Рабочая программа дисциплины общая электротехника и электроника для специальности 220201 \"Управление и информатика в технических системах\" icon

Рабочая программа дисциплины общая электротехника и электроника для специальности 220201 "Управление и информатика в технических системах"



Смотрите также:
Рабочая программа по дисциплине опд. Ф...
Рабочая программа по дисциплине опд. Ф...
Рабочая программа по дисциплине дс. 01...
Рабочая программа по дисциплине опд. В...
Рабочая программа по дисциплине опд. В...
Программа и методические указания итогового междисциплинарного экзамена по специальности 220201...
Программа государственного экзамена по направлению 220200 «Автоматизация и управление»...
Рабочая программа учебной дисциплины тсау ф тпу 1-21/01...
Рабочая программа дисциплины электронные цифровые элементы и устройства для специальности 220201...
Рабочая программа по дисциплине дс. 01...
Рабочая программа по дисциплине дс. 01...
Рабочая программа для специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах”...



скачать


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ


УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета АТП

____________________________

"____"_________________ 200_г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ДИСЦИПЛИНЫ

Общая электротехника и электроника


для специальности 220201 "Управление и информатика в технических системах"

направление 651900 “Автоматизация и управление”,

для специальности 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств"

направление 657900 “Автоматизированные технологии и производства”


Программа рассмотрена


на заседании кафедры , протокол N от “_____” __________________________200_года

Заведующий кафедрой ________________________________________________Битюков В.К.


на заседании методической комиссии по образованию в области управления и информатизации

протокол N от “_____” _____________________________________________200_года


Председатель методической комиссии ____________________________________


Воронеж

200_ г.


1.Цели и задачи дисциплины.


Цель состоит в изучении законов электротехники, основных методов расчета установившихся и переходных процессов в линейных и нелинейных цепях, в анализе физических процессов в базовых электронных схемах, использовании ЭВМ для анализа сложных электрических цепей. Задачей дисциплины является привитие навыков у студентов к анализу процессов в простых цепях и подготовке информации для анализа процессов в сложных цепях с помощью ЭВМ.

Знания, полученные студентами, должны быть достаточными для изучения принципов работы и грамотной эксплуатации электрических и электронных устройств систем управления.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Cтудент должен знать :

- формулировки законов электротехники для постоянного, синусоидального и несинусоидального токов,

- принципы работы базовых электронных схем,

- возможности безмашинного и машинного анализа цепей.

Уметь:

- выполнять анализ работы простых цепей постоянного, синусоидального и несинусоидального токов,

- выполнять анализ переходных процессов в простых цепях,

- формировать системы уравнений для анализа переходных процессов в сложных цепях


3. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Виды учебной работы

Всего часов

Семестр







3

4

Общая трудоемкость дисциплины

340

122.53

217.47

Аудиторные занятия

187

68

119

Лекции

85

34

51

Практические занятия (ПЗ)

68

17

51

Лабораторные работы (ЛР)

34

17

17

Самостоятельная работа

153

54,53

98,47

Вид итогового контроля




Э

Э,З



4.Содержание дисциплины.

4.1 Разделы дисциплины и виды занятий.

N п/п

Раздел дисциплины

Лекции,

Час

ПЗ

Час

ЛР

час

1.

Основные понятия и законы электромагнитного поля и теории электрических и магнитных цепей

2

2




2.

Теория линейных электрических цепей постоянного тока

4

2

4

3.

Теория линейных электрических цепей синусоидального тока

6




6

4.

Трёхфазные цепи

4




4

5.

Теория электромагнитного поля. Электростатическое поле

4

4




6.

Стационарные электрическое и магнитное поля


6

6




7.

Переменное электромагнитное поле


4

2




8.

Электромагнитное экранирование


1

1




9.

Численные методы расчета электромагнитных полей при сложных граничных условиях

1




2

10.

Современные пакеты прикладных программ расчета электрических цепей и электромагнитных полей на ЭВМ

2




1

11.

Теория линейных электрических цепей несинусоидального тока

8

14




12.

