ФБОУ ВПО
«Новосибирская государственная академия водного транспорта»
Шифр дисциплины: С3.Б.8
Судовая электроника и
силовая преобразовательная техника
Рабочая программа по специальности 180407
«Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»
Новосибирск 2013
Рабочая программа составлена старшим преподавателем Л.А. Антипьевой и доцентом М.Н. Романовым на основании Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры «Электрооборудования и автоматики» НГАВТ.
« 16 » 09 2013г.
Зав. кафедрой ЭОиА ______________________Б.В.Палагушкин
Рабочая программа одобрена советом электромеханического факультета
« 23 » 09 2013г.
Председатель совета ЭМФ __________________ А. В. Жаров
Рабочая программа одобрена советом электромеханического факультета
«_______»______________ 20___г.
Председатель совета ЭМФ __________________ А. В. Жаров
Рабочая программа одобрена советом электромеханического факультета
«_______»______________ 20___г.
Председатель совета ЭМФ __________________ А. В. Жаров
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Курс «Судовая электроника и силовая преобразовательная техника» базируется на дисциплинах математического и естественнонаучного цикла (математика, физика) и дисциплинах профессионального цикла (теоретические основы электротехники).
2 Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к базовому компоненту Профессионального цикла ФГОС ВПО
3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
3.1 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО):
Общекультурные компетенции (ОК):
ОК-4
|
умение быть гибким, способным адаптироваться к изменяющимся ситуациям, способностью оперативно принимать решения, в том числе в экстремальных ситуациях
|
ОК-5
|
готовностью полагаться на субъективные оценки, идти на умеренный риск
|
ОК-19
|
умение работать с информацией из различных источников
|
Профессиональные компетенции (ПК):
ПК-2
|
способностью и готовностью к самостоятельному обучению в новых условиях производственной деятельности с умением установления приоритетов для достижения цели в разумное время
|
ПК-7
|
способностью и готовностью осуществлять безопасное техническое использование, техническое обслуживание судового электрооборудования и средств автоматики в соответствии с требованиями международных и национальных нормативно-технических документов
|
ПК-9
|
способностью и готовностью осуществлять выбор электрооборудования и элементов систем автоматики для замены в процессе эксплуатации судового оборудования
|
ПК-15
|
способностью применять базовые знания фундаментальных и профессиональных дисциплин, проводить технико-экономический анализ, обосновывать принимаемые решения по использованию судового электрооборудования и средств автоматики, решать на их основе практические задачи профессиональной деятельности
|
ПК-23
|
способен разработать проекты объектов профессиональной деятельности с учетом физико-техническких, механико-технологических, эстетических, эргономических, экологических и экономических требований
|
ПК-25
|
способностью определять производственную программу по техническому обслуживанию, ремонту и другим услугам при эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматики в соответствии с существующими требованиями
|
3.2 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций (в соответствии с разделом Кодекса ПДМНВ А III – 7 Специфика минимальных требований к компетенции судовых электриков):
Компетентность
|
Знания, понимание и профессионализм
|
Функция: Электрические, электронные установки и системы управления на вспомогательном уровне
|
КМК-108 Использование ручного инструмента, электрического и электронного измерительного оборудования для обнаружения неисправностей, технического обслуживания и ремонта
|
Основы знаний:
Конструкции и рабочих характеристик судовых систем и оборудования постоянного и переменного тока.
Использование измерительных инструментов, механических и ручных инструментов систем управления.
|
Функция: Техническое обслуживание и ремонт на вспомогательном уровне
|
КМК-110 Способствовать судовому техническому обслуживанию и ремонту электрических систем и механизмов на судне
|
Процедуры безопасности и чрезвычайные ситуации:
Основы знаний электрических схем и отключение оборудования и связанных с ним систем, необходимое до того, как персоналу будет разрешено работать на такой установке или оборудовании.
Электрическое и электронное оборудование в воспламеняющейся среде.
|
(в соответствии с разделом Кодекса ПДМНВ А III – 6 Специфика минимальных требований к компетенции судовых электромехаников):
Компетентность
|
Знания, понимание и профессионализм
|
Функция: Электрические, электронные установки и системы управления на уровне эксплуатации
|
Контроль работы электрических, электронных установок и систем управления
|
Знание:
Основ электронной аппаратуры и высоковольтной электронной аппаратуры
|
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
основные аналоговые и цифровые элементы электронных схем, их устройство, характеристики и параметры;
типовые узлы на аналоговых и цифровых схемах;
цифровую логику, ее состав, характеристики, основные узлы;
силовые статические преобразователи, их характеристики и область использования.
