Мета та задачі дисципліни, її місце в навчальному процесі

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЕЛЕКТРОНІКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ

ТЕХНІКИ

Кривенко В.І., Суботіна В.К., Пальчик О.П.

 

 

Методичні рекомендації

Та

Індивідуальні завдання

до виконання розрахунково-графічних завдань

з дисципліни

Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка

для студентів денної форми навчання

І рівня вищої освіти ступеня «Бакалавр»

напрямів «Автомобільний транспорт»,

«Машинобудування».

 

 

 

КИЇВ НТУ 2015

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЕЛЕКТРОНІКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

Кривенко В.І., Суботіна В.К., Пальчик О.П.

 

Методичні рекомендації

Та

Індивідуальні завдання

до виконання розрахунково-графічних завдань

з дисципліни

Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка

для студентів денної форми навчання

І рівня вищої освіти ступеня «Бакалавр»

напрямів «Автомобільний транспорт»,

«Машинобудування».

 

"ЗАТВЕРДЖЕНО"

на засіданні науково–методичної Ради Національного транспортного університету

Протокол № _____від ___________ 2015.

 

Перший проректор, професор

 

_______________ М.О. БІЛЯКОВИЧ

КИЇВ НТУ 2015

Методичні рекомендації та індивідуальні завдання до виконання розрахунково-графічних завдань з дисципліни «Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка» для студентів денної форми навчання І рівня вищої освіти ступеня «Бакалавр» напрямів «Автомобільний транспорт», «Машинобудування». Укладачі: к.т.н., доцент Кривенко В.І., старший викладач Суботіна В.К., асистент Пальчик О.П. – К.: Вид-во Національного транспортного університету, 2015. – 142 с.

 

 

Методичні рекомендації укладено відповідно до програми курсу дисципліни «Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка» для студентів денної форми навчання, напрямів «Автомобільний транспорт», «Машинобудування». В них подані матеріали, які сприяють успішному проходженню модульних контролів і, зокрема, включають витяг із робочої програми з переліком тем, що вивчаються за модулями, питання для самоконтролю і контролю за модулями, варіанти розрахунково-графічних завдань, а також необхідний теоретичний матеріал і методичні вказівки до їх виконання. Підготовка до модульних контролів підтримує і систематизує засвоєння теоретичних знань та набуття практичних навичок у студентів неелектричних спеціальностей в опануванні зазначеної дисципліни.

 

Зміст

 

ВСТУП.. 5

Зміст курсу.. 7

Перший семестр викладання дисципліни (5-й навчальний семестр) 7

Другий семестр викладання дисципліни (6-й навчальний семестр) 9

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.. 11

Розрахунково-графічні РОБОТИ.. 12

Загальні положення. 12

Теоретичний матеріал до розрахунково-графічної роботи № 1. 14

1. Розрахунок простих кіл електричного струму. 14

2. Розрахунок складних кіл електричного струму (більш докладно теоретичний матеріал викладено в [5, Ч. 1]). 18

2.1. Закони Кірхгофа. 18

2.2. Метод суперпозиції 19

2.3. Метод безпосереднього використання законів Кірхгофа. 19

2.5. Метод контурних струмів. 20

2.5. Метод вузлових напруг. 22

2.6. Метод еквівалентного генератора. 26

2.7. Особливості розрахунку кіл змінного струму. 28

3. Аналіз електричного стану трифазного кола. 39

Питання для самоперевірки до розділу «Електротехніка». 58

Варіанти завдань для розрахунково-графічної роботи № 1. 61

Завдання № 1. Тема: Лінійні кола постійного струму. 61

Завдання № 2. Тема: Електричні кола однофазного синусоїдального струму. 66

Завдання № 3. Тема: Трифазні кола. 70

Теоретичний матеріал до розрахунково-графічної роботи № 2 [5, Ч. 2]. 72

1. Розрахунок схем спрямовувачів. 72

2. Розрахунок схем транзисторних підсилювачів. 79

Питання для самоперевірки до розділу «Електроніка». 92

Варіанти завдань для розрахунково-графічної роботи № 2. 99

Завдання № 1. Тема: Спрямовувачі. 99

Завдання № 2. Тема: Транзисторні підсилювачі напруг. 99

Завдання № 3. Тема: Транзисторні підсилювачі потужності. 100

Теоретичний матеріал до розрахунково-графічної роботи № 3. 102

Завдання для розрахунково-графічної роботи № 2. 116

Теоретичний матеріал до розрахунково-графічної роботи № 4. 120

Завдання для розрахунково-графічної роботи № 4. 135

ПЕРЕЛІК ПИТАНЬ, ЩО ВИНЕСЕНІ НА ЗАЛІК.. 136

ПЕРЕЛІК ПИТАНЬ, ЩО ВИНЕСЕНІ НА екзамен.. 139

 

 

ВСТУП

В умовах виробництва інженери-технологи та інженери-конструктори повинні вміти кваліфіковано використовувати сучасні засоби автоматизації, в яких дедалі більше використовується електротехнічні та електронні пристрої, а також як замовники приймати участь в проектуванні і розробці автоматизованих установок із застосуванням електротехнічного та електронного обладнання.

