыками при работе с основными электротехническими приборами и оборудованием;
- базовыми приёмами расчёта простейших электрических схем
- навыками адекватной формулировки задач, решаемых методами излагаемыми в курсе;
- навыками применения средств и методов вычислительной техники.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 10 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Трудоемкость дисциплины | Семестры (кол-во недель в семестре) | |||||
Всего часов | Из них в интер-активной форме | 4 (18н) | 5 (17н) | ||||
Аудиторные занятия (всего) | 144 | 30 | |||||
в том числе: | Лекции (Л) | 72 | 18 | 36 | 36 | - | - |
Лабораторные работы (ЛР) | 72 | 12 | 36 | 36 | - | - | |
Практические занятия (ПЗ) | - | - | - | - | - | - | |
КСР | - | - | - | - | - | - | |
Самостоятельная работа студента (СРС) (всего), в том числе: | 162 | - | 62 | 100 | - | - | |
СРС в семестре: | |||||||
Расчетно-графические работы (РГР) | |||||||
Реферат (РЕФ) | 18 | 9 | 9 | ||||
Другие виды самостоятельной работы | |||||||
СРС в сессию: | Экзамен | 54 | 27 | 27 | |||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | |||||||
Общая трудоемкость, ч. | 360 | 161 | 199 | ||||
Общая трудоемкость, зачетные единицы | 10 | 4,25 | 5,75 | ||||
4.2. Разделы дисциплины, виды занятий и формируемые компетенции по разделам учебной дисциплины.
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Л | ЛР | СРС | Всего часов (без экзаменов) | Формируемые компетенции ( ПК) |
4.2.1. | Введение. Цепи постоянного тока. | 4 | 4 | 12 | 20 | ОК-1, ОК-3, ПК-1, ПК-3, ПК-6 |
4.2.2. | Электрические цепи однофазного переменного тока. | 8 | 8 | 20 | 36 | ОК-2, ОК-10, ПК-3, ПК-6, ПК-18 |
4.2.3. | Трёхфазные цепи. | 10 | 10 | 20 | 40 | ОК-3, ОК-17, ПК-3, ПК-6, ПК-18 |
4.2.4. | Магнитные цепи. | 8 | 8 | 18 | 34 | ОК-3, ОК-10, ОК-17, ПК-3, ПК-6, ПК-32 |
4.2.5. | Переходные процессы в нелинейных цепях. | 8 | 8 | 18 | 34 | ОК-1, ОК-3, ОК-10, ПК-1, ПК-3, ПК-6, ПК-18 |
4.2.6. | Трансформаторы. | 8 | 8 | 18 | 34 | ОК-10, ПК-1, ПК-3, ПК-6, ПК-32 |
4.2.7. | Трёхфазные асинхронные и синхронные машины. | 10 | 10 | 20 | 40 | ОК-3, ОК-17, ПК-6, ПК-18, ПК-38 |
4.2.8. | Машины постоянного тока. | 8 | 8 | 18 | 34 | ОК-10, ОК-17, ПК-32, ПК-38 |
4.2.9. | Электроника. | 8 | 8 | 18 | 34 | ОК-3, ОК-17, ПК-3, ПК-6, ПК-32 |
4.3. Содержание дисциплины
(Раскрывается по разделам и темам)
4.3.1. Введение. Цепи постоянного тока.
Введение. Характеристика дисциплины, её цели и задачи. Линейные и нелинейные цепи постоянного тока. Основные законы. Методы расчета сложных электрических цепей.
4.3.2. Электрические цепи однофазного переменного тока.
Общие положения. Методы анализа цепей с R, L иC. Резонанс напряжений и токов. Энергетические соотношения в цепях.
4.3.3. Трёхфазные цепи.
Общие положения. Способы соединение фаз. Четырёхпроводная и трёхпроводная цепи. Аварийные режимы. Заземление и зануление. Измерение мощности.
4.3.4. Магнитные цепи.
Общие положения. Магнитные цепи постоянного тока. Магнитные цепи переменного тока.
4.3.5. Переходные процессы в нелинейных цепях.
Классификация нелинейных сопротивлений (НС). Вольт-амперные характеристики. Расчёт электрической цепи с последовательным и параллельным соединением НС.
4.3.6. Трансформаторы.
Устройство, принцип действия. Уравнения электромагнитного состояния. Энергетическая диаграмма. Опыты холостого хода и короткого замыкания. Аварийное короткое замыкание. Трансформатор под нагрузкой. Измерительные трансформаторы. Трёхфазные трансформаторы. Автотрансформаторы.