Уметь:
пользоваться нормативной документацией, соблюдать действующие правила, нормы и стандарты;
осуществлять техническую эксплуатацию судовой автоматизированной электроэнергетической системы и электроприводов судовых механизмов.
Владеть:
методами теоретического и экспериментального исследования;
методами расчёта электротехнических и электронных устройств с использованием пакета прикладных программ.
4 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоемкость учебной дисциплины составляет: 8 зачетных единиц.
Вид учебной работы
|
Очное обучение
|
Заочное обучение
|
Всего часов
|
Семестры
|
4
|
5
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
288
|
144
|
144
|
Подготовка не ведется
|
Аудиторные занятия
|
150
|
78
|
72
|
Лекции
|
88
|
52
|
36
|
Практические занятия (ПЗ)
|
18
|
|
18
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
44
|
26
|
18
|
Самостоятельная работа
|
66
|
30
|
36
|
Изучение литературы теоретического курса
|
41
|
30
|
11
|
Курсовой проект (работа)
|
25
|
|
25
|
Расчетно-графические работы
|
|
|
|
Вид аттестации
|
экзамен
|
экзамен
|
экзамен,
к.раб.
|
Подготовка к экзамену
|
72
|
36
|
36
|
5 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1 Разделы, темы дисциплины и виды занятий
Раздел и тема дисциплины
|
Лекции
|
ПЗ
|
ЛР
|
СР
|
4 семестр(практические занятия в 5 семестре)
|
Раздел1:Электронные элементы
|
Тема 1.1 Пассивные элементы электроники
|
2
|
|
|
1
|
Тема 1.2 Электровакуумные приборы
|
2
|
|
|
1
|
Тема 1.3 Газоразрядные приборы
|
2
|
|
|
1
|
Раздел 2 Полупроводниковые приборы
|
Тема 2.1 Полупроводниковые диоды
|
2
|
|
|
1
|
Тема 2.2 Биполярные транзисторы
|
2
|
|
4
|
2
|
Тема 2.3 Униполярные транзисторы
|
2
|
|
|
1
|
Раздел 3 Электронные усилители
|
Тема 3.1 Усилители периодических сигналов
|
4
|
8
|
4
|
2
|
Тема 3.2 Усилители постоянного тока
|
4
|
|
4
|
2
|
Тема 3.3 Операционные усилители
|
2
|
4
|
|
2
|
Тема 3.4 Активные фильтры
|
2
|
|
|
1
|
Раздел 4 Электронные генераторы
|
Тема 4.1 Генераторы гармонических колебаний
|
2
|
|
|
2
|
Тема 4.2 Релаксационные генераторы
|
4
|
|
4
|
1
|
Раздел 5 Импульсная и цифровая техника
|
Тема 5.1 Ключевые схемы
|
2
|
|
|
2
|
Тема 5.2 Основные логические функции и звенья
|
2
|
|
6
|
2
|
Тема 5.3 Элементы цифровых устройств
|
4
|
|
|
1
|
Тема 5.4 Основы вычислительной электроники
|
2
|
|
|
2
|
Раздел 6 Преобразователи сигналов
|
Тема 6.1 Формирователи сигналов
|
2
|
|
|
1
|
Тема 6.2 Преобразователи частоты
|
2
|
|
|
1
|
Тема 6.3 Преобразователи аналоговых сигналов
|
2
|
|
|
1
|
Раздел 7 Источники питания
|
Тема 7.1 Однофазные выпрямители
|
2
|
|
4
|
1
|
Тема 7.2 Трехфазные выпрямители
|
2
|
4
|
|
1
|
Тема 7.3 Сглаживающие фильтры, стабилизаторы
|
2
|
2
|
|
1
|
5 семестр
|
Раздел 8 Управляемые выпрямители
|
Тема 8.1 Однофазная однополупериодная схема выпрямления
|
4
|
|
2
|
|
Тема 8.2 Однофазная двухполупериодная схема выпрямления
|
2
|
|
2
|
1
|
Тема 8.3 Однофазная мостовая схема выпрямления
|
4
|
|
2
|
1
|
Тема 8.4 Трехфазная нулевая схема выпрямления
|
2
|
|
4
|
1
|
Тема 8.5 Трехфазная мостовая схема выпрямления
|
4
|
|
4
|
1
|
Раздел 9 Преобразователи тока, напряжения, частоты
|
Тема 9.1. Инверторы: классификация, область применения.
