МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Электростальский филиал Федерального государственного

образовательного учреждения среднего профессионального образования

«Московский колледж управления и новых технологий»

Рабочая программа

учебной дисциплины

«Основы электротехники»

для специальности 230101

"Вычислительные машины, комплексы,

системы и сети"

(Базовый уровень)

г.о. Электросталь

2010 год

Одобрена цикловой

Методической комиссией «Общепрофессиональных дисциплин»

Пр. №_____________

От «___» ______________ 2010 г.

Председатель ЦМК

________________ /Д.И. Лепихов

Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности

Утверждена Методическим Советом колледжа

Протокол № __________

от «___» __________2010г.

Председатель методического Совета - заместитель директора ЭФ «МКУиНТ» по УР

_______/И.В. Краснобельмова

Автор

Лепихов Д.И., преподаватель ЭФ ФГОУ СПО «МКУиНТ»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Рабочая программа учебной дисциплины "Электротехника" предназначена для реализации требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпуск­ников технической специальностей групп 230101 «вычислительные машины, комплексы, системы и сети» и является единой для всех форм обучения, а также для всех видов и типов образовательных учреждений, реализующих основные профес­сиональные образовательные программы среднего профессионального образова­ния.

В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представление:

- о роли и месте знаний по учебной дисциплине при освоении ос­новной профессиональной образовательной программы по кон­кретной специальности и в сфере профессиональной деятельно­сти техника;

уметь:

- рассчитывать параметры различных электрических цепей.

Рабочая программа рассчитана на 96 часов (из них 40 часов лабора­торных и практических занятий).

При разработке календарно тематического плана учебной дисциплины образователь­ное учреждение в зависимости от специфики подготовки специалистов может вносить дополнения и изменения в содержание, последовательность изучения учебного материала и распределение учебных часов по разделам (темам), а также в перечень лабораторных и практических занятий при условии выпол­нения требований к уровню подготовки выпускников.

Рабочая программа рассматривается предметной (цикловой) ко­миссией и утверждаться заместителем директора по учебной работе.

При изучении учебной дисциплины необходимо постоянно обращать внима­ние студентов па ее прикладной характер, показывать, где и когда изучаемые тео­ретические положения и практические умения могут быть использованы в буду­щей практической деятельности.

Изложение материала необходимо вести в форме, доступной понима­нию студентов.

Для проведения занятий целесообразно использовать лекционно-семинарские занятия, применять технические средства обучения и вычислительную технику, организовывать экскурсии на предприятия и учрежде­ния отрасли.

В процессе изучения учебной дисциплины «Электротехника» рекомен­дуется проведение 2 модулей, задания для которых разрабаты­ваются преподавателями учебного заведения и утверждаются предметной (цикловой) комиссией.

Освоение учебной дисциплины предполагает практическое осмысление ее разделов и тем на лабораторных и практических занятиях, в процессе ко­торых студент должен закрепить и углубить теоретические знания, приоб­рести необходимые умения.

При проведении лабораторных и практических занятий учебная группа может делиться на подгруппы численностью не менее 8 человек.

Предусмотренная программой тематика лабораторных и практических занятий носит рекомендательный характер и в календарно-тематическом плане может быть изменена в зависимости от специфики образовательного учреждения.

В содержании учебной дисциплины по каждой теме приведены требова­ния к формируемым представлениям, знаниям и умениям.

Для проверки знаний студентов в рабочей программе рекомендуется указаны, по окончании каких разделов следует проводить промежуточный кон­троль.

Форму и сроки проведения контроля по дисциплине определяет образо­вательное учреждение.

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Наименование разделов и тем

Количество аудиторных часов при очной форме

обучения

Всего

в том числе

лаб. работы

практ. заня­тия

1

2

3

4

Введение

2

Раздел 1. Начальные сведения об электриче­ском токе

6

2

Тема 1.1. Электрическое поле

4

8

Тема 1.2. Проводники и диэлектрики

2

Раздел 2. Электрические цепи постоянного тока

12

4

Тема 2.1. Электрическая цепь

2

Тема 2.2. Расчет электрической цепи постоянно­го тока

10

8

Раздел 3. Магнитное поле

6

2

Тема 3.1. Магнитные цепи

2

Тема 3.2. Расчет магнитных цепей

4

2

Раздел 4. Электрические цепи переменного тока

18

10

4

Тема 4.1. Начальные сведения о переменном то­ке

2

Тема 4.2. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока

2

Тема 4.3. Резонанс в электрических цепях

4

8

Тема 4.4. Трехфазные электрические цепи

2

10

Тема 4.5. Расчет цепей переменного тока

4

4

Тема 4.6. Нелинейные электрические цепи

2

10

Раздел 5. Понятие, классификация и прин­цип действия электрических машин

6

Тема 5.1. Электрические машины постоянного тока

2

Тема 5.2. Электрические машины переменного тока

4

Всего по дисциплине:

48

36

6

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Характеристика учебной дисциплины, ее место и роль в системе полу­чаемых знаний. Связь с другими учебными дисциплинами. Электрическая энергия, ее свойства и применение. Производство и распределение элек­трической энергии. Современное состояние и перспективы развития элек­троэнергетики.

Раздел 1. НАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТОКЕ

Тема 1.1. Электрическое поле

Студент должен:

иметь представление:

о строении вещества и электрического поля;

знать:

основные законы взаимодействия заряженных частиц;

уметь:

рассчитывать основные характеристики электрического поля.

Понятие о формах материи: вещество и поле. Элементарные частицы и их электромагнитное поле. Диэлектрическая проницаемость. Основные ха­рактеристики электрического поля: напряженность, электрический потен­циал, электрическое напряжение. Закон Кулона, теорема Гаусса, их приме­нение для расчета электрического поля.

Лабораторное занятие

Тема 1.2. Проводники и диэлектрики

Студент должен:

иметь представление:

о физических процессах возникновения электрического тока:

знать:

разновидности электрического тока, его основные параметры.

Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Ток проводимости, ток переноса, ток смещения. Электрический ток в проводниках: величина, направление, плотность тока проводимости. Электропроводность. Элек­трический ток в вакууме, в полупроводниках.

Раздел 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Тема 2.1. Электрическая цепь

Студент должен:

иметь представление:

- о принципах построения и составе электрических цепей постоян­ного тока;

- о принципе действия источников и приемников электрического тока;

знать:

- основные характеристики и параметры цепей постоянного тока:

Последовательное, параллельное соединение резисторов. Простые и сложные электрические цепи. ЭДС, мощность, коэффициент полезного действия источника электрической энергии. Преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Закон Джоуля-Ленца.

Работа источника электрической энергии в режиме генератора и потре­бителя. Активные и пассивные элементы электрических цепей.

Самостоятельная работа

Тема 2.2. Расчет электрической кепи постоянного тока

Студент должен:

иметь представление:

- об устройстве основных источников и приемников электрической энергии постоянного тока;

знать:

- основные законы постоянного тока: Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца;

- основные методы расчета линейных цепей постоянного тока;

уметь:

- составлять электрическую цепь по условиям заданной задачи; рассчитывать электрические цепи постоянного тока;

- собирать электрические схемы;

- анализировать полученные опытные данные.

Цели и задачи расчета. Законы Ома, Кирхгофа. Неразветвленная элек­трическая цепь. Эквивалентное сопротивление. Потенциальная диаграмма неразветвленной электрической цепи. Разветвленная электрическая цепь. Эквивалентное сопротивление. Цепь с несколькими источниками ЭДС. Электрическая проводимость. Сметанное соединение пассивных элемен­тов. Расчет электрических цепей методом преобразования схем. Метод уз­ловых напряжений. Метод узловых и контурных уравнений. Метод контур­ных токов. Метод наложения токов.

Лабораторные занятия

Раздел 3. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Тема 3.1. Магнитные цепи

Студент должен:

иметь представление:

- о принципах создания магнитного поля;

знать:

- классификацию магнитных цепей, область применения:

- основные характеристики магнитною поля.

Магнитные свойства вещества. Магнитная проницаемость. Энергия магнитного ноля. Механические силы в маши гном поле. Магнитно-твердые, магнитно-мягкие материалы. Магнитная индукция, магнитный по­ток, магнитодвижущая сила, напряженность магнитного поля. Намагничи­вание ферромагнитных материалов. Магнитный гистерезис. Магнитное со­противление.

Тема 3.2. Расчет магнитных цепей

Студент должен:

иметь представление:

- о принципах построения магнитных цепей;

знать:

- законы Ампера, полного тока, их применение для расчета параметров магнитных цепей;

уметь:

- рассчитывать параметры простых магнитных цепей.

Цели и задачи расчета магнитных цепей. Применение законов Лмпера, полного тока для расчета параметров магнитной цепи. Работа по переме­щению проводника с током в магнитном поле. Магнитное поле на границе двух среде различными величинами магнитной проницаемости. Расчет не-разветвленной однородной и неоднородной магнитных цепей. Прямая и об­ратная задачи.

Практическое занятие.

