Рабочая программа дисциплины ОП.03 Электротехника для специальности 08.02.09 Монтаж, накладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий
рабочая программа

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4

2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

5

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИУЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

19

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

20

Код

ПК, ОК

Умения

Знания

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.4,

ПК 4.1,

ПК 4.2

ОК1–ОК10

- выполнять расчеты электрических цепей;

- выбирать электротехнические материалы на основе анализа их свойств для конкретного применения;

- пользоваться приборами и снимать их показания;

- выполнять измерения параметров цепей постоянного и переменного токов

- основ теории электрических и                магнитных полей;                                                      - методов расчета цепей постоянного, переменного однофазного и трехфазного токов;                                                                                                                        - методов измерения электрических, неэлектрических и магнитных величин;                                                                                                                                    - схем включения приборов для измерения тока, напряжения, энергии, частоты, сопротивления изоляции, мощности;                                                                  

- классификацию электротехнических материалов, их свойства, область

применения

Вид учебной работы

Объем в часах

Объем образовательной программы учебной дисциплины

162

в том числе:

теоретическое обучение

56

лабораторные работы

22

практические занятия

68

курсовая работа (проект)

-

контрольная работа

-

Самостоятельная работа

3+1 конс

Промежуточная аттестация

12

Наименование разделов и тем

Содержание учебного материала и формы организации деятельности обучающихся

Объем

в часах

Коды компетенций, формированию которых способствует элемент программы

1

2

3

4

Введение

Содержание учебного материала

2

ОК1–ОК10.

Характеристика дисциплины, ее задачи и цели. Электрическая энергия, ее свойства и область применения. Электрификация, электротехника, краткий исторический обзор их развития, современное состояние и перспективы. Связь электротехники с фундаментальными дисциплинами - математикой и физикой. Место курса электротехники в системе электротехнического образования.

Раздел 1. Электрические цепи постоянного тока

Тема 1.1Основные

сведения об электрическом     токе

Содержание учебного материала

3

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1,

ПК 4.2

ОК1–ОК10.

Электронная теория строения материалов. Электрический ток. Разновидности электрического тока, направление, величина, единицы измерения. Электропроводность. Понятие о проводниках, диэлектриках, полупроводниках.  Закон Ома для участка и полной цепи. Электрическое сопротивление и проводимость, удельное сопротивление. Зависимость электрического сопротивления от температуры. Резисторы, их разновидность, реостаты, потенциометры.  Источники электрической энергии. Электрическая работа. Электродвижущая сила источника, напряжение потребителя. Мощность источника и потребителя электрической энергии. Баланс мощностей в электрической цепи. Единицы измерения электрической энергии и мощности.Понятие об электрической цепи. Источник ЭДС и источник тока. Коэффициент полезного действия (КПД) электрической цепи.

Элементы электрической цепи: источники, приемники электрической энергии, измерительные приборы, аппараты управления, защиты, контроля и регулирования, коммуникационные устройства. Закон Джоуля - Ленца.

В том числе, практических занятий и лабораторных работ

14

Практические занятия

Измерение электрического сопротивления и определение удельного электрического сопротивления проводников.

Расчет простых электрических цепей.

Лабораторная работа №1 Ознакомление с порядком выполнения лабораторных работ

Изучение лабораторной установки, условных обозначений элементов электрической цепи; подбор аппаратуры и измерительных приборов для заданных условий работы; выполнение тренировочных упражнений по сборке электрических схем.                                                          

Лабораторная работа № 2 Проверка закона Ома

Подтвердить лабораторным путем закон Ома для схем с различными

потребителями электроэнергии.

3

3

4

4

Тема 1.2 Электрические цепи постоянного тока и методы их

расчета

Содержание учебного материала

3

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.4,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Построение электрической цепи: ветвь, узел, контур, пассивные и активные элементы. Законы Кирхгофа, узловые и контурные уравнения.

Последовательное и параллельное соединение приемников электрической энергии, распределение токов, напряжений на участках, эквивалентное сопротивление, мощность цепи. Условия применения последовательного  и параллельного соединения.

Преобразование схем. Соединения приемников электрической энергии «звездой» и «треугольником». Смешанное соединение приемников электрической энергии. Расчет электрических цепей методом эквивалентных сопротивлений (свертывания схем). Электрическая цепь с несколькими источниками ЭДС. Режимы работы источников ЭДС. Понятие потенциала. Расчет потенциалов в неразветвленной электрической цепи. Потенциальная диаграмма, особенности ее построения. Расчет электрических цепей с несколькими источниками ЭДС методом наложения.

Расчет сложных электрических цепей с применением законов Кирхгофа: метод узловых и контурных уравнений, метод контурных токов.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

20

Лабораторная работа № 3 Последовательное соединение резисторов

Изучение схемы соединения приемников; измерение тока и напряжений на участках цепи; по результатам измерений определить сопротивления, мощность участка и всей цепи.

Лабораторная работа № 4 Параллельное соединение резисторов

Изучение схемы включения приемников; измерение напряжения и токов на участках цепи; по результатам измерений определить сопротивления, мощность участка и всей цепи.

Практические занятия

Расчет цепи постоянного тока методом эквивалентных сопротивлений

Расчет цепей постоянного тока методом наложения

Определение параметров цепи методом наложения.

Расчет электрических цепей методом узловых и контурных уравнений

Расчет электрических цепей методом контурных токов

Расчет электрических цепей с двумя узлами методом узлового напряжения

4

4

2

2

2

2

2

2

Тема 1.3 Нелинейные электрические цепи постоянного тока и

методы их расчета

Содержание учебного материала

2

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.4,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Нелинейные элементы цепей постоянного тока. Эквивалентные схемы нелинейных цепей.Вольт - амперные характеристики нелинейных элементов.

 Графический метод расчета электрических цепей: последовательное и параллельное соединение элементов нелинейных цепей.

Раздел 2. Электрическое и магнитное поле

Тема 2.1

Электрическое поле

Содержание учебного материала

4

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Понятия: материя, электрический заряд. Электромагнитное поле Электростатическое поле. Основные характеристики электрического поля: напряженность, потенциал, напряжение. Единицы измерения характеристик электрического поля. Графическое изображение электрических полей. Однородное и неоднородное электрические поля. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость, электрическая постоянная. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса. Электрический диполь. Проводники, диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектрика. Электрическая емкость. Конденсатор, виды конденсаторов и их емкость. Емкость двухпроводной линии электропередач. Последовательное, параллельное, смешанное соединение конденсаторов; распределение зарядов и напряжений, определение эквивалентной емкости. Энергия электрического поля.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

6

Практические занятия

Расчет цепи со смешанным соединением конденсаторов

Определение эквивалентной емкости и заряда цепи.

Расчет напряжений каждого конденсатора и энергии электрического поля всех конденсаторов.        

2

2

2

Тема 2.2Магнитное поле

Содержание учебного материала

3

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Магнитное поле. Линии магнитной индукции. Магнитное поле постоянного магнита, прямолинейного провода с током, цилиндрической катушки с током.Электромагниты. Правило буравчика. Характеристики магнитного поля, единицы их измерения: напряженность магнитного поля, магнитное напряжение, магнитная индукция, магнитный поток. Магнитная постоянная.

Проводник с током в магнитном поле. Правило левой руки. Закон Ампера. Работа по перемещению проводника с током.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

3

Практические занятия

Расчет магнитного поля прямолинейного провода с током, коаксиального кабеля, кольцевой и цилиндрической катушки с током.

3

Тема 2.3

Электромагнитная индукция

Содержание учебного материала

3

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Физическое явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило правой руки. Правило Ленца. Работы М. Фарадея, Д. Максвелла, Э. Ленца и Б. Якоби. Индуктивность. ЭДС самоиндукции. Явление самоиндукции. Принцип действия трансформатора. Преобразование механической энергии в электрическую (принцип работы простейшего электрогенератора). Преобразование электрической энергии в механическую (принцип работы простейшего двигателя). Преобразование тепловой энергии в электрическую в магнитогидродинамическом генераторе. Вихревые токи, способы их ограничения и использования.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

3

Практические занятия

Индуктивность. ЭДС самоиндукции. Явление самоиндукции

3

Тема 2.4

Электротехнические материалы.

Магнитные цепи

Содержание учебного материала

3

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.4,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Электротехнические материалы и их свойства. Намагничивание ферромагнитных материалов, магнитный гистерезис, основная кривая намагничивания. Ферромагнитные материалы в переменных магнитных полях. Циклическое перемагничивание. Классификация магнитных материалов, их свойства, область применения. Магнитные цепи: определение, разновидности магнитных цепей. Неразветвленные цепи: прямая и обратная задачи, их решение. Разветвленные магнитные цепи и метод их расчета.

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовка к  лабораторным работам № 1- 4; оформление отчетов и подготовка к их защите;

1

Контрольная работа 1 семестр

2

Консультация

1

Раздел 3 Электрические цепи переменного тока

Тема 3.1 Основные

понятия о переменном токе

Содержание учебного материала

3

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Понятие о переменном токе. Характеристики переменных величин: мгновенное и амплитудное значение, период, частота, фаза, начальная фаза, сдвиг фаз, противофаза. Единицы их измерения. Получение синусоидальной ЭДС. Устройство простейшего генератора переменного тока. Уравнение синусоидальных величин. Графическое изображение, сложение и вычитание синусоидальных величин. Действующее и среднее значения переменных величин.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

4

Практические занятия

мгновенное и амплитудное значение, период, частота, фаза, начальная фаза, сдвиг фаз, противофаза.

4

Тема 3.2. Элементы и параметры

электрических цепей переменного тока

Содержание учебного материала

2

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Элементы цепей переменного тока: резисторы, катушки индуктивности,

 конденсаторы. Параметры цепей переменного тока: сопротивление, индуктивность, емкость. Цепь переменного тока с активным сопротивлением: уравнения и графики тока и напряжения, векторная диаграмма; понятие об активной мощности, график и единицы ее измерения. Цепь переменного тока с емкостью: уравнения и графики тока, напряжения. Векторная диаграмма. Емкостное сопротивление. Емкостная реактивная мощность. Цепь переменного тока с индуктивностью: уравнения и графики электрического тока, ЭДС самоиндукции, напряжения. Индуктивное сопротивление, индуктивная реактивная мощность и единицы ее измерения. Расчет простейших цепей переменного тока аналитическим методом.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

4

Практические занятия

Вычисление характеристик переменного тока.

4

Тема 3.3

Неразветвленные цепи переменного тока

Содержание учебного материала

4

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.4,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10.

Цепи переменного тока с реальной катушкой индуктивности (r, L) и реальным конденсатором (r, С): векторная диаграмма тока и напряжений, треугольники напряжений, сопротивлений, мощностей. Полное сопротивление. Цепь переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью при различных соотношениях реактивных сопротивлений. Расчет неразветвленных цепей переменного тока с одним источником питания аналитическим методом. Последовательный колебательный контур.Собственные колебания контура. Резонанс напряжений: условие возникновения, способы настройки цепи в резонанс, величина тока, перенапряжение, мощность в цепи.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

10

Лабораторная работа №5 Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью

Ознакомление со схемой неразветвленной цепи переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью; определение параметров цепи; построение треугольников сопротивлений и мощностей.

Лабораторная работа №6 Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением и емкостью

Ознакомление со схемой неразветвленной цепи переменного тока с активным сопротивлением и емкостью; определение параметров цепи; построение треугольников сопротивлений и мощностей.

Лабораторная работа № 7 Резонанс напряжений

Ознакомление со схемой неразветвленной цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Определение соотношений между сопротивлениями отдельных участков и падениями напряжения на них, между активной и реактивной мощностями.

Практические занятия

Расчет неразветвленных цепей переменного тока

Расчет неразветвленных цепей переменного тока с одним источником питания; определение параметров цепи.

2

2

2

2

2

Тема 3.4

Разветвленные цепи переменного тока

Содержание учебного материала

6

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.4,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Активная и реактивная составляющие тока, проводимости, мощности в разветвленных цепях. Векторная диаграмма. Цепи с параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора при различных соотношениях реактивных проводимостей. Расчет разветвленных цепей с активным и реактивным сопротивлением, с двумя узлами, с одним источником питания методом проводимостей. Параллельный колебательный контур. Резонанс токов: векторная диаграмма, резонансная частота, частотные характеристики. Особенности резонанса токов в колебательном контуре. Активная, реактивная и полная энергии в цепях переменного тока.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

6

Практические занятия

Расчет разветвленных цепей переменного тока

Расчет разветвленных цепей методом проводимостей: определение параметров цепи.

3

3

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовка к  лабораторным работам и практическому занятию; оформление отчетов и подготовка к их защите

1

Контрольная работа 2 семестр

2

Тема 3.5  

Символический метод расчета

цепей синусоидального тока с применением комплексных чисел

Содержание учебного материала

2

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Изображение тока, напряжения, сопротивлений, проводимостей и мощности. Теорема Эйлера. Расчет цепей синусоидального тока в символической форме по аналогии с цепями постоянного тока; законы Ома и Кирхгофа в символической форме. Расчет цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединением сопротивлений символическим методом.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

4

Практические занятия

Расчет цепей переменного тока символическим методом

Определение параметров цепи переменного тока со смешанным соединением сопротивлений с помощью комплексных чисел.

2

2

Тема 3.6 Трехфазные цепи и их расчет

Содержание учебного материала

4

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.4,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Симметричная трехфазная система ЭДС, токов, напряжений. Устройство трехфазного генератора, получение трехфазных ЭДС. Соединение обмоток трехфазного генератора «звездой» и «треугольником»; основные понятия и определения; фазные и линейные напряжения, их  соотношения; векторные диаграммы, ток в замкнутом контуре обмоток. Соединение приемников энергии «звездой». Фазные и линейные напряжения, их соотношения при симметричной и несимметричной нагрузках. Мощность трехфазной цепи при симметричном и несимметричном режимах. Обрыв нулевого провода.

Обрыв фазы при обрыве нулевого провода и его наличии. Короткое замыкание фазы при обрыве и наличии нулевого провода. Соединение приемников энергии «треугольником». Фазные и линейные напряжения и токи при симметричном и несимметричном режимах работы; векторная диаграмма токов и напряжений. Мощность трехфазной цепи при симметричном и несимметричном режимах. Обрыв фазы присоединение приемников энергии «треугольником»;

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

6

Практические занятия

Выполнение расчета трехфазной цепи при симметричной нагрузке: определение параметров цепи.

Схемы электрических соединений. Виды электрических схем.

3

3

Тема 3.7

Электрические цепи с несинусоидальными периодическими напряжениями и

токами

Содержание учебного материала

2

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.4,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Причины возникновения несинусоидальных напряжений и токов. Аналитическое выражение несинусоидальной периодической величины в форме тригонометрического ряда. Теорема Фурье. Основная и высшая гармоники. Сопротивления, токи и напряжения в цепях с несинусоидальными токами. Действующие значения несинусоидального периодического тока и напряжения. Мощность цепи при несинусоидальном токе. Расчет линейных электрических цепей при несинусоидальном периодическом напряжении на входе. Высшие гармоники в трехфазных цепях при соединении обмоток генератора и приемников энергии «звездой» и «треугольником».

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

2

Практические занятия

Расчет линейных электрических цепей при несинусоидальном периодическом напряжении на входе.

2

Тема 3.8 Нелинейные электрические цепи переменного тока

Содержание учебного материала

2

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Общая характеристика нелинейных цепей и нелинейных элементов переменного тока. Токи в цепях с вентилями. Идеализированная катушка с ферромагнитным сердечником: магнитный поток, построение кривой намагничивающего тока.  Влияние магнитного гистерезиса и вихревых токов на ток в катушке с ферромагнитным сердечником.

Раздел 4 Электрические измерения и переходные процессы в электрических цепях

Тема 4.1 Методы измерения.  

Электроизмерительные  приборы

Содержание учебного материала

2

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Методы измерения электрических, неэлектрических и магнитных величин. Классы точности приборов. Электроизмерительные приборы. Оценка точности результатов измерений. Схемы включения приборов для измерения тока, напряжения, энергии, частоты, сопротивления изоляции, мощности. Правила поверки приборов: амперметра, вольтметра, индукционного счетчика.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

6

Практические занятия

Измерение электрических величин.

Измерение неэлектрических и магнитных величин.    

3

3

Тема 4.2 Переходные процессы в

электрических цепях постоянного и переменного токатока

Содержание учебного материала

2

ПК 1.1–1.3,

ПК 2.1–2.3,

ПК 3.2–3.3,

ПК 4.1, ПК 4.2

ОК1–ОК10

Условия возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Включение катушки индуктивности на постоянное напряжение. Отключение катушки индуктивности от источника постоянного напряжения. Включение конденсатора на постоянное напряжение. Разрядка конденсатора на активное сопротивление. Включение катушки индуктивности на синусоидальное напряжение: уравнение тока, составляющие тока, его график. Включение цепи с емкостью и сопротивлением на синусоидальное напряжение: уравнение тока, напряжений, графики переходного процесса.

В том числе,  практических занятий и лабораторных работ

2

Практические занятия

Практическое значение переходных процессов в цепи с катушкой индуктивности.

2

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовка к  лабораторным работам и практическому занятию; оформление отчетов и подготовка к их защите

1

Промежуточная аттестация

12

Всего:

162

Результаты обучения

Критерии оценки

Методы оценки

Знания

-основ теории электрических и                магнитных полей;                                                      -методов расчета цепей постоянного, переменного однофазного и трехфазного токов;                                                                                                                        -методов измерения электрических, неэлектрических и магнитных величин;                                                                                                                                    -схем включения приборов для измерения тока, напряжения, энергии, частоты, сопротивления изоляции, мощности;                                                                  

-классификацию электротехнических материалов, их свойства, область

применения

Демонстрация знаний

основных законов по теорииэлектрических и магнитных

полей  

Демонстрация знаний методов расчета цепей постоянного, переменного однофазного и трехфазного токов

Демонстрация знаний по

схемам включения приборов для измерения тока, напряжения, энергии, частоты, сопротивления изоляции, мощности

Экспертная оценка

результатов деятельности обучающихся при                                                     - выполнении и защите

лабораторных работ и практических занятий;                                                                   - выполнении домашних работ;                                             - выполнении тестирования;                                                  - выполнении проверочных работ.

- проведении промежуточной аттестации

Умения

- выполнять расчеты электрических цепей;

- выбирать электротехнические материалы на основе анализа их свойств для конкретного применения;

- пользоваться приборами и снимать их показания;

- выполнять измерения параметров цепей постоянного и переменного токов

Демонстрация умений

выполнять расчеты электрических цепей

Демонстрация умений выбирать электротехнические материалы на основе анализа их свойств

Демонстрация умений пользоваться приборами и выполнять измерения параметров цепей постоянного и переменного токов

Экспертная оценка

результатов деятельности обучающихся при                                                     - выполнении и защите лабораторных работ и практических занятий;                                                                   - выполнении домашних работ;                                             - выполнении тестирования;                                                  - выполнении проверочных работ.

- проведении промежуточной аттестации