|
2
|
|
|
1
|
Тема 9.2. Инверторы, ведомые сетью.
|
4
|
|
4
|
|
Тема 9.3. Автономные инверторы: классификация, искусственная коммутация.
|
4
|
|
|
1
|
Тема 9.4. Автономные инверторы тока.
|
2
|
|
|
1
|
Тема 9.5. Автономные инверторы напряжения.
|
2
|
|
|
1
|
Тема 9.6. Преобразователи частоты с непосредственной связью.
|
2
|
|
|
1
|
Тема 9.7. Двухзвенные преобразователи частоты.
|
2
|
|
|
1
|
Раздел 10 Методы технической эксплуатации силовых полупроводниковых преобразователей
|
Тема 10.1. Методы диагностики силовых преобразователей
|
2
|
|
|
1
|
5.2 Содержание разделов и тем дисциплины
ЧЕТВЕРТЫЙ СЕМЕСТР
Раздел 1 Электронные элементы
Тема 1.1 Пассивные элементы электроники [3,5]
Резисторы в электронных устройствах, параметры. Конденсаторы: конструкция, виды, параметры. Индуктивные элементы: конструкция, параметры. ВЧ ферромагнетики.
.
Тема 1.2 Электровакуумные приборы [3,6,8]
Принцип действия и устройство электровакуумных приборов. Вакуумный триод: устройство, характеристики, параметры. Вакуумный люминисцентный индикатор.
Тема 1.3 Газоразрядные приборы [6,8]
Устройство газоразрядных приборов. Неоновые и подобные приборы индикации: характеристики, применение. Газоразрядные стабилитроны. Тиратроны и их применение.
Раздел 2 Полупроводниковые приборы
Тема 2.1 Полупроводниковые диоды [3,5,8]
Конструкция полупроводникового диода, технология. Вольтамперная характеристика диода, параметры. Выпрямительные и универсальные диоды.
Тема 2.2 Биполярные транзисторы [3,6]
Структура переходов и принцип действия биполярного транзистора. Основные зависимости. Схема включения транзистора. Характеристики транзисторов для схем ОБ и ОЭ. Физическая схема замещения. Параметры. Система h – параметров транзистора как четырехполюсника.
Тема 2.3 Униполярные транзисторы. [5,6,8]
Конструкция и принцип действия униполярных транзисторов с p-n – переходом, характеристики, параметры. Униполярные транзисторы с изолированным затвором. Принцип действия, технология, характеристики и параметры. Схемы включения униполярных транзисторов.
Раздел 3 Электронные усилители.
Тема 3.1 Усилители периодических сигналов. [3,6,8]
Общие принципы построения усилительных схем. Классификация усилителей. Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером. Режим работы усилительного каскада. Выбор рабочей точки. Температурная стабилизация. Широкополосный усилитель.
Избирательный усилитель. Однотактный и двухтактный усилители мощности. Особенности построения оконечных каскадов с трансформатором и бестрансформаторных.
Тема 3.2 Усилители постоянного тока. [3,5,8]
Особенности построения усилителей постоянного тока. Частотная характеристика. Дрейф нуля. Способы устранения дрейфа нуля. Балансный каскад. Дифференциальное управление балансными каскадами. Построение УПТ по структуре модулятор – демодулятор.
Тема 3.3 Операционные усилители. [5,6]
Особенности операционных усилителей. Параметры ОУ. Операционные интегральные усилители, область применения. Реализация типовых звеньев с применением ОУ.
Тема 3.4. Активные фильтры [3,8]
Общие принципы построения активных фильтров. Фильтры нижних частот. Фильтры верхних частот. Полосовые фильтры.
Раздел 4 Электронные генераторы
Тема 4.1 Генераторы гармонических колебаний. [5,6,8]
Общие понятия о генераторах. Классификация генераторов и их назначение. Процессы установления и стабилизации амплитуды, частоты и формы сигнала. Кварцевые генераторы.