Раздел 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Тема 4.1. Начальные сведения о переменном токе

Студент должен:

иметь представление:

- о принципах получения синусоидально изменяющихся электри­ческих параметров;

- об устройстве источников и приемников электрической энергии переменного тока;

знать:

- основные параметры синусоидальных электрических величин;

- способы аналитического и графического представления синусои­дальных электрических величин.

Явление переменного тока. Получение синусоидальной ЭДС. Устройст­во генератора переменного тока. Уравнения и трафики синусоидальной ЭДС. Векторные диаграммы. Характеристики синусоидальных величин. Предельное (амплитудное), действующее, среднее значение синусоидально изменяющихся электрических величин. Мгновенное значение.

Тема 4.2. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока

Студент должен:

иметь представление:

- об основных видах цепей переменного тока, их использовании:

знать:

- влияние различных нагрузок на изменение векторных диаграмм и коэффициента мощности.

Цепь переменного тока с активным сопротивлением: напряжение, ток, мощность, векторная диаграмма.

Цепь переменного тока с индуктивностью: напряжение, ток. мощность, векторная диаграмма.

Цепь переменного тока с емкостью: напряжение, ток, мощность, векторная диаграмма.

Общий случай электрической цепи переменного тока: векторная диа­грамма, коэффициент мощности.

Тема 4.3. Резонанс в электрических цепях

Студент должен:

иметь представление:

- о влиянии различных нагрузок на изменение параметров цепей переменного тока;

знать:

- условия резонансов напряжений и токов;

уметь:

- рассчитывать параметры электрической цепи для заданных усло­вий резонанса;

- выполнять построение частотных характеристик и векторных диа­грамм в области резонансных частот;

- настраивать электрическую цепь на условия резонанса;

- обрабатывать и анализировать результаты расчетов и экспери­ментом.

Резонанс напряжений в неразветвленной цепи переменного тока. Усло­вия и признаки резонанса напряжений. Резонансная частота, волновое со­противление, добротность контура, частотные характеристики.

Разветвленная электрическая цепь, резонанс токов. Условия и признаки резонанса токов, частотные характеристики. Практическое значение и ис­пользование резонансных контуров.

Лабораторные занятия

Тема 4.4. Трехфазные электрические цепи

Студент должен:

иметь представление:

- о принципе получения трехфазной ЭДС, об устройстве трехфаз­ных генератора и приемника электрической энергии;

знать:

- основные параметры трехфазных электрических цепей и способы их расчета;

- основные вилы нагрузок трехфазных цепей и способы их соеди­нения;

уметь:

- подбирать параметры и составлять трехфазные цепи для условий

заданной задачи;

- выполнять построение трехфазных векторных диаграмм;

- собирать трехфазные электрические схемы.

Получение трехфазной ЭДС. Виды соединений обмоток трехфазного ге­нератора и фаз приемника электрической энергии. Симметричная нагрузка в трехфазной цепи, соединенной звездой и треугольником. Фазные, линей­ные напряжения и токи, соотношения между ними. Векторные диаграммы. Мощность трехфазной цепи. Несимметричная нагрузка в трехфазной цепи, расчет ее параметров.

Четырехпроводная трехфазная система. Роль нулевого провода. Взаимное преобразование звезды и треугольника в расчетах трехфазных цепей.

Лабораторные занятия

Тема 4. 5. Расчет цепей переменного тока

Студент должен:

иметь представление:

- о различных способах расчета параметров цепей переменною тока;

знать:

- правила построения векторных диаграмм для электрических це­пей различного состава и структуры;

- правила представления электрических величин переменного тока с помощью комплексных чисел;

уметь:

- производить расчеты параметров цепи переменного тока выбран­ным методом;

- подбирать параметры электрической цепи для условий заданной задачи.

Расчет цепи переменного тока различной структуры при различных со­отношениях величин активного и реактивного сопротивлений. Треугольни­ки напряжений, сопротивлений, токов, мощностей. Компенсация реактив­ной мощности в электрических сетях. Коэффициент мощности, способы его увеличения.

Расчет электрических цепей символическим методом.

Практические занятия

Тема 4.6. Нелинейные электрические цени

Студент должен:

иметь представление:

- об основных типах нелинейных элементов, их использовании в электрических цепях;

знать:

- формы вольтамперных характеристик типовых нелинейных эле­ментов;

- способы расчета электрических цепей с нелинейными элемента­ми;

уметь:

- производить расчет, графоаналитическое построение вольтампер­ных характеристик электрических цепей.

Нелинейные элементы, применяемые в электрических цепях, их вольтамперные характеристики. Статическое и динамическое сопротивление нели­нейных элементов. Графический расчет электрических цепей постоянного то­ка с нелинейными элементами.

