Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
|
Электроэнергетический институт
|
|
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой ЭТЭЭМ
____________Малышева О.А.
«____»____________2010.
|
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Теории линейных электрических цепей железнодорожной_________
телемеханики и связи»________________________________
для специальности 190402 – «Автоматика, телемеханика и связь на_ ___________
железнодорожном транспорте»________________________________
направления подготовки 190400 – «Системы обеспечения движения поездов»
Составитель старший преподаватель каф. ЭТЭЭМ Иванова М.С. ____________
Обсуждена на заседании кафедры «Электротехника, электроника и______________
________________электромеханика»______________________________
___________ протокол № _____
Одобрена на заседании МК_ИУАТ___ «___» 20__г., протокол №__
2010 г.
Выписка из Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ГОС ВПО) по направлению подготовки дипломированного специалиста по направлению 190400 «Системы обеспечения движения поездов»
СД 04
|
Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи:
Характеристики электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи; преобразование сигналов в устройствах автоматики, телемеханики и связи; параметрические цепи; анализ и синтез цепей; цепи с распределенными параметрами; частотные и временные характеристики цепей с распределенными параметрами; передаточные функции электрических цепей автоматики, телемеханики и связи; цепи со специальными частотными и временными характеристиками; электрические фильтры устройств автоматики, телемеханики и связи.
|
200
|
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ СВЯЗЬ С ДРУГИМИ
ДИСЦИПЛИНАМИ
1.1. Цель преподавания дисциплины
Дисциплина «Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи» является общеобразовательной дисциплиной, на которой базируются знания студентов по ряду таких теоретических вопросов, как станционные системы телеуправления, путевая блокировка, проводная связь, устройства телемеханики и т.д. Поэтому при изучении данной дисциплины ставится основная цель – дать студентам теоретические знания по разновидностям линейных электрических цепей, их основным характеристикам и методам расчета, чтобы обеспечить теоретическую базу для изучения специальных дисциплин и решения практических вопросов.
1.2. Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
характеристики и свойства двухполюсных линейных электрических цепей, их расчет и синтез;
характеристики и свойства четырехполюсных линейных электрических цепей, их расчет и синтез;
характеристики и свойства цепей с распределенными параметрами;
характеристики и свойства линейных электрических цепей со специальными частотными характеристиками (корректирующие цепи), их расчет и построение;
характеристики и свойства электрических фильтров, их расчет и синтез.
1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины.
Дисциплина
|
Необходимые разделы (темы)
|
Математика (математический анализ)
|
Теория пределов. Непрерывность функций. Производная и дифференциал, их приложения к исследованию функций. Частные производные. Неопределенный и определенный интегралы, их приложения. Дифференциальные уравнения. Методы их решений.
|
Математика (аналитическая геометрия)
|
Элементы векторной алгебры.
|
Математика (линейная алгебра)
|
Матрицы и определители. Методы вычисления определителей n-го порядка. Линейные алгебраические уравнения. Методы их решения.
|
Дисциплина
|
Необходимые разделы (темы)
|
Электротехника
|
Основные законы и методы расчета линейных электрических цепей.
|
Информатика
|
Основы работы на ПК.
|
ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ВИДАМ РАБОТ
Распределение часов в семестре
Семестр
|
Лекции
|
Практические занятия
|
Лабораторные занятия
|
Самостоятельная работа
|
Всего часов
|
Форма контроля
|
IV
|
36
|
36
|
18
|
110
|
200
|
Экзам
|
МОДУЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
ДИСЦИПЛИНЫ
Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
|
Линейные электрические цепи. Определение, свойства и характеристики.
|
Четырехполюсники
|
Двухполюсники
|
Корректирующие цепи
|
Фильтры
|
Линии с распределенными параметрами
|
ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики телемеханики и связи» состоит из аудиторных и внеаудиторных занятий.
Аудиторные занятия включают в себя лекции, практические и лабораторные занятия. Внеаудиторные занятия включают в себя выполнение расчетно-графических работ, оформление лабораторных отчетов и подготовку к их сдаче, самостоятельное изучение теоретического материала, подготовку к тестированию и т.д.
