Министерство образования и науки Российской Федерации

Казанский научный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ)

Методический комплекс

по дисциплине «электроТЕХНика и электроника»

(на следующем этапе - ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ)

Разработчик методического комплекса профессор кафедры электрооборудования Евгений Иванович Цокур

Казань2013

УВАЖАЕМЫЕ СТУДЕНТЫ!

ПРИВЕТСТВУЮ ВАС И ПОЗДРАВЛЯЮ - Вы выбрали прекрасную, которая была и будет востребована всегда и везде. Вы выбрали правильно и время освоения этой науки, и место  свой родной город (край), где можно будет учиться, используя современные компьютерные технологии.

В соответствии с Государственным образовательным стандартом в главном документе учебного процесса  Учебном плане специальности предусмотрены курсы «Электротехника» и «Электроника», являющимися одними из компонентов в его инженерно-техническом цикле.

Знания, полученные при изучении этих курсов, позволят ВАМ – будущим специалистам, квалифицированно и уверенно ориентироваться в области программного обеспечения и создания автоматизированных систем управления станками, оборудованием, транспортными средствами, отдельными отраслями. Вам будет проще ориентироваться среди множества различных видов электротехнической и электронной техники, представленных на рынке, четко представлять их сильные и слабые стороны, пути их совершенствования, с тем, чтобы повысить научный, технический, производственный и оборонный потенциал страны.

В дальнейшем на базе методического комплекса будет отработана методика обучения и методика аттестации студентов. Используя полученный опыт, будет создан электронный учебник, который будет использоваться для дистанционного обучения.

Дистанционная система обучения не требует отвлечения ВАС - слушателей от исполнения ВАМИ своих служебных обязанностей. При этом слушателю не нужно выезжать (в г. Казань) в Центр Дистанционного Обучения (ДО). Слушатель будет повышать свою квалификацию прямо на своем рабочем месте или по месту жительства в Пункте ДО.

ЖЕЛАЮ УСПЕХОВ В ОСВОЕНИИ КУРСОВ «Электротехника и электроника»!

С УВАЖЕНИЕМ  ВАШ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ЕВГЕНИЙ ИВАНОВИЧ.

Предисловие Данный конспект (его первая версия) представляет собой частично адаптированное к технологии дистанционного обучения изложение материала.

Расширенный конспект лекций структурирован на разделы и главы в соответствии с действующей рабочей программой дисциплины. Нумерация рисунков – сквозная в пределах всего конспекта, а нумерация параграфов, формул и таблиц ­­– сквозная в пределах каждой главы раздела. В конце большинства глав приводятся тесты для самопроверки. Тесты для самопроверки сформулированы таким образом, что их совокупность представляет собой развернутую программу дисциплины. Приведены также примеры расчета ряда электрических цепей.

Текст конспекта основан на лекциях, читаемых автором студентам КГТУ им. А.Н.Туполева, обучающихся по очной и заочной форме, и публикациях, приведенных в списке литературы [1 ­– 10].

Список использованных источников

1. Электротехника. Учебник для неэлектротехнических специальностей вузов. Под ред. В.Г. Герасимова. М.: «Высш. шк.», 1985.480 с.

2. Касаткин А.С. Немцов М В. Электротехника. Учебник для вузов. М., «Энергия», 2003.

3. Электротехника. Учеб. пособие для вузов. Под ред. В.С.Пантюшина. М., «Высш. школа»,1976.

4. Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств.Учебник для вузов. М., «Высш. школа»,1976.

5. Паначевный Б.И. Курс электротехники. Для студентов механических специальностей вузов. М., «Высш. школа», 2002.

6. Иванов И., Лукин А. Соловьев Г. Электротехника. 2002.

7. Веселовский О.Н., Браславский Л.М. Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для вузов. М., «Высш. школа»,1977.

8. Данилов И.А., Иванов П.М. Электротехника с основами электроники. М., «Высш. школа», 2000.

9. Основы промышленной электроники. Под ред. В.Г. Герасимова. М.: Высш.шк., 1986.366 с.

10. Федосеева Е.О., Федосеева Г.П. Основы электроники и микроэлектроники. Учебник.1990. 240 с.

Инструкция по использованию студентами информационной базы

учебной дисциплины «Электротехника и электроника (Э и Э)»

1. По курсу Э и Э предусмотрены следующие формы отчетности:

• текущий контроль знаний;

• лабораторные работы с защитой отчета по каждой из них;

• экзамен.

2. Информационная база дисциплины Э и Э содержит следующие составляющие:

• самодостаточный конспект лекций;

• тесты для контроля усвоения курса;

• примеры расчета;

• варианты экзаменационных билетов с задачами;

• методические указания для выполнения лабораторных работ на персональном компьютере;

• методику итогового компьютерного контроля (будет подготовлена на следующем этапе);

3. Студентам рекомендуется следующий порядок работы с учебными материалами:

• изучить по конспекту лекций весь материал, изложенный в разделах курса –«Теоретические основы электротехники», «Основы электротехники», «Электротехнические устройства постоянного тока», «Электротехнические устройства переменного тока», «Специальные электротехнические устройства» и «Основы силовой электроники» в объме 68 часов лекций.

• для выполнения лабораторных работ основательно проработать главы, соответствующие названиям лабораторных работ;

• выполнить лабораторные работы в объеме 51 часа. Все работы выполняются каждым студентом на индивидуальном рабочем месте в Пункте Дистанционного Обучения (ПДО) под руководством лектора по месту работы в г. Казани (месту жительства) или под руководством компьютера;

• для выполнения работы вставить дискету с программой в дисковод или воспользоваться данным методическим комплексом, ответить на все контрольные вопросы и получить допуск на выполнение лабораторной работы (в случае необходимости, можно поработать с Методическими указаниями по выполнению работы) ;

• следуя указаниям на экране монитора и методическим указаниям выполнить все лабораторные работы;

• оформить отчет по всем лабораторным работам и защитить их;

• после получения «зачета» по лабораторным работам записаться в ПДО на экзамен по курсу «Электротехника и электроника».

4. Для выяснения всех организационных и учебных вопросов (в том числе и расписания консультаций) студенты, обучающиеся по дистанционной технологии, могут использовать все телекоммуникационные возможности ПДО

ДИСЦИПЛИНА «ТОЭ

(ЭЛЕКТРОТЕХНИИКА)»

ВВЕДЕНИЕ

Решающая роль в осуществлении современного технического прогресса принадлежит электрификации. Электрификация является стержнем строительства экономики. Она играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства любой страны.

Как известно, под электрификацией понимается широкое внедрение в народное хозяйство и быт электрической энергии, вырабатываемой централизованно на мощных электрических станциях. Следовательно, важнейшие изменения в развитии производства связаны с развитием электроэнергетики и теплоэнергетики.

Сегодня нет такой области техники, где в том или ином виде не использовалась бы электрическая энергия, а в будущем ее применение будет еще более расширяться. Следовательно, без знания электротехники – области науки и техники, использующей электрические и магнитные явления для практических целей, нельзя быть хорошим специалистом, новатором производства.

Огромное значение электрической энергии в жизни современного общества объясняется рядом ее преимуществ перед другими видами энергии. Главное ее преимущество состоит в том, что электрическая энергия наиболее универсальна, так как сравнительно легко преобразуется в другие виды энергии; кроме того, ее можно производить на мощных электростанциях, передавать на огромные расстояния при сравнительно небольших потерях и легко распределять между различными потребителями.

В первой части курса «ТОЭ» изучаются электрические и магнитные явления и их использование для практических целей. Можно выделить три основных направления, в которых используются электрические и магнитные явления: преобразование энергии природы (энергетическое), превращение вещества природы (технологическое), получение и передачу сигналов или информации (информационное). Тогда содержание понятия «электротехника» более полно можно сформулировать так: электротехника – это область науки и техники, использующая электрические и магнитные явления для осуществления процессов преобразования энергии природы, а также для получения и передачи сигналов и информации.

Характерным для современного этапа научно-технического прогресса является применение все более сложной, но и более надежной электронной аппаратуры.

Применение полупроводниковых приборов в электронике, вычислительной технике, автоматике, энергетике приобрело массовый характер, что определялось их большими достоинствами: высоким к.п.д., долговечностью, надежностью, небольшими габаритами, массой и т.д.

Поэтому одним из главных направлений развития полупроводниковой электроники в последние десятилетия явилась интегральная микроэлетроника.

Важной особенностью микроэлектроники является разработка и внедрение методов предельного уменьшения физических размеров элементов микросхемы: микрорезисторов, диодов, транзисторов и других элементов. Это приводит к увеличению функциональных возможностей микросхем, повышению их надежности и быстродействия, снижению потребляемой энергии.

Схемную электронику можно условно разделить на два класса. К первому классу относят электронные средства малой мощности, а ко второму – относят силовые электронные средств, применяющиеся в различных системах и источниках электропитания. Электронные цепи этого класса служат для преобразования электрического тока и напряжения: переменного тока в постоянный, постоянного тока одной частоты в переменный ток другой частоты, постоянного напряжения низкого уровня в постоянное напряжение высокого уровня и др. К этому же классу относят электронные устройства, осуществляющие фильтрацию и стабилизацию напряжения. Схемная электроника второго класса служит энергетическим целям, поэтому ее часто называют энергетической силовой электроникой, а устройства этого класса – преобразователями электрического тока.

Во второй части курса рассматриваются некоторые вопросы силовой электроники: полупроводниковые диоды, тиристоры, стабилитроны, транзисторы, схемы неуправляемых и управляемых выпрямителей, сглаживающие фильтры. Рассматриваются интегральная аналоговая и цифровая элементная база. Приводятся схемы параметрического и компенсационного стабилизаторов напряжения.

Одним из важнейших направлений современного научно-технического прогресса является возможность развития на основе электрификации комплексной механизации и автоматизации производства, включающей внедрение новейших систем машин, оборудования и приборов с применением электронных средств и микроЭВМ и создание на этой базе автоматизированных предприятий и технологических комплексов.

Курс «Электротехника» должен дать студентам неэлектротехнических специальностей те общие сведения, без которых он не сможет изучить и понять действие разнообразных электротехнических и электронных приборов и устройств и научиться эффективно применять их в различных отраслях народного хозяйства, в том числе при производстве и при эксплуатации транспортных средств.