Переходные процессы в линейных цепях и методы их расчета

8

37




13.

Нелинейные электрические и магнитные цепи постоянного и переменного тока

6







14.

Переходные процессы в нелинейных цепях

4







15.

Аналитические и численные методы анализа нелинейных цепей


4







16.

Методы анализа линейных цепей с двухполюсными и многополюсными элементами

4







17.

Схемы замещения, параметры и характеристики полупроводниковых приборов

2




5

18.

Усилительные каскады переменного и постоянного тока

2




8

19.

Частотные и переходные характеристики. Обратные связи в усилительных устройствах

2




4

20.

Операционные и решающие усилители. Компараторы

2







21.

Активные фильтры


2







22.

Аналоговые ключи и коммутаторы


2







23.

Вторичные источники питания


2







24.

Источники эталонного напряжения и тока


2







25.

Методы и средства автоматизации схемотехнического проектирования электронных схем

1









4.2. Содержание разделов дисциплины. Семестр 3


Лекционные занятия.


1. Основные понятия и законы электромагнитного поля и теории электрических и магнитных цепей. 2ч

Основы векторной алгебры. Вектор. Поток вектора. Дивергенция вектора. Циркуляция вектора. Ротор вектора. Теорема Остроградского. Теорема Стокса. Градиент и лапласиан.

Уравнения электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Вихри электрического и магнитного полей. Истоки электромагнитного поля.

2. Теория линейных электрических цепей постоянного тока. 4 ч

Цепи постоянного тока. Элементы цепи, схемы, ветви, узлы. Закон Ома для участка цепи. Законы Кирхгофа.

Основные методы расчета цепей постоянного тока. Расчет цепей по законам Кирхгофа. Метод узловых потенциалов. Метод контурных токов. Энергетический баланс в электрической цепи.

3.Теория линейных электрических цепей синусоидального тока. 6 ч

Переменный ток и его характеристики.

Условное направление переменного тока. Принцип получения синусоидального тока и его параметры. Изображение синусоидальных величин векторами. Эффективное значение переменного тока.

Прохождение переменного тока через простейшие элементы.

Прохождение тока через сопротивление. Векторная диаграмма, закон Ома для амплитудных и эффективных величин. Мгновенная и средняя мощности. Прохождение тока через идеальную катушку. Графики мгновенных значений и векторная диаграмма. Закон Ома. Мгновенная и средняя мощность. Обменная энергия в катушке. Прохождение тока через реальную катушку. Векторная диаграмма. Полное сопротивление. Закон Ома. Мгновенная и средняя мощность. Активная, реактивная и кажущаяся мощность.

Прохождение переменного тока через конденсатор. Прохождение тока через конденсатор без потерь. Векторная диаграмма, графики мгновенных величин. Реактивное сопротивление. Закон Ома. Реактивная мощность и энергия.

Прохождение тока через последовательную цепь из конденсатора и резистора. Векторная диаграмма, полное сопротивление, закон Ома. Активная и реактивная энергия. Косинус фи как мера эффективности потребления энергии. Последовательное соединение реальной катушки и конденсатора. Векторная диаграмма цепи. Полное сопротивление, закон Ома. Средняя мощность. Исследование входного сопротивления при вариации частоты.

Резонанс напряжений. Волновое сопротивление, резонансная частота, добротность. Обобщенная резонансная кривая. Условия возникновения резонанса.

Параллельное соединение реальной катушки и конденсатора. Векторная диаграмма для токов, выделение активной и реактивной составляющих. Активная и реактивная проводимости. Условия параллельного резонанса. Векторная диаграмма. Соотношения для токов.

Символический метод. Трудности расчета сложных цепей методом векторных диаграмм. Представление вектора комплексным числом. Сопоставление типовых векторов комплексным числам. Аналитические операции над векторами в комплексной плоскости. Законы электротехники в символическом виде. Комплексные реактивные сопротивления. Полное комплексное сопротивление. Закон Ома для участка цепи, законы Кирхгофа.