Рішення цих питань потребує від інженера знань принципів дії та особливостей функціонування типових електротехнічних та електронних елементів і пристроїв, що використовуються в даній галузі техніки та виробництва. Крім того, він повинен вміти розібратись, використовуючи інструкції, описи, технічні паспорти, в роботі блоків, пристроїв та установок, що містять електричні та електронні кола, елементи і прилади, з метою їх ефективної та раціональної експлуатації.

Мета та задачі дисципліни, її місце в навчальному процесі

Виходячи з вище наведеного, метою дисципліни є теоретична і практична підготовка інженерів неелектричної спеціальності в галузі електротехніки, електроніки та електровимірювальної техніки до такого рівня, щоб вони могли вільно вибирати необхідні електротехнічні пристрої, вміти їх правильно експлуатувати і складати разом з інженерами-електриками технічні завдання на розробку електротехнічних частин автоматизованих та автоматичних пристроїв і установок для керування виробничними процесами.

Задачами дисципліни «Електротехніка і електроніка» є формування у студентів:

- знань електротехнічних законів, методів аналізу електричних та електронних кіл;

- знань принципів дії, конструкцій, властивостей, галузей використання і потенційних можливостей основних електротехнічних та електронних пристроїв і електровимірювальних приладів;

- знань електротехнічної термінології і символіки;

- вміння експериментальним способом визначити параметри і характеристики типових електротехнічних та електронних елементів та пристроїв;

- вміння використовувати паспортні дані для визначення режимів роботи обладнання;

- вміння виконувати виміри основних електротехнічних величин та деяких неелектричних величин, пов’язаних з профілем інженерної діяльності;

- практичних навичок включення електротехнічних приладів, апаратів і машин, керування ними і контролю за їх ефективною та безпечною роботою.

Для вивчення дисципліни «Електротехніка і електроніка» необхідні знання з вищої математики (диференціальне та інтегральне обчислення, матрична алгебра, функції комплексної змінної, методи обчислювальної математики), з фізики (електричні кола постійного та змінного струму, електромагнетизм, коливання, перенос електричних зарядів в вакуумі, в іонізованій плазмі і напівпровідниках, принцип дії електровакуумних, газорозрядних та напівпровідникових приладів), з обчислювальної техніки та програмування.

Зміст курсу

Перший семестр викладання дисципліни (5-й навчальний семестр)

№ теми	Зміст
	Зміст і структура дисципліни.Методика організації процесу навчання. Роль електротехніки та електроніки у розвитку комплексної автоматизації сучасних технологічних і виробничник процесів та систем керування. Розвиток електротехніки як наука. Прості кола змінного струму.Електричні схеми, елементи і схем. Закон Ома. Напруга на клемах генератора та навантаження. Енергетичні співвідношення. Електрична потужність. [1, 2, 4, 7]
	Режими роботи електричних кіл та відповідні їм точки на зовнішній характеристиці генератора. Джерело ЕРС та джерело струму. Розрахунок простих кіл постійного струму. Способи з’єднання джерел і споживачів. Закони Кірхгофа. Перетворення трикутника опорів в еквівалентну зірку. [1, 2, 4, 7]
	Розрахунок складних кіл постійного струму. Безпосереднє використання законів Кірхгофа. Метод накладання. Метод контурних струмів. Метод вузлових напруг. Метод еквівалентного генератора. Активний і пасивний двополюсник. [1, 2, 4, 7]
	Нелінійні опорив колах постійного струму. Графічний метод розрахунку простих кіл з нелінійними опорами. Перехідні процеси в електричних колах.Закони комутації. [1, 2, 4, 7]
	Змінний струм.Закони Кірхгофа для миттєвих значень. Закони Ома для елементів електричних кіл при змінному струмі. Синусоїдальний струм та його параметри. Середні та діючі значення величин, що змінюються синусоїдально. Зображення синусоїдальних величин векторами, що обертаються та векторами на комплексній площині. Зображення параметрів синусоїдального струму комплексними величинами. Повна потужність. Повний опір. [1, 2, 4, 7]
	Розрахунок кіл синусоїдального струму. Закони Ома та Кірхгофа для кіл синусоїдального струму. Кола з послідовним з’єднанням резистора, котушки індуктивності та конденсатора. Кола з послідовним з’єднанням віток. Рівняння електричного стану кола. Трикутник опорів та потужностей. Векторні діаграми. Активна, реактивна та повна провідність. Трикутник провідностей. Комплексна провідність. Коефіцієнт потужності та його техніко-економічне значення. [1, 2, 4, 7]
	Аналіз електричного стану розгалужених кіл.Коливальний контур. Частота власних і вимушених коливань. Резонанс напруг та струмів, умови їх виникнення та практичне значення. Підвищення і коефіцієнта потужності в колах синусоїдального струму. Аналіз електричного стану розгалуженого кола за допомогою комплексних чисел. [1, 2, 4, 7]
	Трифазна система ЕРСПринцип дії трифазного синхронного генератора. Трифазне коло. Уява електричних величин трифазних систем тригонометричними функціями, графіками, векторами, що обертаються, комплексними числами. Основні схеми з’єднання в трифазних колах. Розширення поняття фази. Визначення лінійних та фазних величин. Співвідношення між лінійними та фазними струмами і напругами. Потужність трифазного кола. [1, 2, 4, 7]
	Трансформатори,Призначення та область використання. Будова та принцип дії однофазного трансформатора. Коефіцієнт трансформації. Дослід холостого ходу та його призначення. Поняття про приведений трансформатор. Векторна діаграма. Схеми заміни. Дослід короткого замикання трансформатора. Параметри схеми заміни. [1, 2, 4, 7]
	Робота трансформатора при навантаженні.Втрати енергії та коефіцієнт корисної дії. Зовнішня характеристика. Трифазні трансформатори.Будова, принцип дії та область використання Поняття про групи з’єднань обмоток. Будова та принцип дії автотрансформатора. [1, 2, 4, 7]
	Асинхронні машини.Будова трифазної асинхронної машини. Збудження магнітного поля, що обертається, трифазною симетричною системою струмів. Швидкість обертання магнітного поля. Ковзання Типи роторів. Режими роботи асинхронних машин. Обертаючий момент та механічні характеристики асинхронного двигуна. Пуск і хід асинхронного двигуна. Реверсування. Робочі характеристики. Способи регулювання частоти обертання. [1, 2, 4, 7]
	Синхронні машини.Устрій та принцип дії. Типи роторів. Робота машини в режимі генератора. Робота генератора на автономне навантаження. Вмикання синхронних машини в мережу. Регулювання активної і реактивної потужності. Синхронний двигун. Пуск і хід синхронного двигуна. Кутові і механічні характеристики. Вплив струму збудження на коефіцієнт потужності. [1, 2, 4, 7]
	Машини постійного струму.Устрій та принцип дії. Колектор. Режими роботи. Реакція якоря. Керування якірним колом. Генераторний режим роботи машин постійного струму. Збудження і самозбудження. Характеристики генератора постійного струму. [1, 2, 4, 7]
	Робота машини постійного струму в режимі двигуна. Класифікація двигунів по способу збудження. Пуск, пусковий реостат. Регулювання частоти обертання. Реверсування. [7, 1, 2, 4]

