МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. К. И. САТПАЕВА

Институт информационных и телекоммуникационных технологий

Кафедра электротехники

 

ПРОГРАММА КУРСА  (SYLLABUS)

По дисциплине « Электротехника »

для специальности 5В072400 – «Технологические машины и оборудование»

Форма обучения - ускоренная

Всего 

1кредит

Курс 

1

Семестр

2

Лекций

15 часов

Рубежный контроль (количество)

СРС

15  часов

СРСП  в аудитории

СРСП в офисе

15 часов

15 часов

Всего аудиторных часов

30

Всего внеаудиторных  часов

30

Экзамен

2 семестр

АЛМАТЫ  2014

Программа курса составлена: - доцентом, к. т.н, на основании  Госстандарта ГОСО РК 3.08.082 -2004 и приказа министерства образования и науки Республики Казахстан от 7.08.04 № 000

Сведения о преподавателе :

: доцент, к. т.н.

Образование: высшее, закончила в 1976 году физический факультет КазГУ

Стаж: 35 лет, из них 16 лет в КазНТУ

Число учебно-методических публикаций по курсу - 17

Офис: кафедра Электротехники

Адрес: 480013, г. Алматы, Сатпаева 22, ГМК, ком. 152

Тел.: 92-48-04

1 Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

1.1 Цель преподавания дисциплины Курс «Электротехника»  занимает важное место среди общетехнических дисциплин, определяющих теоретический уровень профессиональной подготовки специалистов в современной системе обучения.

  Главной целью преподавания дисциплины «Электротехника»  является овладение студентами знаний об электрических и магнитных явлениях и их использовании для практических целей.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

  Данная дисциплина является базовой для понимания процессов автоматизации различного производственного оборудования, в которых широко используются электротехнические и электронные устройства.

  Курс «Электротехника»  обеспечивает комплексную подготовку будущих специалистов: высокий профессиональный уровень, развитие творческих способностей, умение формулировать и решать на высоком научном уровне проблемы изучаемой специальности, умение творчески применять и самостоятельно повышать свои знания.

1.2 Задачи изучения дисциплины. Задачи изучения дисциплины вытекают из требования к знаниям и умениям будущих специалистов в соответствии с государственным стандартом высшего базового образования (бакалавриат).

В результате изучения дисциплины «Электротехника» студенты должны

знать:

-  основные понятия и определения, фундаментальные законы, используемые в электротехнике, свойства и характеристики электрических и магнитных цепей;

-методы расчета трехфазных цепей;

- устройство,  принцип работы, характеристики и  методы исследования трансформаторов;

-устройство, принцип работы и характеристики электрических машин в качестве генератора и двигателя;

уметь:

- уметь рассчитывать электрические цепи аналитическим и численным методами, выбирать наилучший оптимальный метод расчета, определять основные характеристики электрической цепи и давать физическое обоснование полученным результатам;

- включать электротехнические приборы, аппараты и машины, управлять ими и контролировать их эффективную и безопасную работу;

-применять знания, полученные по данной дисциплине на практике для успешного  решения задач будущей специальности;

-применять современные программные средства и компьютерные технологии.

Изучению дисциплины «Электротехника»  предшествуют курсы таких и фундаментальных наук, как физика и математика. Из курса математики  студенты должны усвоить следующие разделы: решение систем  линейных алгебраических уравнений, теория  комплексных чисел, основы дифференциального интегрального исчисления,  векторная алгебра. Из курса физики – электростатическое поле,  постоянный электрический ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, магнитные свойства вещества.

1.3 Пререквизиты:  физика, математика.

1.4 Постреквизиты: электрические и магнитные устройства, промышленное оборудование, охрана труда и техника безопасности на предприятиях, стандартизация, сертификация и измерительная техника.

2 Система оценки знаний студентов

По кредитной технологии обучения  для всех курсов и по всем дисциплинам Казахского национального технического университета имени применяется рейтинговый контроль знаний студентов. Сведения об оценке знаний осуществляются по балльно-рейтинговой системе в виде шкалы, где указываются все виды контроля

Распределение рейтинговых % по видам контроля

Таблица 1 

№

Вид итогового контроля

Виды контроля

%

1.