Взаимная индукция. Магнитные потоки двух катушек с током и их параметры: индуктивность, взаимная индуктивность, индуктивность рассеяния. Магнитные потоки общие и собственные. ЭДС индукции и взаимоиндукции Одноименные зажимы магнитосвязанных катушек. Правила маркировки. Реализация символического метода для магнитных цепей. Сопротивление взаимоиндукции в комплексном виде. Анализ последовательно включенных магнитных катушек. Уравнения в комплексном виде, векторные диаграммы для согласного и встречного включения.

4. Трехфазные цепи. 4ч.

Определение трехфазной системы. Принцип получения трехфазного тока. Линейные и фазные величины. Нейтраль. Соединение звезда-звезда и треугольник-треугольник. Векторная диаграмма. соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями. Средняя мощность. Мгновенная мощность в трехфазной системе. Измерение мощности.

Анализ вращающегося магнитного поля трехфазного тока в системе трех, сдвинутых в пространстве, катушек. Условия получения вращающегося магнитного поля. Принципы построения асинхронных и синхронных электрических двигателей.

5.Теория электромагнитного поля. Электростатическое поле. 4 ч

Основные уравнения электростатики. Истоки электростатического поля. Вихри электростатического поля. Уравнения Пуассона и Лапласа. Граничные условия в электростатическом поле.

6.Стационарное электрическое и магнитное поля. 6 ч

Электрическое поле постоянных токов. Закон Ома в дифференциальной форме. Законы Кирхгофа в дифференциальной форме. Аналогия между электрическим полем постоянных токов в проводнике и электростатическим полем в диэлектрике. Электрическое поле в диэлектрике вблизи проводника с током.

Магнитное поле постоянного тока. Уравнения магнитного поля постоянного тока в интегральной форме. Уравнения магнитного поля постоянного тока в дифференциальной форме. Граничные условия для векторов магнитного поля. Векторный потенциал магнитного поля.

7.Переменное электромагнитное поле. 4 ч

Основные уравнения электромагнитного поля в комплексной форме. Уравнения Максвелла в комплексной форме. Теорема Умова-Пойнтинга в комплексной форме. Переменное электромаг-нитное поле в однородной и изотропной проводящей среде. Плоская электромагнитная волна. Поверхностный эффект и эффект близости. Глубина проникновения и длина волны.

8. Электромагнитное экранирование. 1 ч

9. Численные методы расчета электромагнитных полей при сложных граничных условиях. Метод сеток. 1 ч

10. Современные пакеты прикладных программ расчета электрических цепей и электромаг-нитных полей на ЭВМ. 2 ч


5. Лабораторный практикум. Семестр 3.

NN

п/п

N раздела

дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

2

Законы постоянного тока

2

3

Анализ цепей синусоидального тока

3

4

Расчёт режимов трёхфазных цепей

4

9

Численные расчёты полей


4.2. Содержание разделов дисциплины.Семестр 4


Лекционные занятия.


11. Теория линейных электрических цепей несинусоидального тока. 8ч

Причины появления несинусоидальных токов. Принцип гармонического синтеза и анализа периодических синусоидальных токов. Разложение в ряд Эйлера-Фурье. Расчет коэффициентов разложения. Параметры несинусоидальных токов.

Представление ряда Фурье в комплексной форме. Расчет комплексных коэффициетов. Анализ бесконечной повторяемой последовательности импульсов.

Получение выражений для спектральных коэффициентов неповторяющейся функции. Интеграл Фурье в комплексной форме. Спектр и спектральная функция. Примеры расчетов спектров. Закон Ома в cпектральном виде.

12.Переходные процессы в линейных цепях и методы их расчета. 8ч

Обобщение метода спектральных функций для комплексной переменной. Прямое и обрат-ное преобразование Лапласа. Оригиналы и изображения. Способы отыскания оригиналов.

Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Учет коммутационных процессов в реак-тивных элементах. Получение операторных эквивалентных схем. Теорема разложения.

Принцип формирования дифференциальных уравнений на основе законов электротехники. Переходной и установившийся режим. Законы коммутации. Интеграл Дюамеля. Переходная про-водимость и функция.