4.3.7. Трёхфазные асинхронные и синхронные машины. Устройство, принцип действия и режимы работы асинхронных машин. Частота тока и ток ротора. Энергетическая диаграмма и электромагнитный момент. Пуск, торможение и регулирование скорости ротора. Рабочие характеристики двигателя. Повышение коэффициента мощности. Трёхфазные синхронные машины.
Устройство, принцип действия и режимы работы. Пуск, торможение и регулирование скорости ротора. Рабочие характеристики двигателя. Машины постоянного тока.
4.3.8. Машины постоянного тока. Устройство, принцип действия, классификация и режимы работы. ЭДС и электромагнитный момент. Режимы генератора и двигателя. Регулирование скорости вращения якоря.
4.3.9. Элементы электроники. Неуправляемые и управляемые выпрямители. Тиристорные преобразователи частоты. Микросхемы. Электронные устройства автоматики. Логические элементы.
4.4. Тематический план лабораторных работ
№ п./п. | № раздела дисциплины | Темы лабораторных работ | Трудоемкость, ч. | Формы текущего контроля успеваемости |
4.5.1. | 4.2.1. | Исследование цепей постоянного тока. | 4 | Защита ЛР |
4.5.2. | 4.2.2. | Однофазные цепи. Резонанс напряжений. | 8 | Защита ЛР |
4.5.3. | 4.2.2. | Однофазные цепи. Резонанс токов. | 10 | Защита ЛР |
4.5.4. | 4.2.3. | Трёхфазные цепи. Соединение приёмников "звездой". | 8 | Защита ЛР |
4.5.5. | 4.2.3. | Трёхфазные цепи. Соединение приёмников "треугольником". | 8 | Защита ЛР |
4.5.6. | 4.2.5. | Исследование переходных процессов в R, L, C контуре. | 8 | Защита ЛР |
4.5.7. | 4.2.6. | Исследование однофазного трансформатора. | 10 | Защита ЛР |
4.5.8. | 4.2.7. | Исследование трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. | 8 | Защита ЛР |
4.5.9. | 4.2.9. | Исследование неуправляемого выпрямителя | 8 | Защита ЛР |
4.5. Соответствие компетенций, формируемых при изучении дисциплины, и видов занятий с учетом форм контроля
Перечень компетенций | Виды занятий | Формы контроля | ||
Л | ЛР | СРС | ||
ОК-1, ОК-2 | + | + | Тест, конспект | |
ОК -3 | + | + | Опрос на лекции | |
ОК-10 | + | Защита лабораторной работы | ||
ОК-17 | + | Защита лабораторной работы | ||
ПК - 1 | + | + | Опрос на лекции | |
ПК-3 | + | + | Защита лабораторной работы | |
ПК-6 | + | + | Тест, конспект | |
ПК-18 | + | Защита лабораторной работы | ||
ПК-32 | + | Защита лабораторной работы | ||
ПК-38 | + | + | Тест, конспект |
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ:
- проблемные лекуции,
- лекции с применением мультимедиа-технологий,
- проведение занятий в форме «Мозговой штурм»,
-педагогика сотрудничества,
-игровые технологии (деловые игры),
-технология индивидуализации обучения,
-информационные технологии обучения.