Тема 4.2 Релаксационные генераторы [5,8]
Генераторы прямоугольных импульсов на транзисторах и операционных усилителях. Мультивибраторы и блокинг-генераторы. Схемы, принцип действия, основы расчета.
Раздел 5 Импульсная и цифровая техника.
Тема 5.1 Ключевые схемы [5,6]
Параметры и формы импульсных сигналов. Электронные ключи и формирователи импульсных сигналов, схемы и характеристики. Ограничители сигналов.
Тема 5.2 Основные логические функции и звенья [5,8]
Основные логические функции и звенья. Комбинационные схемы. Преобразователи кодов (дешифраторы). Реализация основных логических функций в ИМС. Типы интегральной логики ТТЛ, ТТЛШ, МДП, КМДП и др.
Тема 5.3 Элементы цифровых устройств [5,6,8]
Последовательностные элементы в интегральном исполнении. Триггеры и регистры. Двоичные и десятичные счетчики. Структурные и принципиальные схемы
Тема 5.4 Основы вычислительной электроники [6,8]
Основные электронные элементы вычислительных устройств. Процессор. Типы запоминающих устройств. Особенности технологии. Однократно программируемые ПЗУ. Запоминающие устройства ЛИПЗМОП-технологии.
Раздел 6 Преобразователи сигналов
Тема 6.1 Формирователи сигналов [5,6,8]
Амплитудные формирователи. Пиковые детекторы с использованием транзисторов. Устройства дифференцирования и интегрирования сигналов. Область применения.
Тема 6.2 Преобразователи частоты [5,8]
Задачи преобразования частоты. Методы преобразования и виды преобразователей. Цифровые преобразователи частоты.
Тема 6.3 Преобразователи аналоговых сигналов [3,6]
Практическая потребность в применении аналоговых преобразователей. Линейные и нелинейные преобразователи с применением ОУ. Динамические звенья.
Раздел 7 Источники питания
Тема 7.1 Однофазные выпрямители [3,8]
Однополупериодная схема выпрямления. Анализ качества выпрямленного напряжения. Методы гармонического анализа. Однофазные двухполупериодные выпрямители. Мостовая схема. Сравнение схем однофазных выпрямителей.
Тема 7.2 Трехфазные выпрямители [3,8]
Однополупериодная схема трехфазного выпрямителя. Мостовая схема трехфазного выпрямителя. Анализ работы схем трехфазных выпрямителей.
Тема 7.3 Сглаживающие фильтры, стабилизаторы [5,6,8]
Сглаживающие фильтры. Виды и анализ работы пассивных сглаживающих фильтров. Параметрический стабилизатор напряжения. Пример расчета. Компенсационные стабилизаторы напряжения. Анализ типовой схемы.
ПЯТЫЙ СЕМЕСТР
Раздел 8 Управляемые выпрямители [6]
Тема 8.1 Однофазная однополупериодная схема выпрямления.
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах. Вынужденное намагничивание трансформатора.
Тема 8.2 Однофазная двухполупериодная схема выпрямления. [6]
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах. Вынужденное намагничивание трансформатора.
Тема 8.3 Однофазная мостовая схема выпрямления. [6]
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.
Тема 8.4. Трёхфазная нулевая схема выпрямления. [6,7]
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.
Тема 8.5. Трёхфазная мостовая схема выпрямления [6,7]
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.
Раздел 9. Преобразователи тока, напряжения, частоты [6,7]
Тема 9.1. Инверторы: классификация, область применения.
Инвертры, ведомые сетью. Автономные инверторы. Область применения инверторов.
Тема 9.2. Инверторы, ведомые сетью. [6,7]
Однофазная однополупериодная схема инвертирования, однофазная двухполупериодная схема выпрямления, однофазная мостовая схема, трехфазная нулевая схема и трехфазная мостовая схемы инвертирования: основные соотношения, эпюры напряжения и тока в нагрузке.
Тема 9.3. Автономные инверторы: классификация, искусственная коммутация [6,7]
Классификация автономных инверторов: автономные инверторы тока, напряжения. Процессы коммутации в автономных инверторах. Цепи искусственной коммутации.
Тема 9.4. Автономные инверторы тока [6]
Основные соотношения. Эпюры напряжения и тока в нагрузки при различных видах нагрузки.
Тема 9.5. Автономные инверторы напряжения[6,7]
Основные соотношения. Эпюры напряжения и тока в нагрузки при различных видах нагрузки.
Тема 9.6. Преобразователи частоты с непосредственной связью. [6,7]
Преобразователи частоты: основное отличие от инверторов. Схемы силовых цепей преобразователей частоты с непосредственной связью. Эпюры напряжения и тока в преобразователях частоты.
Тема 9.7. Двухзвенные преобразователи частоты [6,7]
Двухзвенные преобразователи частоты. Преобразователи частоты тока и напряжения. Область применения.
Раздел 10. Эксплуатация силовых полупроводниковых преобразователей.
Тема 10.1. Методы диагностики силовых преобразователей [7]
Методы определения неисправностей в силовых цепях преобразователей.
5.3 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи
№ в УП
|
Наименование обеспечиваемых дисциплин
|
№№ разделов дисциплины (из табл. 5.1), необходимых для изучения обеспечиваемой дисциплины
|
С.3.Б.9
|
Судовые информационно-измерительные системы
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
|
|
C3.Б.10
|
Судовые электроприводы
|
5
|
6
|
8
|
9
|
|
|
|
|
С3.Б.15
|
Основы технической эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматики
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
6 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ раздела (темы) дисциплины
|
Наименование лабораторных работ
|
Тема 2.2 Биполярные транзисторы
|
Исследование биполярных транзистров [1,5,6]
|
Тема 3.1Усилители периодических сигналов
|
Исследование широкополосного усилителя. [1,3,6]
|
Тема 3.2 Усилители постоянного тока
|
Исследование операционного усилителя в интегральном исполнении [1,4]
|
Тема 4.2 Релаксационные генераторы
|
Исследование мультивибратора на транзисторах. [1,6]
|
Тема 5.2 Основные логические функции и звенья
|
Исследование элементов цифровых устройств в интегральном исполнении [1,4]
|
Тема 7.1 Однофазные выпрямители
|
Исследование однофазных выпрямителей [1,6]
|
Тема 8.1 Однофазная однополупериодная схема выпрямления
|
Исследование однофазных управляемых схем выпрямления [4]
|
Тема 8.2 Однофазная двухполупериодная схема выпрямления
|
Тема 8.3 Однофазная мостовая схема выпрямления
|
Тема 8.4 Трехфазная нулевая схема выпрямления
|
Исследование трехфазной нулевой схемы выпрямления.[4]
|
Тема 8.5 Трехфазная мостовая схема выпрямления
|
Исследование трехфазной мостовой схемы выпрямления [4]
|
Тема 9.2 Инверторы, ведомые сетью
|
Исследование трехфазного инвертора с нулевой схемой инвертирования. [4]
|
7 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
№ темы дисциплины
|
Наименование практических занятий
|
Тема 2.2 Трехфазные выпрямители
|
Анализ работы схем трехфазных выпрямителей. Расчет основных параметров диодов для схем с нулевым выводом и мостовой.[2]
|
Тема 2.3 Управляемые выпрямители
|
Анализ работы и расчет внешней характеристики трехфазного управляемого выпрямителя [2]
|
Тема 3.1 Усилители периодических сигналов
|
Расчет основных элементов широкополосного усилителя [6]
|
Тема 3.1 Усилители периодических сигналов
|
Расчет основных элементов усилителей мощности [3 ]
|
Тема 3.3 Операционные усилители
|
Анализ схем на основе операционных усилителей [5]
|
Тема 3.4 Стабилизаторы напряжения
|
Расчет стабилизаторов напряжения [6]
|
Тема 4.1 Ключевые схемы
|
Расчет схем, работающих в ключевом режиме [4]
|
Тема 4.2 Релаксационные генераторы
|
Анализ работы блокинг-генератора. [6]
|
Тема 5.2 Логические ИС
|
Построение комбинационных логических схем по заданной функции.[5,7]
|
8 КУРСОВАЯ РАБОТА
№ раздела
(темы) дисциплины
|
Работы, выполняемые по курсовому проектированию
|
Тема 3.2 Усилители постоянного тока
|
Расчёт транзисторного усилителя постоянного тока. Выбор элементов схемы усилителя. Расчёт корректирующих цепей и стабилизаторов транзисторного усилителя. [2]
| |