13. Методы анализа линейных цепей с двухполюсными и многополюсными элементами. 4ч Метод узловых потенциалов. Особенные матрицы многополюсников и их свойства. Формирова-ние матрицы проводимостей многополюсников с привлечением особенных матриц активных эле-ментов цепей в линейном режиме. Частотный анализ сложных цепей.

14. Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока 6ч

Нелинейные резисторы и их параметры. Инерционные и безынерционные элементы. Виды вольтамперных характеристик. Статическое, динамическое и дифференциальное сопротивления. Реактивные элементы. Законы Ома и Кирхгофа.

15. Аналитические и численные методы анализа нелинейных цепей. 4ч

Разветвленная электрическая цепь с одним нелинейным резистором: свертка к линейному активному двухполюснику, нагруженному на нелинейность. Анализ методом нагрузочной прямой. Аналитический расчет с привлечением аппроксимации нелинейной характеристики. Численный анализ методом хорд.

16. Переходные процессы в нелинейных цепях. 4ч

Анализ процессов в цепи из последовательно включенных линейного резистора и нелиней-ного конденсатора, подключаемых к источнику постоянного напряжения. Составление дифферен-циального уравнения первого порядка.

Анализ процессов в колебательном контуре с нелинейной емкостью и линейной индуктив-ностью с потерями. Составление системы дифференциальных уравнений второго порядка.

17.Схемы замещения, параметры и характеристики полупроводниковых приборов. 2ч

Вольт-амперная характеристика диода в прямом и обратном направлении. Физические про-цессы при подключении питания к транзистору. Семейство выходных характеристик. Характер-ные области работы. Параметры и их определение в рабочей точке. Входные характеристики и их параметры. Математические модели и эквивалентные схемы.

18.Усилительные каскады переменного и постоянного тока. 2ч

Схемы предварительных усилителей. Выбор рабочей точки на семействе выходных харак-теристик. Коэффициент усиления, его расчет и определение по характеристикам. Усилитель пос-тоянного тока. Дифференциальный каскад. Cхема, работа, характеристики, параметры.

19. Частотные и переходные характеристики. Обратные связи в усилительных

устройствах. 2ч

Комплексные частотная и фазовая характеристики усилителей. Полоса пропускания.

Классификация усилителей по спектру усиливаемых частот. Переходные характеристики. Структура усилителя с обратной связью. Коэффициенты передачи. Схемы усилителей на транзи-сторах с обратными связями.

20. Операционные и решающие усилители. Компараторы. 2ч

Назначение усилителей. Структуры усилителей. Интегральное исполнение. Операционный усилитель с обратной связью как элемент схемы. Блоки суммирования, интегрирование, дифференцирование на базе операционных усилителей. Компараторы.

21. Активные фильтры. 2ч

Назначение и области применения. Типовые схемы построения фильтров на базе операци-онных усилителей. Порядок фильтра. Особенности частотных характеристик фильтров Бесселя, Чебышева, Баттерворта. Выбор схемы и параметров фильтра по заданной частной характеристике.

22. Аналоговые ключи и коммутаторы. 2ч

Принцип построения, эксплуатационные требования. Многовходовые и дифференциальные коммутаторы. Схемы аналоговых и цифровых коммутаторов. Передача многоканальных сигналов по одному каналу связи.

23.Вторичные источники питания. 2ч

Получение многофазного напряжения. Многофазный выпрямитель. Расчетные соотношения. Пульсации. Внешняя характеристика. Фильтры. Однополупериодный, мостовой выпрямители. Схемы умножения напряжения. Области применения.

24. Источники эталонного напряжения и тока. 2ч

Стабилитроны. Регулируемые электронные стабилизаторы напряжения. Транзисторный источник тока. Токовые зеркала. Источники тока на полевых транзисторах. Источники тока с операционными усилителями.


25. Методы и средства автоматизации схемотехнического проектирования электронных схем. 1ч

Принцип построения САПР электронных схем. Ввод и вывод информации. Оптимизация. Пакеты прикладных программ.