4.1. Тематическое содержание лекционного курса
Номер занятия
|
Содержание занятия
|
Кол-во часов
|
1
|
2
|
3
|
Л1
|
Основные свойства и характеристики линейных электрических цепей. Входные и передаточные функции электрических цепей. Уравнения передачи и параметры четырехполюсников.
|
2
|
Л2
|
Схемы замещения обратимых и необратимых четырехполюсников. Типы соединения четырехполюсников, параметры соединения.
|
2
|
Л3
|
Характеристические и рабочие параметры четырехполюсников.
|
2
|
Л4
|
Синтез четырехполюсников.
|
2
|
Л5
|
Общие свойства реактивных двухполюсников
|
2
|
Л6
|
Общие положения синтеза двухполюсников. Входная функция двухполюсника, проверка ее на физическую реализуемость.
|
2
|
Л7
|
Синтез реактивных двухполюсников методами Фостера и Кауэра.
|
2
|
Л8
|
Электрические цепи со специальными частотными характеристиками. Амплитудные искажения электрических сигналов. Корректоры АЧХ.
|
2
|
Л9
|
Фазовые искажения электрических сигналов. Корректоры ФЧХ.
|
2
|
Л10
|
Фазовые искажения электрических сигналов. Корректоры ФЧХ.
|
2
|
Л11
|
Электрические фильтры типа «k». Электрические фильтры типа «m».
Условия пропускания и задерживания цепочечных фильтров.
|
2
|
Л12
|
Влияние потерь и несогласованности нагрузок на характеристики фильтров.
|
2
|
Л13
|
Активные фильтры первого и второго порядка.
|
2
|
Л14
|
Цифровые фильтры.
|
2
|
Л15
|
Уравнения однородной электрической линии в установившемся режиме гармонических колебаний.
|
2
|
Л16
|
Волновые процессы в электрической линии.
|
2
|
Л17
|
Рабочие параметры электрической линии. Согласованная линия и линия без потерь.
|
2
|
Л18
|
Электрически длинная и электрически короткая линии, линия без искажений. Определение параметров линии из опытов холостого хода и короткого замыкания.
|
2
|
4.2. Тематическое содержание практических занятий
Номер занятия
|
Содержание занятия
|
Кол-во часов
|
1
|
2
|
3
|
ПЗ1
|
Расчет входных и передаточных функций.
|
2
|
ПЗ2
|
Параметры четырехполюсника. Т- и П-схемы замещения. Схемы соединения четырехполюсников.
|
2
|
ПЗ3
|
Характеристические параметры, их связь с другими параметрами четырехполюсника. Эквивалентность четырехполюсников.
|
2
|
ПЗ4
|
Рабочие параметры четырехполюсников.
|
|
ПЗ5
|
Синтез четырехполюсников.
|
2
|
ПЗ6
|
Положительные вещественные функции.
|
2
|
ПЗ7
|
Синтез реактивных двухполюсников методами Фостера и Кауэра.
|
2
|
ПЗ8
|
Расчет и построение корректора АЧХ.
|
2
|
ПЗ9
|
Расчет и построение корректора ФЧХ.
|
2
|
ПЗ10
|
Определение полосы пропускания, частоты среза и полосы задерживания фильтра по его схеме.
|
2
|
ПЗ11
|
Фильтры типа «k».
|
2
|
ПЗ12
|
Фильтры типа «m».
|
2
|
ПЗ13
|
Синтез односторонне нагруженного фильтра.
|
2
|
ПЗ14
|
Первичные и вторичные параметры линии. Фазовая скорость. Длина волны.
|
2
|
ПЗ15
|
Входное сопротивление линии. Прямые и обратные волны. Стоячие волны.
|
2
|
ПЗ16
|
Согласованная и несогласованная нагрузки линии. Рабочее затухание линии. Линия без потерь.
|
2
|
ПЗ17
|
Неискажающая линия. Определение параметров линии по опытам холостого хода и короткого замыкания.
|
2
|
ПЗ18
|
Методы согласования линии с нагрузкой.
|
2
|
4.3. Тематическое содержание лабораторных занятий.