Частные технологии обучения:
-обратное тестирование;
-личностно-ориентированное развивающее обучение;
-лекция-беседа;
-лекция-дискуссия;
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Примерные контрольные вопросы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины:
Уравнение Кирхгофа. Рассчитайте эквивалентное сопротивление схемы, если R1 = R2 = R3 = R4 = 100 Ом. Каковы основные характеристики последовательного и параллельного счоединения резисторов? Рассчитайте эквивалентное сопротивление цепи, если R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = 30 Ом. Проанализируйте, как изменится общая сила тока в цепи, если к двум последовательно соединенным резисторам параллельно подсоединить третий резистор (напряжение на зажимах цепи остается неизменным)? Проанализируйте, как изменится общая сила тока в цепи, если один из двух последовательно соединенных резисторов зашунтировать (напряжение на зажимах цепи остается неизменным)? Закон Ома для цепей переменного тока. Соединение элементов 3-х фазной цепи звездой. Соединение элементов 3-х фазной цепи треугольником. Мощность однофазных цепей постоянного тока. Как соединить фазы приемника треугольником? Какова зависимость между фазными и линейными токами и напряжениями при соединении симметричной нагрузки треугольником? Чему равна мощность приемника при соединении его треугольником? Как изменяются фазные и линейные токи и напряжения симметричной нагрузки, соединенной треугольником при обрыве линейного провода? Какова наиболее важная особенность соединения треугольником? Как выглядит векторная диаграмма токов и напряжений нессиметричной активной нагрузки приемника при соединении его фаз теругольником? Напишите закон Ома для схемы с параллельным соединением катушки индуктивности и емкости. Запишите в развернутом виде формулы активной, рективной и полной проводимости. Что такое резонанс токов и каково его условие? Напишите формулу резонансной частоты реального контура. Почему в момент резонанса токи в ветвях достигают значений во много раз превышающих ток в неразветвленной части цепи? Почему в неразветвленной части цепи идеального параллельного LC-контура отсутствует ток? Запишите формулы полной, реактивной и активной смощностей и проанализируйте их значение в момент резонанса. Что такое коэффициент мощности и как его можно улучшить? Как соединить фазы приемника звездой? Какова зависимость между линейными и фазными токами и напряыжениями при соединении симметричной нагрузки звездой? Чему равен ток в нейтральном прводе при симметричной и несимметричной нагрузках? Как изменяются линейный и фазные токи и напряжения симметричной системы (без нейтрального провода): при обрыве линейного провода, при коротком замыкании фазы? Приведите примеры однородной, равномерной и симметричной нагрузок? Почему нельзя осветительную нагрузку включать звездой без нейтрального провода?7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ:
а) основная литература
7.1. Электротехника. Учебник для вузов. / Под редакцией проф. . М.: -Издательский Дом «АРИС», 2010, 480 с.
7.2. , , Чеголин и электроника. Учебное пособие для вузов. Под ред. . Ростов-на-Дону. Феникс, 20с.
б) дополнительная литература
7.3. , , Чепурин и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на ElectronicsWorkbench. В двух томах. Под общей редакцией . Т.1. Издательство «Додэка», М.: Москва, 1999, 304 и 287 с.
7.4. , ,Иванов и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на ElectronicsWorkbench. В двух томах. Под общей редакцией . Т.2. Издательство «Додэка», М.: Москва, 2000, 288 с.
7.5. Немцов и электроника. М. МЭИ, 2003, 597 с
в) программное обеспечение
Пакетыпрограмм Electronics Workbench, Mathcad, MatLab, Simulink.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
база данных по силовым трансформаторам,
информационно-справочная система «Единое образовательное окно»,
поисковые системы ”Yandex”, “Google”.
д) адреса ресурсов Интернет:
- http:/// - Электронный курс «Электротехника и электроника»;
- http://*****/ - Электронный справочник по электротехнике;
- http:/// - Редактор для построения векторных диаграмм.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Указывается материально-техническое обеспечение данной дисциплины.
№ п./п. | Наименование оборудованных учебных кабинетов, лабораторий | Перечень оборудования и технических средств обучения |
1. | Лаборатория по электрическим цепям | Лабораторный стенд «Уралочка». |
2. | Лаборатория «Электрические машины». | Лабораторные стенды по электрическим машинам (Однофазный трансформатор, асинхронный двигатель, машины постоянного тока). |
3. | Компьютерный класс. | ПК для проведения виртуальных лабораторных работ и тестирования. |
9. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.
9.1. Электротехника. Электрические цепи. Методические указания к лабораторным работам для студентов специальностей и др. - М: МГУПБ, 2009.
9.2. Электрические машины. Методическое пособие по лабораторным работам для студентов всех специальностей. – М: МГУПБ, 2001.
Рабочая программа составлена с учетом требований Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) третьего поколения по направлению подготовки 220700.62 «Автоматизация технологических процессов» и в соответствии с примерной учебной программой дисциплины, профиль подготовки «Автоматизация технологических процессов (по отраслям)».
Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры «_12»___09____2011 г., протокол № __2__.
Разработчики ____.____________________________________
(подпись, Ф. И.О.)
Кафедра __Автоматизация биотехнических систем____________________
Зав. кафедрой ________________________________
(подпись, Ф. И.О.)
Рабочая программа согласована с УМК факультета _______________________
Председатель УМК факультета _______________________________________
(подпись, Ф. И.О.)
(по принадлежности направления, специальности/специализации (профиля))
Рабочая программа одобрена на заседании совета факультета «___»______20___ г., протокол № _____.
Председатель совета факультета ____________________________________
(подпись, Ф. И.О.)
(по принадлежности направления, специальности/специализации (профиля)).