Экзамен

Итоговыйконтроль

100

Рубежныйконтроль

100

Текущий контроль

100

Сроки сдачи результатов текущего контроля определяются календарным графиком учебного процесса по дисциплине (таблица 2)

Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине «Электротехника»

Таблица 2

Недели

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Виды контроля

ТК

Л1

Л2

Л3

Л4

СР

№1

ТК

РК

ТК

Л5

ТК

Л6

Л7

СР

№2

РК

Нед. кол. контр.

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

  Виды контроля:, Л – лабораторная работа, СР - семестровая  работа,  РК - рубежный контроль, ТК - текущий контроль.

  Студент допускается к сдаче итогового контроля при наличии суммарного рейтингового % >50.  Итоговый контроль считается сданным в случае набора >50%. Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 3).

  Оценка знаний студентов

Таблица 3

Оценка

Буквенный эквивалент

В процентах, %

В баллах

Отлично

А

95-100

4

А-

90-94

3.67

Хорошо

В+

85-89

3,33

В

80-84

3

В-

75-79

2,67

Удовлетворительно

С+

70-74

2,33

С

65-69

2

С-

60-64

1,67

D+

55-59

1,33

D

50-54

1

Неудовлетворительно

F

0-49

0


3. Содержание дисциплины

3.1 Распределений часов по видам занятий

Таблица 4.


№

Наименование темы

Лекция

СРСП

СРС

1

Линейные электрические цепи постоянного тока Основные понятия и определения. Законы Ома и Кирхгофа.

1

1

1

2

Эквивалентные преобразования электрических цепей. Потенциальная диаграмма. Баланс мощностей. Режимы работы источников питания. Применение законов Ома и  Кирхгофа для расчета электрических цепей.

1

1

1

3

Методы расчета сложных электрических цепей:  метод контурных токов, метод наложения, метод эквивалентного генератора, метод узлового напряжения.

1

1

1

4

Получение синусоидального тока. Основные характеристики синусоидального тока. Элементы электрической цепи синусоидального тока. Цепь с резистивным, индуктивным и

емкостным элементами

1

1

1

5

Законы Ома и Кирхгофа для цепи синусоидального тока.  Мощности в цепи переменного синусоидального  тока Резонанс напряжений, условие его возникновения и практическое значение.

1

1

1

6

Представление синусоидальных величин в комплексной форме. Законы  Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Комплекс полной мощности

1

1

1

7

Параллельное соединение потребителей. Проводимости в цепи переменного тока. Закон Ома через проводимости. Резонанс токов.

1

1

1

8

Получение трехфазной системы ЭДС. Основные понятия и определения трехфазных цепей.

1

1

1

9

Расчет трехфазных потребителей, собранных по  схеме «звезда» и «треугольник». Мощности в трехфазной цепи.

1

1

1

10

Устройство и принцип работы трансформатора. Электрические уравнения трансформатора. Векторная диаграмма трансформатора

1

1

1

11

Приведенный  трансформатор. Схема замещения трансформатора. Режимы работы  трансформатора

1

1

1

12

Мощность потерь и кпд трансформатора. Автотрансформатор. Трехфазный трансформатор.

1

1

1

13

Трехфазный асинхронный двигатель 

1

1

1

14

Механическая и рабочие характеристики асинхронного двигателя 

1

1

1

15

Электрические машины постоянного тока 

1

1

1

  Всего:

15

15

15

3.2 Содержание лекций

  Лекция 1. Линейные электрические цепи постоянного тока. Основные понятия и определения.  Законы Ома и Кирхгофа.

Введение. Определение элементов электрической цепи. Условные изображения элементов и классификация электрических цепей. Топологическая структура электрической цепи. Законы Ома и Кирхгофа.

  Лекция 2. Баланс мощностей Потенциальная диаграмма. Эквивалентные преобразования электрических цепей.  Режимы работы источников  питания. Применение законов Ома и  Кирхгофа для  расчета  электрических цепей.

Определение мощности источника и мощности потребителя. Уравнение баланса мощностей электрической цепи. Распределение потенциала в неразветвленной электрической цепи. График зависимости распределения потенциала электрической цепи от сопротивления участков этой цепи. Эквивалентные преобразования участков с последовательным, параллельным и смешанным соединением сопротивлений. Эквивалентные преобразования соединения элементов «звездой» в «треугольник». Режимы работы источников питания: режим холостого хода, режим короткого замыкания, самосогласованный и номинальный режим. График внешней характеристики. Применение закона Ома и законов Кирхгофа для расчета электрических токов.

Лекция 3.Методы расчета сложных электрических цепей:  метод контурных токов, метод наложения, метод эквивалентного генератора, метод узлового напряжения.

  Определение контурных токов. Составление и решение системы уравнений по второму закону  Кирхгофа для контурных токов. Принцип наложения. Определение расчетных схем и частичных токов. Расчет токов методом наложения. Активный двухполюсник, напряжение холостого хода, входное сопротивление. Расчет тока в исследуемой ветви методом эквивалентного генератора. Особенности применения метода узлового напряжения. Расчет токов в электрических цепях методом узлового напряжения.

  Лекция 4.Получение синусоидального тока. О1с1новные характеристики синусоидального тока. Элементы электрическо1й цепи синусоидального тока. Цепь с резистивным, индуктивным, емкостным элементами. 

  Определение переменного тока. Внедрение переменного тока в практику. Получение переменного синусоидального тока. Мгновенное, амплитудное и действующее значение переменного тока. Основные  характеристики синусоидального тока: амплитуда, частота, угловая частота, период. Построение векторной диаграммы. 

  Цепь синусоидального тока  с резистивным, индуктивным,  емкостным элементом.

Схемы замещения, временные графики напряжения и тока, векторные диаграммы, сопротивления. Закон Ома для  каждого элемента в отдельности.

Лекция 5. Законы Ома и Кирхгофа для цепи синусоидального тока.  Мощности в цепи переменного синусоидального  тока Резонанс напряжений, условие его  возникновения и практическое значение.

  Анализ электрического состояния цепи с последовательным соединением элементов .Активное, реактивное и полное сопротивления цепи синусоидального тока. Векторные диаграммы. Сложение и вычитание векторов. Фазовые соотношения между токами и напряжениями. Треугольник напряжений и сопротивлений.  Мощности в цепи переменного тока. Активная, реактивная, полная мощности в цепи синусоидального тока. Единицы измерений мощностей. Треугольник мощностей. Коэффициент мощности и его практическое значение. Уравнения баланса мощностей.  Резонанс напряжений, условие его возникновения и практическое  применение. 

Лекция 6. Представление синусоидальных величин в комплексной форме. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Комплекс полной мощности.

Изображение векторных величин аналитически: в виде комплексных чисел,  в тригонометрической и показательной форме. Закон Ома в комплексной форме для резистора, катушки индуктивности и конденсатора. Комплекс полного сопротивления.  Закон Ома в комплексной форме для электрической цепи с последовательным соединением резистора, катушки  индуктивности  и конденсатора. Комплекс полной мощности.  Законы Кирхгофа в комплексной форме.

Лекция 7. Параллельное соединение потребителей. Проводимости в цепи переменного тока. Закон Ома через проводимости. Резонанс токов.

Расчет электрической цепи переменного тока с параллельным соединением потребителей графоаналитическим методом. Активная  и реактивная составляющие  тока.. Определение  и вывод формул активной, реактивной и полной проводимостей  в цепи переменного синусоидального тока. Треугольник проводимостей. Закон Ома через проводимости Резонанс токов, условие его возникновения и практическое  применение.

Лекция 8.Основные понятия и определения трехфазных цепей. Схемы соединения трехфазных цепей. Соотношения между линейными и  фазными напряжениями и токами.

  Получение трехфазной системы ЭДС. Несвязанная трехфазная система электрических цепей. Соединение обмоток генератора по схеме «звезда» и «треугольник». Фазные и линейные напряжения, связь между ними. Векторные диаграммы фазных и линейных напряжений. Топографическая диаграмма.

  Лекция 9.Расчет трехфазных потребителей, собранных по  схеме «звезда» и «треугольник». Мощности в трехфазной цепи 

  Соединение элементов трехфазной цепи звездой. Соотношения между фазными и линейными напряжениями при симметричной нагрузке. Векторная диаграмма токов и напряжений в цепи. Расчет трехфазной цепи с несимметричной нагрузкой элементов, соединенных звездой. Векторная диаграмма цепи, назначение нейтрального провода. Расчет трехфазных потребителей, собранных по  схеме «треугольник». Активная, реактивная и полная мощности трехфазной симметричной системы. Измерение активной мощности трехфазной системы.

  Лекция 10. Трансформатор.

Устройство и принцип работы трансформатора. Электрические уравнения трансформатора. Векторная диаграмма трансформатора.

  Лекция 11.Приведенный  трансформатор. Схема замещения трансформатора. Режимы работы  трансформатора

  Лекция 12. Потери энергии и КПД трансформатора. Автотрансформатор. Трехфазный трансформатор. Технические данные трансформатора.  Трехфазный  трансформатор: схемы и группы соединения обмоток трехфазного трансформатора, технические данные трансформатора

  Лекция 13.Трехфазный асинхронный двигатель.

Устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя. Вращающееся магнитное поле. Скольжение. Частота тока ротора, реверсация.

Лекция 14. Механическая и рабочие характеристики асинхронного двигателя. Потери  энергии и КПД асинхронного двигателя. Пуск двигателя. Регулировка частоты вращения асинхронного двигателя.

  Лекция 15. Машины постоянного тока.

Устройство и принцип работы машин постоянного тока. Работа машины в  режиме генератора. Способы возбуждения генераторов. Характеристики генераторов. Двигатель постоянного тока. Пуск двигателя.  Характеристики двигателей. Регулировка частоты вращения.

.4 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП).

1. Расчет линейных электрических цепей с применением законов Ома и Кирхгофа

2. Расчет линейных электрических цепей методом контурных токов

3. Расчет линейных электрических цепей  методом эквивалентного генератора.

4.Составление уравнения баланса мощностей.

5.Построение графика потенциальной диаграммы.

6. Подготовка РГР№1 к сдаче и защите.

7. Сдача и защита РГР№1.

8. Основные понятия и определения электрических цепей синусоидального тока. Закон Ома для цепи переменного тока. Закон Ома в комплексной форме.

Основные понятия и определения трехфазных цепей.

9. Расчет однофазных  потребителей.

10. Расчет трехфазных потребителей, соединенных звездой.

11.Расчет трехфазных потребителей, соединенных треугольником.

12.Определение токов в линейных проводах. Построение общей диаграммы токов и напряжений.

13.Определение показаний ваттметров и составление баланса активных мощностей.

14.Подготовка РГР№2 к сдаче и защите.

15.Сдача и защита РГР21.

3.5  Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС).

1.  Изучение источников и потребителей электрической энергии постоянного тока. Расчет  простейших электрических цепей с одним источником

2. Изучение режимов работы источников питания.

3.Расчет электрической цепи методом наложения и узлового напряжения.

4. Анализ электрической цепи синусоидального тока с индуктивным, резистивным или емкостным элементом Расчет цепи синусоидального тока с реальной катушкой индуктивности.

5. Расчет цепи синусоидального тока при последовательном соединении элементов

6. Расчет комплекса полной мощности.

7. Расчет электрической цепи при параллельном соединении приемников.

Изучение особенностей резонансов в электрических цепях

8. Изучение особенностей резонансов в электрических цепях.

9.Расчет трехфазных потребителей с симметричной нагрузкой.

10.Исследование аварийных режимов в трехфазных цепях.

11. Расчет и измерение мощностей в трехфазных цепях

12. Электрические измерения и приборы.

13. Трансформаторы специального назначения.

14.Двигатель постоянного тока.

15.Пуск двигателя. Регулировка частоты вращения.

4 График проведения занятий

Таблица 6 

№

Дата

Время

Наименование тем

Лекции

1.

Линейные электрические цепи постоянного тока Основные понятия и определения. Законы Ома и Кирхгофа.

2.

Эквивалентные преобразования электрических цепей. Потенциальная диаграмма. Баланс мощностей. Режимы работы источников питания. Применение законов Ома и  Кирхгофа для расчета электрических цепей.

3.

Методы расчета сложных электрических цепей:  метод контурных токов, метод наложения, метод эквивалентного генератора, метод узлового напряжения.

4.

Получение синусоидального тока. Основные характеристики синусоидального тока. Элементы электрической цепи синусоидального тока. Цепь с резистивным, индуктивным и емкостным элементами

5.

Законы Ома и Кирхгофа для цепи синусоидального тока.  Мощности в цепи переменного синусоидального  тока Резонанс напряжений, условие его возникновения и практическое значение.

6.

Представление синусоидальных величин в комплексной форме. Законы  Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Комплекс полной мощности

7.

Параллельное соединение потребителей. Проводимости в цепи переменного тока. Закон Ома через проводимости. Резонанс токов.

8.

Основные понятия и определения трехфазных цепей. Схемы соединения трехфазных цепей. Соотношения между линейными фазными напряжениями и токами.

9.

Расчет трехфазных потребителей, собранных по  схеме «звезда» и «треугольник». Мощности в трехфазной цепи.

10.

Устройство и принцип работы трансформатора. Электрические уравнения трансформатора. Векторная диаграмма трансформатора.

11.

Приведенный  трансформатор. Схема замещения трансформатора. Режимы работы  трансформатора.

12.

Потери энергии и КПД трансформатора. Автотрансформатор. Трехфазный трансформатор

13.

Трехфазный асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя. Вращающееся магнитное поле. Скольжение. Частота тока ротора, реверсация.

14.

Механическая и рабочие характеристики асинхронного двигателя Потери  энергии и КПД асинхронного двигателя. Пуск двигателя. Регулировка частоты вращения асинхронных двигателей

15.

Машины постоянного тока. Устройство и принцип работы машин постоянного тока. Работа машины в  режиме генератора. Способы возбуждения генераторов. Характеристики генераторов. Двигатель постоянного тока. Пуск двигателя.  Характеристики двигателей. Регулировка частоты вращения.


Список литературы

Основная литература

1., Немцов .- М: Энергоатомиздат, 2008.

2. Данилов электротехника. М.:Юрайт, 2010

3. СПб: Издательство «Лань», 2005

  4.Синдеев и основы электроники. Ростов н/Д: Феникс, 2011

5. Мурзин СПб.: Питер, 2007

6.Электротехника/Под ред. .-М: Высшая школа, 1985.

7. Борисов. Ю.М.,  , Зорин . – М: 

  Энергоатомиздат, 1985.

  8.Паначевный электротехники Ростов н/Д: Феникс, 2002

Дополнительная литература

1.Немцов и электроника. М.: Академия, 2010

2..Электротехника и электроника. М.: Академия, 2010

3. М Боэ, Д Буш и др. Учебник по общей электротехнике, М.:Техносфера,2009

4.  Данилов материал по общей электротехнике с  основами электроники..М.: Высш. обр., 2007

5. Рекус задач по электротехнике и основам электроники.-М:

Высшая школа,  1991.

6.Сенигов -лабораторный комплекс ТОЭ

Росучприбор_Челябинск, 2003

  7. , , Шатерников .- М: 

  Энергоатомиздат, 1987

8. КожаспаевН. К ,   Электротехника. Электрические цепи. Методические указания к лабораторным работам. Алматы Каз. НТУ, 2012

9. , ,  Мещерякова. Электрические цепи постоянного и переменного тока. Тесты для рубежного контроля. Алматы, КазНТУ, ч.1, 2003.

10. , Иченец одно - и трехфазных потребителей, включенных в трехфазную цепь. Методические указания к выполнению семестровой работы. КазПТИ, Алматы, 1993.

       

Содержание

Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе………..……… ..3

Система  оценки знаний студентов………………………………..…….…....4

Содержание дисциплины………………………..……………..….…………. .5

Содержание лекций…………………………………………………….........…6

Содержание лабораторных работ……………………………………………..8

Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под

руководством преподавателя (СРСП)……………………………..……….. ..9

Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС) ……..10

Список литературы…………………………………………………………....13