Рабочая программа учебной дисциплины «Электротехника, электроника и схемотехника»

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, электроника и схемотехника»_

(наименование дисциплины)

Направление подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная

техника»

Профиль подготовки «Управление и информатика в технических

системах»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр ________

Форма обучения: очная____________________________________________

(очная, очно-заочная)

Б3.Б.2

Москва 2011 г.

1.  ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель преподавания дисциплины «Электротехника, электроника и схемотехника» 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, электроника и схемотехника»:

-  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, электроника и схемотехника» 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):

- способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения, владением культурой мышления (OK-1);

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

- способность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);

- способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

- способность применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-17);

- общепрофессиональные компетенции (ПК):

- разрабатывать бизнес-планы и технические задания на оснащение отделов, лабораторий, офисов компьютерным и сетевым оборудованием (ПК-1);

- разрабатывать интерфейсы «человек - электронно-вычислительная машина» (ПК-3);

- обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности (ПК-6);

- готовить презентации, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследование в виде статей и докладов на научно-технических конференциях (ПК-7);

- участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов (ПК-9);

- сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем (ПК-10).

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 10,75 зачетных единиц.

Вид учебной работы	Трудоемкость дисциплины	Семестры (кол-во недель в семестре)
Всего часов	Из них в интер-активной форме	3 (17н)	4 (18н)	5 (17н)
Аудиторные занятия (всего)	134	28	72	54	8	-
в том числе:	Лекции (Л)	80	20	36	36	8	-
	Лабораторные работы (ЛР)	54	8	36	18	-	-
	Практические занятия (ПЗ)	-	-	-	-	-	-
КСР		-	-	-	-	-	-
Самостоятельная работа студента (СРС) (всего), в том числе:	235	-	50	77	108	-
СРС в семестре:		-	-	-	-	-	-
	Расчетно-графические работы (РГР)	-	-	-	-	-	-
	Реферат (РЕФ)	18	-	9	9	-	-
	Другие виды самостоятельной работы	-	-	-	-	-	-
СРС в сессию:	Экзамен	27	-	-	27	-	-
Вид промежуточной аттестации (зачет – 3 сем., экзамен – 4 сем.)	-	-	-	-	-	-
Общая трудоемкость, ч.	396	-	122	131	143	-
	-	-	-	-	-	-
Общая трудоемкость, зачетные единицы	10,75	-	3,25	3,75	3,75	-

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	20	28	ОК-1, ОК-3, ПК-1, ПК-3, ПК-6
4.2.2.	Электрические цепи однофазного переменного тока.	8	6	26	40	ОК-2, ОК-10, ПК-3, ПК-6, ПК-7
4.2.3.	Трёхфазные цепи.	12	8	30	50	ОК-3, ОК-17, ПК-3, ПК-6, ПК-7, ПК-9
4.2.4.	Магнитные цепи.	10	6	26	42	ОК-3, ОК-10, ОК-17, ПК-3, ПК-6, ПК-10
4.2.5.	Переходные процессы в нелинейных цепях.	10	6	25	41	ОК-1, ОК-3, ОК-10, ПК-1, ПК-3, ПК-7, ПК-9
4.2.6.	Трансформаторы.	8	6	28	42	ОК-10, ПК-1, ПК-3, ПК-7, ПК-10
4.2.7.	Трёхфазные асинхронные и синхронные машины.	10	6	26	42	ОК-3, ОК-17, ПК-7, ПК-9
4.2.8.	Машины постоянного тока.	10	6	26	42	ОК-10, ОК-17, ПК-6, ПК-10
4.2.9.	Электроника.	8	6	28	42	ОК-3, ОК-17, ПК-6, ПК-7, ПК-9

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.	6	Защита ЛР
4.5.3.	4.2.2.	Однофазные цепи. Резонанс токов.	6	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".	6	Защита ЛР
4.5.6.	4.2.5.	Исследование переходных процессов в R, L, C контуре.	6	Защита ЛР
4.5.7.	4.2.6.	Исследование однофазного трансформатора.	6	Защита ЛР
4.5.8.	4.2.7.	Исследование трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.	6	Защита ЛР
4.5.9.	4.2.9.	Исследование неуправляемого выпрямителя	6	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-7		+		Защита лабораторной работы
ПК-9		+		Защита лабораторной работы
ПК-10	+			Защита лабораторной работы

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

№ 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 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» и в соответствии с примерной учебной программой дисциплины, профиль подготовки «Управление и информатика в технических системах».

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)).