Целью проведения лабораторных занятий является закрепление связи изученного теоретического материала с практикой, повышение степени его усвоения путем приобретения навыков проведения лабораторных исследований с применением измерительной техники. На лабораторных занятиях студенты обучаются работе с лабораторным оборудованием и измерительными приборами, методикой проведения измерений и обработки экспериментальных данных, а также основным приемам обобщения полученного материала.
Формы работ при проведении лабораторных занятий:
- проверка готовности студентов к работе и допуск к лабораторному занятию;
- дополнительные методические указания преподавателя по проведению эксперимента;
- проведение студентами необходимой предварительной самостоятельной расчетной работы;
- проверка преподавателем правильности результатов самостоятельных расчетов и соответствие им данных эксперимента;
- совместный со студентами анализ результатов проведенных вычислений и измерений;
- оформление результатов работы в виде отчета и подготовка к защите с обязательной формулировкой основных выводов по работе;
- защита отчета о проделанной лабораторной работе, ответы на контрольные вопросы.
Номер занятия
|
Содержание занятия
|
Кол-во часов
|
1
|
2
|
3
|
ЛР1
|
Определение параметров четырехполюсников и их соединений (начало).
|
2
|
ЛР2
|
Определение параметров четырехполюсников и их соединений (окончание).
|
2
|
ЛР3
|
Согласованный режим работы четырехполюсника.
|
2
|
ЛР4
|
Рабочие параметры каскадного соединения четырехполюсников.
|
|
ЛР5
|
Исследование реактивного двухполюсника (начало).
|
2
|
ЛР6
|
Исследование реактивного двухполюсника (окончание).
|
2
|
ЛР7
|
Исследование корректора амплитудно-частотной характеристики.
|
2
|
ЛР8
|
Исследование электрического фильтра (начало).
|
2
|
ЛР9
|
Исследование электрического фильтра (окончание).
|
2
|
Учебно-методическое и техническое обеспечение лабораторных занятий:
Конспект лекций.
Учебная литература.
Методические указания к лабораторным работам.
Учебно-методические пособия кафедры.
Электронно-вычислительная техника.
Лабораторные стенды, измерительные приборы, дополнительное оборудование.
ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ И ЕЕ СОСТАВ
Формы самостоятельной работы студентов:
- изучение теоретического материала по лекциям, учебной и учебно-методической литературе;
- оформление отчетов о выполненных лабораторных работах и подготовка к их защите;
- выполнение, оформление и подготовка к защите расчетно-графических работ.
Тематика расчетно-графических работ
Тема работы
|
Логическая связь с лекционным курсом
|
Работа №1: «Расчет АЧХ четырехполюсника».
Работа №2: «Синтез двухполюсника».
Работа №3: «Расчет и построение фильтров»
|
Л1
Л6, Л7
Л11
|
6. ФОРМЫ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
Контроль аудиторных занятий
Цели контроля:
- активизация работы студентов на аудиторных занятиях;
- повышение степени усвоения теоретического материала и приобретения практических навыков решения вычислительных и лабораторно-исследовательских задач;
- повышение планомерности внеаудиторной работы студентов и обеспечение своевременного выполнения графика самостоятельной работы;
- создание и усиление обратной связи студента с преподавателем;
- оперативная корректировка форм и методов обучения.
Основные формы контроля:
- устный выборочный краткий опрос студентов на практических занятиях по материалу прочитанных лекций;
- проверка качества ведения конспекта лекций;
- проведение контрольных работ по отдельным темам курса;
-проверка степени подготовленности студентов к выполнению очередной лабораторной работы;
-текущая проверка результатов измерений и вычислений в процессе проведения эксперимента на лабораторных занятиях;
- индивидуальная защита отчетов по лабораторным работам с проставлением рейтинговой оценки;
- текущая проверка степени усвоения теоретического материала в процессе защиты лабораторных отчетов;
- индивидуальная защита расчетно-графических работ;
- проведение экзамена по результатам работы в семестре.
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1. Основные свойства и характеристики линейных электрических цепей.
2. Четырехполюсники. Уравнения передачи четырехполюсника.
3. Входные и передаточные характеристики четырехполюсников.
4. Последовательное соединение четырехполюсников. Определение параметров последовательного соединения.
5. Параллельное соединение четырехполюсников. Параметры параллельного соединения.
6. Последовательно-параллельное соединение четырехполюсников. Параметры последовательно-параллельного соединения.
7. Параллельно-последовательное соединение четырехполюсников. Параметры параллельно-последовательного соединения.
8. Каскадное соединение четырехполюсников. Параметры каскадного соединения.
9. Условие обратимости четырехполюсника. Свойства обратимого четырехполюсника.
10. Условие регулярности соединения четырехполюсников. Привести примеры регулярных и нерегулярных соединений.
11. Согласованный режим работы четырехполюсников. Его преимущества.
12. Характеристические параметры четырехполюсников. Их физический смысл.
13. Связь характеристических параметров четырехполюсников с другими системами параметров.
14. Рабочие параметры четырехполюсников.
15. Схемы замещения четырехполюсников. Эквивалентные четырехполюсники. Неполные четырехполюсники.
16. Виды затухания при несогласованном включении четырехполюсников.
17. Линии с распределенными параметрами. Однородные и неоднородные линии.
18. Схемы замещения однородной линии с потерями и без потерь.
19. Уравнения однородной уединенной линии. Установившийся режим электрической линии при гармоническом сигнале.
20. Волновые процессы в электрической линии. Первичные и волновые параметры линии.
21. Постоянная распространения волны. Ее физический смысл и определение в различных режимах работы линии.
22. Входное и волновое сопротивления линии.
23. Свойства падающих и отраженных волн в линиях связи. Формулы их расчета.
24. Рабочие параметры электрической линии.
25. Определение параметров линии из опытов холостого хода и короткого замыкания.
26. Электрически длинная и электрически короткая линия.
27. Двухполюсники. Общие свойства реактивных двухполюсников.
28. Расчет резонансных частот и составление частотной характеристики двухполюсника. Формула Фостера.
29. Обратные и эквивалентные двухполюсники. Канонические схемы двухполюсников. Примеры.
30. Общие положения синтеза двухполюсников. Проверка входной функции на физическую реализуемость.
31. Синтез реактивных двухполюсников. Проверка входных функций на физическую реализуемость. Методы реализации.
32. Синтез RC-двухполюсников. Проверка входных функций на реализуемость. Методы реализации.
33. Синтез RL-двухполюсников. Проверка входных функций на реализуемость. Методы реализации.
34. Корректоры. Общие свойства. Принцип устранения линейных искажений с помощью корректирующих четырехполюсников.
35. Искажения электрических сигналов. Причины их возникновения.
36. Амплитудные корректоры. Их назначение и принцип действия.
37. Фазовые корректоры. Их назначение и принцип действия.
38. Построение схемы корректора АЧХ. Выбор количества расчетных точек требуемой характеристики затухания корректора.
39. Определение схемы корректора по виду частотной характеристики.
40. Определение вида частотной характеристики затухания корректора по его схеме.
41. Электрические фильтры. Их классификация.
42. Электрические фильтры типа «k». Их достоинства и недостатки.
43. Электрические фильтры типа «m». Их достоинства и недостатки.
44. Цепочечные схемы фильтров. Принцип соединения отдельных звеньев в цепочечную схему фильтра.
45. Влияние несогласованности нагрузки на характеристики фильтра.
46. Влияние потерь в элементах фильтров на их характеристики.
47. Условия пропускания и задерживания цепочечных фильтров.
48.Построение и расчет элементов фильтров типа «m». Их связь с фильтрами-прототипами.
|
7. УЧЕБНО МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Перечень рекомендованной литературы:
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1984-559с.
Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей М.: Энергоатомиздат, 1989 – 528 с.
Попов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов – М.: Высшая школа, 1998.- 575 с.
Каллер М.Я., Соболев Ю.В., Богданов А.Г. Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. – М.: Транспорт, 1987, - 335 с.
Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей.- 4-е изд. Переработанное и дополненное.-М.: Высшая школа, 1990. – 544с.
Сборник задач по теоретическим основам электротехники./Под. ред. Л.А.Бессонова. – М.: Высшая школа, 1980.
Теоретические основы электротехники: учебник для вузов. В 2 т./К.С.Демирчян [и др.]. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2003.
Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учебник для вузов ж.-д. трнсп./ под общ. Ред. Проф. В.А.Кудряшова. – М.: Маршрут, 2005.
Основы теории цепей: учебник для вузов/ В.П.Бакалов [и др.]. – М.: Радио и связь, 2000.
Новгородцев А.Б. 30 лекций по теории электрических цепей: учебник для вузов. – СПб.: Политехника, 1995.
7.2. Учебно-методические пособия кафедры:
Сайфутдинов Р.Х., Стариков Н.Т. Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Сборник лабораторных работ. – Хабаровск: ДВГУПС, 1996.
Линейные электрические цепи: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1. Двухполюсники. Четырехполюсники/М.С.Иванова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009.
Расчет четырехполюсников: практикум. /Бузмакова Л.В., Скорик В.Г. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009.
Синтез линейных электрических цепей: методическое пособие к расчетно-графической работе. В 2 ч. Ч.1. Синтез двухполюсников/Иванова М.С.. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ПО СЕМЕСТРАМ
Направление 190400 – «Системы обеспечения движения поездов»
Специальность 190402 – «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»
Семестр 4
|
Трудоемкость дисциплины – 7 зач. ед.
Число часов в семестре – 200
Число часов в неделе – 5
Лекций – 36
Лабораторных работ – 18
Практических (семинарских) занятий – 36
Самостоятельной работы – 110
Форма отчетности - экзамен
|
Семестровая технологическая карта дисциплины
Наименование элемента модуля
|
Неделя начала изучения элемента модуля
|
Номера разделов основных учебников
|
Аудиторная работа
|
Самостоятельная работа
|
Рубежный
контроль
|
Лекции
|
Лабораторные работы
|
Практические занятия
|
Затраты времени в часах
|
Учебно-методическая литература
|
Неделя рубежного контроля
|
Рейтинговый балл
|
Номер лекции
|
Затраты времени в часах
|
ТСО
|
Учебно-методическая литература
|
Номер занятия
|
Затраты времени в часах
|
ТСО
|
Учебно-методическая литература
|
Номер занятия
|
Затраты времени в часах
|
ТСО
|
Учебно-методическая литература
|
Линейные электрические цепи. Определение, свойства и характеристики
|
1
|
[10] 6,8,22
|
1
|
2
|
-
|
[2,3]
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1
|
2
|
-
|
[5,10]
|
6
|
[1-14]
|
1
|
2
|
Четырехполюсники
|
1
|
[4] 2
[10] 12
|
1-4
|
6
|
-
|
[2,3]
|
1-4
|
8
|
Лу
|
1
|
2-5
|
8
|
-
|
[4-6,8,10,13]
|
30
|
[1-14]
|
8
|
8
|
Двухполюсники
|
5
|
[4] 2
[8] 2
|
5-7
|
6
|
-
|
[2.3]
|
5,6
|
4
|
Лу
|
1
|
6,7
|
4
|
-
|
[4,10,
14]
|
14
|
[1-14]
|
12
|
29
|
Корректирующие цепи
|
8
|
[8] 4
|
8-10
|
6
|
-
|
-
|
7
|
2
|
Лу
|
1
|
8,9
|
4
|
-
|
[4-6]
|
20
|
[1-14]
|
14
|
47
|
Электрические фильтры
|
11
|
[8] 4,5
[10] 13
|
11-14
|
8
|
-
|
[2]
|
8,9
|
4
|
Лу
|
1
|
10-13
|
8
|
-
|
[4,5,8,
10]
|
20
|
[1-14]
|
16
|
49
|
Линии с распределенными параметрами
|
15
|
[3] 5
|
15-18
|
8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
14-18
|
10
|
-
|
[8,9]
|
20
|
[1-14]
|
18
|
60
|
Экзамен
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100
| |
