Курсач. Учебнометодическое пособие по дисциплине Теоретические основы электротехники для учащихся специальностей 236 03 31 Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям)
 Скачать 3.45 Mb.
|
|
Министерство образования Республики Беларусь Филиал БНТУ «Минский государственный политехнический колледж» ЭЛЕКТРОННОЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Теоретические основы электротехники» для учащихся специальностей: 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям)» 2-36 04 32 «Электроника механических транспортных средств» 2-37 01 05 «Городской электрический транспорт» 2-41 01 31 «Микроэлектроника» 2-53 01 05 «Автоматизированные электроприводы» Минск 2019 Авторы: Гутько Е.С., Шмакова Т.С., Рогачёва А.А., Цепелев Д.В. Рецензенты: Голованова Н.В., преподаватель спецдисциплин филиала БНТУ «МГПК» Белая О.Н., канд. физмат. наук, доцент кафедры физики и методики преподавания физики Электронное учебно-методическое пособие предназначено для самостоя- тельного и дистанционного изучения учебной дисциплины «Теоретические осно- вы электротехники» учащимися специальностей 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуата- ция электрооборудования (по направлениям)», 2-36 04 32 «Электроника механи- ческих транспортных средств», 2-37 01 05 «Городской электрический транспорт», 2-41 01 31 «Микроэлектроника», 2-53 01 05 «Автоматизированные электроприво- ды». В учебно-методическом пособии представлен теоретический материал, а также материал, обеспечивающий контроль знаний для проведения текущей и итоговой аттестации. Белорусский национальный технический университет. Филиал БНТУ “Минский государственный политехнический колледж”. пр - т Независимости, 85, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: (017) 292-13-42 Факс: 292-13-42 E-mail: mgpk@bntu.by , mgpkby@mail.ru http://www.mgpk.bntu.by Регистрационный № ЭИ БНТУ/МГПК – 28.2019 © БНТУ, 2019 ©Гутько Е.С., Шмакова Т.С., Рогачёва А.А., Цепелев Д.В 2019 СОДЕРЖАНИЕ Пояснительная записка Вспомогательный раздел Выписка из учебного плана Междисциплинарные связи Типовая учебная программа Примерный тематический план Тематический план Десятибалльная шкала и показатели оценки результатов учебной деятельно- сти обучающихся в учреждениях, обеспечивающих получение среднего спе- циального образования Литература Перечень существенных и несущественных ошибок Перечень средств обучения Теоретический раздел Введение. Электрическая энергия и её применение Тема 1 Физические процессы в электрических цепях 1.1 Электрическое поле. Характеристики электрического поля 1.2 Электрический ток, электропроводность. Проводники, полупровод- ники и диэлектрики 1.3 Электрическая цепь. Ток в электрической цепи. Плотность тока 1.4 ЭДС и напряжение в электрической цепи. Электродвижущая сила. Энергия и мощность электрического тока. Баланс мощностей 1.5 Закон Ома. Электрическое сопротивление. Закон Джоуля-Ленца 1.6 Электрическая цепь и ее элементы. Режимы работы элементов и электрических цепей Тема 2 Расчет линейных электрических цепей постоянного тока 2.1 Режимы работы источников. Потенциальная диаграмма. 2.2 Ветвь, узел, контур электрической цепи. Законы Кирхгофа. 2.3 Неразветвленные и разветвленные электрические цепи. Особенности последовательного и параллельного соединения потребителей. 2.4 Методы расчета электрических цепей. Метод эквивалентных преоб- разований электрической цепи 2.5 Звезда и треугольник сопротивлений 2.6 Метод наложения токов 2.7 Метод узлового напряжения 2.8 Метод узловых и контурных уравнений 2.9 Метод контурных токов 2.10 Активный и пассивный двухполюсники. Метод эквивалентного ге- нератора Тема 3 Нелинейные электрические цепи постоянного тока 3.1 Общая характеристика нелинейных элементов электрической цепи постоянного тока 3.2 Нелинейные электрические цепи Тема 4 Электростатическое поле в пустоте 4.1 Закон Кулона 4.2 Теорема Гаусса Тема 5 Электростатическое поле в диэлектрике. Электростатические цепи 5.1 Диэлектрик. Электрический момент диполя. Поляризация диэлек- трика 5.2 Электрическая емкость. Конденсаторы 5.3 Параллельное и последовательное соединение конденсаторов 5.4 Емкость и энергия конденсаторов Тема 6 Магнитное поле в неферромагнитной среде 6.1 Основные понятия магнитного поля. Электромагнитная сила 6.2 Закон Био-Савара и его применения для расчёта магнитного поля в простейших случаях (ток в кольцевом и прямоугольном проводах) Тема 7 Магнитное поле в ферромагнитной среде. Магнитные цепи. Элек- тромагнитная индукция 7.1 Намагничивание ферромагнитных материалов. Магнитный гистере- зис 7.2 Явление и ЭДС электромагнитной индукция, ЭДС самоиндукции, ЭДС взаимоиндукции Тема 8 Основные сведения о синусоидальном электрическом токе 8.1 Основные понятия 8.2 Величины, характеризующие синусоидальную ЭДС 8.3 Векторная диаграмма 8.4 Среднее и действующее значения переменного тока Тема 9 Электрические цепи синусоидального тока. Элементы и параметры цепей синусоидального тока. Резонанс в электрических цепях. 9.1 Цепь с активным сопротивлением. Активная мощность 9.2 Цепь с идеальной индуктивностью. Реактивная мощность в цепи с индуктивностью 9.3 Цепь с идеальной ёмкостью. Реактивная мощность в цепи с конден- сатором 9.4 Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью 9.5 Цепь с активным сопротивлением и емкостью 9.6 Неразветвленная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью 9.7 Схема замещения конденсатора с параллельным соединением эле- ментов. Векторная диаграмма токов в цепи с конденсатором 9.8 Схема замещения реальной катушки с параллельным соединением элементов 9.9 Резонанс напряжений 9.10 Резонанс токов Тема 10 Расчет электрических цепей переменного тока с помощью вектор- ных диаграмм. Символический метод расчета электрических цепей перемен- ного тока 10.1 Цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью 10.2 Проводимость, расчет электрических цепей методом проводимо- стей 10.3 Взаимная индуктивность. Согласное, встречное включения катушек 10.4 Коэффициент мощности 10.5 Ток, напряжение, сопротивление и мощность в комплексном виде 10.6 Законы Кирхгофа в комплексной форме Тема 11 Трехфазные цепи 11.1 Основные понятия 11.2 Соединение обмоток генератора звездой 11.3 Расчет симметричной трехфазной цепи 11.4 Расчет несимметричной трехфазной цепи 11.5 Расчёт несимметричной звезды графоаналитическим методом 11.6 Расчёт несимметричной звезды символическим методом 11.7 Роль нулевого провода 11.8 Соединение обмоток генератора и потребителей энергии «тре- угольником» 11.9 Мощность трёхфазного тока 11.10 Расчёт несимметричного треугольника Тема 12 Электрические цепи с несинусоидальными периодическими напря- жениями и токами 12.1 Основные понятия 12.2 Несинусоидальный ток в линейных электрических цепях 12.3 Действующее значение несинусоидальной величины. Мощность несинусоидального тока Тема 13 Нелинейные электрические цепи переменного тока 13.1 Нелинейные элементы 13.2 Выпрямители – источники несинусоидального тока 13.3 Катушка с ферромагнитным сердечником 13.4 Мощность потерь. Векторная диаграмма катушки со стальным сер- дечником 13.5 Схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником Тема 14 Переходные процессы в электрических цепях 14.1 Основные понятия 14.2 Подключение катушки индуктивности к источнику с постоянным напряжением 14.3 Отключение и замыкание RL-цепи Раздел контроля знаний Перечень вопросов к тематическому контролю №1 Перечень вопросов к тематическому контролю №2 Перечень вопросов к тематическому контролю №3 Перечень вопросов к тематическому контролю №4 Перечень вопросов к тематическому контролю №5 Перечень вопросов к обязательной контрольной работе №1 Перечень вопросов к обязательной контрольной работе №2 Перечень вопросов к экзамену ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Электронное учебно-методическое пособие (ЭУМП) может использоваться пре- подавателями, учащимися дневной и заочной формы получения образования для са- мостоятельного и дистанционного изучения материала учебной дисциплины «Теоре- тические основы электротехники». ЭУМП состоит из вспомогательного, теоретического разделов и раздела кон- троля знания и содержит оглавление с возможностью перехода к избранному разде- лу. Типовой учебной программой учебной дисциплины "Теоретические основы электротехники" предусматривается изучение физических законов, линейных и не- линейных электрических и магнитных цепей постоянного и переменного тока, мето- дов расчета и их практического использования. Данная учебная дисциплина состоит из следующих разделов: линейные и нели- нейные электрические цепи постоянного тока, электрическое и магнитное поле и ли- нейные и нелинейные электрические цепи переменного тока. Изучение учебной дисциплины является теоретической базой для изучения по- следующих дисциплин специального цикла, ее изучение базируется на учебном материале ряда общеобразовательных и естественно-математических дисциплин и, прежде всего, математики, физики. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ Выписка из учебного плана по специальности 2-41 01 31 «Микроэлектроника» Учебная дисциплина «ТОЭ» изучается на протяжении 2 семестров (дневная форма обучения). Виды работ Количество часов 3 семестр обучения 4 семестр обу- чения Всего часов Из них: практических занятий лабораторных работ курсовое проектирование Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ *домашних контрольных работ Экзамен 50 – 14 – 1 1 – 60 – 16 – 3 1 1 *Для заочной формы обучения Выписка из учебного плана по специальности 2-36 04 32 «Электроника механических транспортных средств» Учебная дисциплина «ТОЭ» изучается на протяжении 2 семестров (дневная форма обучения). Виды работ Количество часов 3 семестр обучения 4 семестр обучения Всего часов Из них: практических занятий лабораторных работ курсовое проектирование Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ *домашних контрольных работ Экзамен 72 – 16 – 1 1 – 88 – 14 20 2 1 1 *Для заочной формы обучения Выписка из учебного плана по специальности 2-53 01 05 «Автоматизированные электроприводы» Учебная дисциплина «ТОЭ» изучается на протяжении 2 семестров (дневная форма обучения). Виды работ Количество часов 3 семестр обучения 4 семестр обучения Всего часов Из них: практических занятий лабораторных работ курсовое проектирование Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ *домашних контрольных работ Экзамен 84 – 16 – 2 1 – 108 – 24 20 2 1 1 *Для заочной формы обучения Выписка из учебного плана по специальности 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования» Учебная дисциплина «ТОЭ» изучается на протяжении 2 семестров (дневная форма обучения). Виды работ Количество часов 3 семестр обучения 4 семестр обучения Всего часов Из них: практических занятий лабораторных работ курсовое проектирование Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ *домашних контрольных работ Экзамен 80 – 16 – 2 1 1 1 112 – 24 20 2 1 1 1 *Для заочной формы обучения Выписка из учебного плана по специальности 2-37 01 05 «Городской электрический транспорт» Учебная дисциплина «ТОЭ» изучается на протяжении 2 семестров (дневная форма обучения) Виды работ Количество часов 3 семестр обучения 4 семестр обучения Всего часов Из них: практических занятий лабораторных работ курсовое проектирование Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ *домашних контрольных работ Экзамен 98 – 18 – 2 1 1 1 94 – 22 20 2 1 1 1 *Для заочной формы обучения МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ СВЯЗИ 1. Электрические измерения 2. Физика 3. Математика 4. Основы промышленной электроники 5. Материаловедение 6. Электробезопасность 7. Электроснабжение 8. Электрические машины 9. Электрические аппараты ТИПОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА для учреждений, обеспечивающих получение среднего специального образования по специальностям 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям)» 2-37 01 05 «Городской электрический транспорт» 2-41 01 31 «Микроэлектроника» 2-53 01 05 «Автоматизированные электроприводы» Цели изучения темы Содержание темы Результат Введение Познакомить с электриче- ской энергией, ее свойствами и применением. Дать представ- ление по истории развития электрической энергии и пер- спективах ее развития в Рес- публике Беларусь. Сформировать представле- ние об учебной дисциплине. Электрическая энергия, ее свойство и применение. Произ- водство и распределение элек- трической энергии. Экономиче- ская эффективность электриче- ской энергии. Примеры эконо- мии труда и средств за счет электрификации промышлен- ности и сельского хозяйства. Краткий исторический об- зор и перспективы дальнейшего развития электрификации Рес- публики Беларусь. Значение электрификации для становле- ния и развития различных от- раслей экономики страны. Краткая характеристика учеб- ной дисциплины, ее значение в подготовке специалиста, связь с другими дисциплинами учебно- го плана. Высказывает общее суж- дение об электрической энер- гии, о свойствах и применении электрической энергии, истории развития электрической энергии и перспективах ее развития в Республике Беларусь. Высказывает общее суждение об учебной дисциплине. Р АЗДЕЛ 1. Л ИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Тема 1.1. Физические процессы в электрических цепях Дать понятие об электриче- ском поле, его основных харак- теристиках. Сформировать знания о стационарном электрическом поле в проводнике при постоян- ном электрическом токе. Сформировать знания об электрическом токе проводи- мости, электронной теории строения металлов. Дать понятие об удельной электрической проводимости, Электрическое поле и его ос- новные характеристики: напря- женность, потенциал, напряжение. Электрическое поле как вид мате- рии. Стационарное электрическое поле в проводнике при постоян- ном электрическом токе, сравне- ние его с электростатическим по- лем. Электрический ток проводи- мости (физические явления), его величина, направление и плот- ность. Электронная теория стро- ения металлов. Формулирует понятие “электрическое поле”, объясня- ет его основные характеристи- ки. Описывает стационарное электрическое поле в проводни- ке при постоянном электриче- ском токе. Раскрывает понятие “элек- трический ток проводимости”, объясняет электронную теорию строения металлов. Трактует понятия “удельная удельном электрическом сопро- тивлении, сформировать знания об их зависимости от материа- ла, размеров, температуры про- водников. Сформировать знания о явлении сверхпроводимости. Сформировать знания о за- коне Ома для участка цепи, ре- зисторах и их вольтамперных характеристиках Сформировать знания об электрическом токе в вакууме. Дать понятие об электронной эмиссии, электрическом токе в полупроводниках, полупровод- никовых приборах и их свой- ствах. Сформировать понятие об электрической цепи и ее основ- ных элементах, электродвижу- щей силе. Сформировать знания о по- рядке расчета мощности и ко- эффициента полезного действия источника электрической энер- гии. Дать понятие о преобразо- вании электрической энергии в другие виды, противо-ЭДС. Сформировать знания об элементах управления, контроля и защиты в электрических цепях. Дать понятие о законе Ома для замкнутой электрической цепи, балансе мощностей в элек- трической цепи. Сформировать знания о ре- жимах работы электрической це- пи и ее элементов. Сформировать знания о классификации схем электриче- ских цепей. Удельная электрическая про- водимость и удельное электриче- ское сопротивление — характери- стики проводниковых материа- лов. Электрическое сопротивле- ние проводов. Зависимость со- противления от материала, разме- ров, температуры проводников. Явление сверхпроводимости. Закон Ома для участка цепи. Резисторы и их вольтамперные характеристики. Электрический ток в вакуу- ме. Понятие об электронной эмиссии. Электрический ток в полупроводниках. Полупровод- никовые приборы и их свойства. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода. Электрическая цепь и ее ос- новные элементы. Получение электрической энергии из других видов энергии. Электродвижущая сила (ЭДС). Источники электри- ческой энергии. Мощность и ко- эффициент полезного действия (КПД) источника электрической энергии. Преобразование электриче- ской энергии в другие виды, поня- тие о противо-ЭДС. Мощность и КПД приемника электрической энергии. Элементы управления, кон- троля и защиты в электрических цепях. Закон Ома для замкнутой электрической цепи. Баланс мощностей в электрической цепи. Режимы работы электрической цепи и ее элементов (номи- нальный, рабочий, холостого хода и короткого замыкания). Схемы электрических це- пей: принципиальная, монтажная (схема соединений), расчетная (схема замещения). Схемы за- мещения источников ЭДС и то- электрическая проводимость”, “удельное электрическое сопро- тивление” и устанавливает их зависимость от материала, раз- меров, температуры проводни- ков. Характеризует явление сверхпроводимости. Трактует закон Ома для участка цепи, описывает рези- сторы и их вольт-амперные ха- рактеристики Объясняет возникновение электрического тока в вакууме. Раскрывает суть электронной эмиссии, электрического тока в полупроводниках, описывает полупроводниковые приборы и их свойства. Описывает электрическую цепь и ее основные элементы. Раскрывает суть электродви- жущей силы. Излагает порядок расчета мощности и коэффициента по- лезного действия источника электрической энергии в рас- четных задачах. Объясняет преобразование электрической энергии в другие виды, понятие противо-ЭДС. Описывает элементы управле- ния, контроля и защиты в электри- ческих цепях. Объясняет закон Ома для за- мкнутой электрической цепи, ба- ланс мощностей для электриче- ской цепи. Характеризует режимы рабо- ты электрической цепи и ее эле- ментов. Классифицирует схемы электрических цепей. ка, приемников электрической энергии. Идеальные источники ЭДС и тока. Пассивные и актив- ные элементы электрических це- пей. Лабораторная работа № 1 Сформировать умение подбирать аппаратуру, измери- тельные приборы для сборки схем, выполнению и оформле- нию лабораторных работ. Изучение оборудования лаборатории, методов подбора аппаратуры и изме- рительных приборов для сборки схем. Подбирает аппаратуру, из- мерительные приборы для сборки схем. Лабораторная работа № 2 Сформировать умение про- водить исследование режимов электрической цепи и ее элемен- тов. Исследование режимов элек- трической цепи и ее элементов (неразветвленной электрической цепи с переменным сопротивле- нием приемника энергии). Проводит исследование режимов электрической цепи и ее элементов. |