Другий семестр викладання дисципліни (6-й навчальний семестр)

№ теми	Зміст
	P–n перехід та його властивості. Носії електричного струму у напівпровідниках. Власна і домішкова провідність в напівпровідниках. Типи провідності. Процеси, що відбуваються при утворені p–n переходу. P–n перехід при підведені зовнішньої напруги. [2, 3, 4, 5]
	Напівпровідниковий діод, його призначення, устрій та в/а характеристика. Вентильні властивості p-n переходу. Устрій і типи діодів. В/а характеристики різних за призначенням типів діодів. Використання діодів для спрямлення змінного струму. Складові спрямленого (пульсуючого) струму. [2, 3, 4, 5]
	Спрямовувачі і стабілізатори напруги Одно- і двопівперіодні спрямовувачі. Згладження пульсацій. Трифазні спрямовувачі. Схеми стабілізації напруги. Схеми збільшення вихідної напруги спрямовувачів. [2, 3, 4, 5]
	Використання інших властивостей p-n переходу. Використання бар’єрної ємності у варікапах. Схеми електронної настройки коливальних контурів. Використання тунельного ефекту у тунельних діодах. Тунельний діод як елемент з двома стійкими станами. [2, 3, 4, 5]
	Біполярні транзистори. Типи біполярних транзисторів та позначення. Устрій та принцип роботи. Режими роботи. Схеми включення. В/а характеристики. Транзистор як активний чотирьохполюсник. [2, 3, 4, 5]
	Уніполярні (польові, канальні) транзистори. Польові транзистори з керуючими переходами та транзистори з ізольованим затвором. Устрій та принцип роботи польових транзисторів. В/а характеристики польових транзисторів. Основні параметри польових транзисторів. [2, 3, 4, 5]
	Тиристори. Діністор, його структура та еквівалентна схема. В/а характеристика діністора. Триністори, його устрій, типи, принцип роботи та параметри. Симістори. [2, 3, 4, 5]
	Підсилювачі. Найпростіший підсилювач. Багатокаскадні підсилювачі. Класифікація підсилювачів. Основні характеристики підсилювачів. Режими роботи підсилювача. [2, 3, 4, 5]
	Підсилювачі із зворотнім зв’язком. Зворотний зв’язок у підсилювачах. Коефіцієнт підсилення з врахуванням зворотного зв’язку. Особливості роботи схеми попередніх каскадів підсилювача. Особливості роботи кінцевих каскадів підсилювача. Спеціальні види підсилювачів. [2, 3, 4, 5]
	Генератори електричних коливань. Принцип генерації електричних сигналів. Генератори синусоїдальних коливань. Генератори імпульсів складної форми. Генератори сигналів складної форми. [2, 3, 4, 5]