Цепи переменного тока с нелинейными активными элементами. Катуш­ка с ферромагнитным сердечником: магнитный поток, ток, ЭДС, векторная диаграмма. Явление феррорезонанса. Принцип действия дросселя насыще­ния, магнитного усилителя.

Лабораторное занятие

Раздел 5. ПОНЯТИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Тема 5.1. Электрические машины постоянного тока

Студент должен:

иметь представление:

- об определении типов и параметров машин по их маркировке;

- об определении потребляемой мощности двигателей по паспорт­ным значениям КПД и номинальной мощности;

знать:

- устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока;

- принцип обратимости электрических машин постоянного тока;

- основные характеристики двигателей и генераторов постоянного тока;

- физическую сущность явления "реакция якоря";

Назначение машин постоянного тока и их классификация. Устройство и принцип действия машин постоянного тока: магнитная цепь, коллектор, об­мотка якоря. Рабочий процесс машины постоянного тока: ЭДС обмотки яко­ря, реакция якоря, коммутация.

Генераторы постоянного тока, двигатели постоянною тока: общие сведе­ния. Электрические машины с независимым возбуждением, с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Потери энергии и КПД машин постоянного тока.

Тема 5.2. Электрические машины переменного тока

Студент должен:

иметь представление:

- об определении чипов и параметров машин переменного тока по их маркировке;

- об определении частоты вращения ротора по значению скольже­ния и частоте тока в сети;

- об определении потребляемой мощности двигателей по паспорт­ным значениям КПД и номинальной мощности;

знать:

- устройство и принцип действия электрических машин переменно­го тока;

- принцип обратимости электрических машин переменного тока; основные характеристики асинхронных двигателей и синхронных генераторов;

- причину, по которой частота вращения ротора асинхронного дви­гателя меньше синхронной;

Назначение машин переменного тока и их классификация. Получение вращающегося магнитного поля в трехфазных электродвигателях и генера­торах. Устройство электрической машины переменного тока: статор и его обмотка, ротор и его обмотка. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя. Частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора. Вращающий момент асинхронного двигателя. Скольжение. Рабочий процесс асинхронного двигателя и его механическая характеристика. Потери энергии и КПД асинхронного двигателя.

Синхронные машины и область их применения.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Лабораторные занятия

Раздел

№ п/п

Тема занятия

Количество часов

Раздел 1.

1.

Организационные вопросы проведения лабораторных за­нятий в учебном заведении. Лабораторная база. Техника безопасности.

6

Раздел 2.

2.

Исследование электрических цепей постоянного тока при различном соединении резисторов.

4

3.

Изучение законов Кирхгофа, метода наложения токов.

4

Раздел 4.

4.

Исследование неразветвленной электрической цепи пе­ременного тока. Резонанс напряжений.

6

5.

Исследование разветвленной электрической цепи пере­менного тока. Резонанс токов.

4

6.

Исследование трехфазной электрической цепи при соеди­нении приемников энергии звездой.

4

7.

Исследование трехфазной электрической цепи при со­единении приемников энергии треугольником.

4

8.

Исследование электрической цепи с нелинейными эле­ментами.

4

Итого:

36

Практические занятия

Раздел

№ п/п

Тема работы

Количество часов

Раздел 3.

1.

Расчет магнитной цепи.

2

Раздел 4.

2.

Расчет цепи переменного тока. Векторные диаграммы.

2

3.

Расчет трехфазной цепи.

2

Итого:

6

Перечень литературы

Попов В.С. Теоретическая электротехника: Для учащихся техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 2000.

Евдакимов Ф.Е. Теоретические основы электроники. - М.: Высшая школа, 2001.

Буртаев Е.В. Теоретические основы электроники. - М.: Энергоатомиздат, 2000.

Цейтлин Л.С. Руководство к лабораторным работам по теоретическим основам электротехники. - М.: Высшая школа, 2005.

Ярочкина Г.В., Володарская А.А. электротехника: Рабочая тетрадь. - М: Мастерство, 2001.

Новиков Н.П., Кауфман В.Я., Толчеев О.В. и др. Задачник по электротехнике. Учебное пособие. _ М.: Мастерство, 2001.

Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию.- М.: Мастерство, 2001.

Зайчик М.Ю. Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике. - М.: Энергия, 2008.

Константинов В.И. и др. Сборник задач по теоретической электротехнике. - М.: Энергия, 2005.

Рабинович Э.А. Сборник задач и упражнений по общей электротехнике. - М.: Энергия, 1978.

Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника: Программированное учебное пособие. - М.: Высшая школа, 2007.

Зарохович А.Е., Калинин В.К. Электротехника с элементами промышленной электроники. - М.: Высшая школа, 2005.