5. Лабораторный практикум. Семестр 4.

NN

п/п

N раздела

дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

17

Исследование вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов

2

18

Исследование усилителей низкой частоты

3

18

Исследование усилителей постоянного тока

4

19

Исследование частотных характеристик усилителей


6. Формы и содержание текущего, промежуточного и итогового контроля


6. 1. Текущий контроль – при выполнении лабораторных работ, рейтинг.

6. 2. Промежуточный контроль – аудиторные контрольные работы.

6. 3. Итоговый контроль – экзамены, зачёт.


Вопросы к экзамену, семестр 3.


1. Уравнения электромагнитного поля, уравнения Максвелла.

2. Основные методы расчета цепей постоянного тока.

3. Переменный ток и его характеристики.

4. Эффективное значение переменного тока.

5. Прохождение переменного тока через простейшие элементы.

6. Мгновенная и средняя мощности переменного тока.

7. Резонанс напряжений.

8. Резонанс токов.

9. Законы электротехники в символическом виде.

10. Взаимная индукция.

11. ЭДС индукции и взаимоиндукции

12. Принцип получения трехфазного тока.

13. Анализ вращающегося магнитного поля

14. Принципы построения асинхронных и синхронных двигателей.

15. Основные уравнения электростатики.

16. Граничные условия в электростатическом поле.

17. Закон Ома в дифференциальной форме.

18. Магнитное поле постоянного тока.

19. Уравнения Максвелла в комплексной форме.

20. Поверхностный эффект и эффект близости.


Вопросы к экзамену, семестр 4.


1. Параметры несинусоидальных токов.

2. Представление ряда Фурье в комплексной форме.

3. Интеграл Фурье в комплексной форме.

4. Спектр и спектральная функция.

5. Закон Ома в cпектральном виде.

6. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме.

7. Учет коммутационных процессов в реактивных элементах

8. Переходная проводимость и функция.

9. Нелинейные электрические элементы и их параметры

10. Катушка с ферромагнитным сердечником.

11. Петля гистерезиса, ее виды и параметры.

12. Аналитические и численные методы анализа нелинейных цепей.

13. Переходные процессы в нелинейных цепях

14. Метод узловых потенциалов.

15. Частотный анализ сложных цепей.


Вопросы к зачёту, семестр 4.


1. Характеристики и параметры полупроводниковых приборов.

2. Схемы предварительных усилителей.

3. Усилитель постоянного тока.

4.Частотные и переходные характеристики.

5. Классификация усилителей по спектру усиливаемых частот

6. Операционные усилители.

7. Компараторы

8. Активные фильтры

9. Аналоговые ключи и коммутаторы

10. Вторичные источники питания

11. Стабилитроны.


7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.


7.1. Основная литература.

7. 1. 1. Касаткин А. С. Электротехника: учебник для вузов. – М.: “Академия”, 2003.

7. 2. Дополнительная литература.

7. 2. 1. П. Хоровиц , У.Хилл. Искусство схемотехники: Т.1.-М.: Мир, 1993.-413с.


8. Расчёт времени на СРС


NN

п/п

Вид СРС и расчёт трудоёмкости


Трудоёмкость, час




Всего

3сем

4сем




1


2


3


4


Проработка конспекта лекций

85 ч x 0,4 ч = 34 ч

Проработка материалов по учебникам

323,7/16 x 1,5 = 30,35 ч

Подготовка к аудиторным контрольным работам

8р x 0,8 x 8,5ч +2р x 0,8 x 17ч = 81,6ч

Подготовка к лабораторным занятиям

- проработка методических материалов

8 x 3/16 x 1,5 = 2,25

- оформление отчётов по лабораторным работам

8 x 3 x 0,2 =4,8

34


30,35


81,6


7,05


13,6


10,2


27,2


3,53


20,4


20,15


54,4


3,52







Программу составил профессор__________________________________Скугарев В.В






Скачать 206,75 Kb.
оставить комментарий
Дата03.10.2011
Размер206,75 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх