Методические аспекты преподавания ключевых дисциплин электроэнергетического цикла – «Электротехника», «Электроника» и «Воздушные линии электропередачи».
статья

Абгарян А.У.,

Преподаватель,

НАПТ «Новокубанский аграрно

политехнический техникум»,

Краснодарский край, р-н Новокубанский,

ст-ца Прочноокопская,

Российская Федерация

Методические аспекты преподавания ключевых дисциплин электроэнергетического цикла – «Электротехника», «Электроника» и «Воздушные линии электропередачи».

Аннотация: В статье рассматриваются методические аспекты преподавания ключевых дисциплин электроэнергетического цикла – «Электротехника», «Электроника» и «Воздушные линии электропередачи». Цель работы – предложить интегрированный подход, преодолевающий фрагментарность в восприятии материала студентами. Автор обосновывает необходимость формирования у обучающихся единой концептуальной картины: от фундаментальных законов электротехники и элементной базы электроники до их практической реализации в сложных инженерных системах, таких как ВЛ. Особое внимание уделяется педагогическим приемам, позволяющим визуализировать абстрактные понятия (например, векторные диаграммы, процессы в полупроводниковых приборах) и связать их с физическими процессами в линиях электропередачи. Предлагается структура сквозных практико-ориентированных заданий, где расчет элемента электронной схемы является частью проекта по моделированию систем релейной защиты или мониторинга параметров ВЛ. Делается вывод, что такая методика не только повышает мотивацию и глубину усвоения, но и развивает системное инженерное мышление, критически важное для будущих специалистов в области электроэнергетики.

Ключевые слова: методика преподавания, электротехника, электроника, воздушные линии электропередачи, интеграция дисциплин, инженерное мышление.

Введение

Преподавание классических технических дисциплин, таких как «Электротехника», «Электроника» и «Воздушные линии электропередачи» (ВЛ), сегодня сталкивается с вызовом. Студенты часто воспринимают их как изолированные предметы, не видя логических и практических связей. Законы Ома и Кирхгофа остаются в разделе «Электротехники», транзисторы – в «Электронике», а расчет проводов на прочность – в «ВЛ». Задача современного преподавателя – разрушить эти искусственные барьеры, показав энергосистему как единый организм, где каждый элемент взаимосвязан. Данная статья предлагает педагогическую модель, основанную на принципе сквозной интеграции, направленную на формирование целостного инженерного мировоззрения.

1. Электротехника как языковая и концептуальная основа
Курс электротехники должен быть представлен не как набор формул для решения типовых задач, а как язык для описания любых процессов в электроэнергетике. Важно сместить акцент с механических расчетов цепей на понимание физической сути явлений: что такое полная, активная и реактивная мощность, как они связаны с векторами напряжения и тока, чем обусловлены потери.

• Педагогический прием: Использование аналогий (гидравлическая модель для электрической цепи) на начальном этапе с последующим переходом к строгому математическому аппарату. Визуализация векторных диаграмм с помощью современных симуляторов (например, Matlab/Simulink, LTspice) позволяет «оживить» синусоиды и показать, как меняется баланс мощностей при изменении параметров цепи. Эти диаграммы станут впоследствии ключом к пониманию режимов работы ВЛ.

2. Электроника: от дискретного элемента к системе управления
В традиционном курсе электроники основное внимание уделяется внутреннему устройству и ВАХ диодов и транзисторов. В интегрированном подходе акцент переносится на функцию этих элементов в энергосистеме.

• Педагогический прием: Рассмотрение диода не только как выпрямительного элемента, но как основы для устройства защиты от перенапряжений (ОУПН – ограничитель перенапряжений нелинейный), используемого на ВЛ. Изучение операционного усилителя не самоцель, а путь к пониманию принципа работы датчиков тока и напряжения (трансформаторов тока и напряжения с последующей обработкой сигнала), которые являются «глазами и ушами» систем релейной защиты и автоматики для тех же ВЛ. Лабораторная работа может заключаться в сборке и настройке простейшего компаратора, имитирующего порог срабатывания защиты.

3. Воздушные линии электропередачи: интеграция знаний в физическом объекте
Курс ВЛ становится кульминацией, где применяются и синтезируются знания из предыдущих дисциплин. Здесь абстрактные векторы и формулы обретают материальную форму.

• Педагогический прием: При изучении параметров линии (активное и индуктивное сопротивление, емкостная проводимость) необходимо прямо апеллировать к понятиям из электротехники. Почему на длинной линии возникает зарядная мощность? Это прямое следствие емкостной проводимости и закона сохранения энергии. Как работают системы компенсации реактивной мощности (шунтирующие реакторы, статические тиристорные компенсаторы – СТК)? Это прикладное применение электроники (силовые тиристоры) для управления режимами, описанными в электротехнике. Проектное задание может выглядеть так: «Рассчитать параметры режима холостого хода ВЛ 110 кВ заданной длины. Спроектировать схему узла учета на подстанции с использованием трансформаторов тока/напряжения и имитацией сигнала для АСКУЭ».

4. Сквозные проекты и междисциплинарные связи
Наиболее эффективным инструментом является внедрение сквозных учебных проектов.

• Пример проекта: «Система мониторинга провисa провода ВЛ».

• Электротехника: Расчет электрических параметров участка линии, влияние температуры на сопротивление провода.
• Электроника: Разработка измерительного узла: датчик температуры (терморезистор), датчик наклона (акселерометр), аналого-цифровой преобразователь, простейшая схема передачи данных.
• ВЛ: Расчет механической части: зависимость провиса от температуры и нагрузки, выбор типа и сечения провода, условия обеспечения габарита.
  Такой проект требует не разрозненных знаний, а их гармоничного соединения, моделируя реальную инженерную деятельность.

Заключение

Предложенный интегрированный подход трансформирует процесс обучения из последовательного изучения разрозненных предметов в процесс построения единой, взаимосвязанной системы знаний. Электротехника дает фундаментальный язык, электроника – инструмент для управления и измерения, а курс ВЛ становится полигоном для комплексного применения этих знаний. Это не только повышает академическую успеваемость за счет роста мотивации и понимания практической значимости теории, но и целенаправленно формирует системное инженерное мышление. Выпускник, обученный по такой методике, видит не просто провод, изолятор или микросхему, а понимает их роль в сложном организме энергосистемы, что является главной целью современного инженерного образования.

Список литературы

1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: учебник. – М.: Высшая школа, 2022.
2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: учеб. пособие. – М.: КноРус, 2023.
3. Электрические системы и сети. Проектирование и эксплуатация: учебник / под ред. В.В. Ершевича. – М.: Инфра-Инженерия, 2021.
4. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: учебник. – М.: Юрайт, 2022.
5. Федоров Н.Н., Карташев И.В. Методика преподавания специальных технических дисциплин: интегративный подход // Высшее образование в России. – 2020. – № 8-9. – С. 142-150.
6. Китунович Ф.Г., Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы. – М.: Издательство МЭИ, 2019.
7. Полевой М.М., Кныш В.Г. Педагогические технологии в инженерном образовании: от теории к практике. – СПб.: Лань, 2021.