1. Введение к изучению дисциплины «Промышленная электроника» в 4-ом семестре
Дисциплина "Промышленная электроника" (ПЭ ) соответствует рабочим программам ФГОС ВПО, предназначенным для обучения бакалавров ВУЗов по направлению подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» и профилям подготовки: Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем, Электроснабжение, Теплоэнергетика.
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Формы обучения: очная, очно-заочная, дистанционная.
3-й раздел ПЭ, изучаемый в 4-ом семестре
Усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах.
Дифференциальный усилительный каскад и операционные усили-тели.
Импульсные схемы: генераторы импульсов, мультивибраторы, триггеры Шмитта, компараторы, регистры.
Основные логические операции и их реализация. Комбинационные устройства: шифраторы, дешифраторы, мульти-плексоры, преобразователи кодов, сумматоры.
Способы квантования сигналов. Аналого-цифровые и цифро-анало-говые преобразователи.
Программируемые логические матрицы и интегральные схемы, микропроцессоры и микроконтроллеры в электронных промыш-ленных устройствах.
ИЗ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ ПЭ
Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А
по дисциплине
«Промышленная электроника» (Б.1.02.13)
направления подготовки
140400.62 – «Электроэнергетика и электротехника»
140400.62 – «Теплоэнергетика»
Вид занятий | ДЭ-ДТЭ- часы | ЗЭ -ЗТЭ часы | ||
3сем | 4сем | 3сем | 4сем | |
Всего аудиторных занятий: | ||||
Лекции | ||||
Практические занятия (семинары) | ||||
Лабораторные работы | - | |||
Подготовка к экзаменам | ||||
Самостоятельная работа: | ||||
Подготовка к лекциям | ||||
Проработка лекций | ||||
Домашнее задание | ||||
Всего по курсу | ||||
Вид аттестации за семестр (зачёт, экзамен) | Экз | Зачет | Экз | Зачет |
Всего по дисциплине |
Что требуется студентам Э, ЭМ и ТЭ в 4-ом семестре.
1. Выполнить домашнее задание (ДЗ-РГР) и отдельно три практи-ческих задания на основе виртуальных работ с проверочными тестами (согласно учебному плану): № № 4, 5 и 6.
Материал содержится в новом электронном пособии: Тихонов А. И. Информационно-измерительные приборы и устройства [Электронный ресурс]: текст. учеб. посо-бие /А. И. Тихонов; Минобрнауки России, ОмГТУ. – Омск: Изл-во ОмГТУ, 2015. 1 электрон. опт. диск (СD- ROM – 260 Мб).( В кейсе - в разделе «Практикум»). Вариант каждого задания выбирается по списку деканата (вариант задания приведен в конце каждого файла).
В этом же разделе прилагается образец выполнения данного ДЗ- РГР. Можно руководствоваться также выпущенном ранее пособи-ем:
Учебное пособие: Тихонов А.И. Информационно-измерительные и электронные приборы и устройства. Практика / А.И Тихонов, С. В. Бирюков, А. В. Бубнов– Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 256 с. (Предназначено для выполнению практических заданий и лабораторных работ, СРС (ДЗ, РГР, КП, КР)-( Раздел 111-«Индивидуальные задания).
Пояснения и порядок расчета приведены на стр.208-222 данного учебного пособия. Прилагается также образец выполнения задания ( в формате Word).
2. Изучить лекционный материал,содержащийся в книге : Тихонов А. И.Информационно-измерительная техника и электроника: Учеб. пособие по курсу лекций– Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008 – 312 с. В кейсе в разделе «Контроль» содержатся также материалы для контроля знаний:Контрольные вопросы к зачету на 4-ый семестр (включая минимум знаний) и электронные тесты по промышленной электронике.
По всем вопросам а также представлению учебного материала в индивидуальном порядке обращайтесь, пожалуйста, по эл.адресу: tikhonovanatolii@yandex.ru и по телефонам:
+7 923 672 36 24; +7 908 115 87 01. Кафедра: 8 381 2 65 48 82.
Либо: alina.an@mail.ru ( Alina Alpusova – Четверик А.Н. ) - +7 913 686 15 33.
С ув.доцент, к.т.н. Анатолий Иванович Тихонов;
Ст.пр. Четверик Алина Наильевна.
Ответственный преподаватель по дисциплине
Тихонов А.И. доцент доцент
Зав. кафедрой ТЭ А. В. Бубнов_________
дата ______ месяц ________ 2016 г
Промышленная электроника: определение, информационная и энергетическая ПЭ
Промышленная электроника ( ПЭ), это крупный раздел электроники, связанный с применением электроники в промышленности, на транспорте и в электроэнергетике.
В свою очередь,промышленная электроника подразделяется на две обширные области: информационную ПЭ и энергетическую.
Информационная – этообласть ПЭ, связанная с устройствами для передачи, обработки и отображения информации: усилители сигналов, генераторы напряжений различной формы, логические схемы, счетчики, индикаторные устройства и дисплеи вычислительных машин — все это устройства информационной электроники.
Информационная электроника в настоящее время неразрывно связана с применением интегральных микросхем, развитие и совершенствование которых определяет уровень развития этой отрасли электронной техники.
Энергетическая электроника- это область ПЭ, связанная с пре-образованием одного вида электрической энергии в другой. Почти половина электроэнергии, производимой в России, потребляется в виде постоянного тока или тока нестандартной частоты с помощью полупроводниковых преобразователей.
Основными видами этих преобразователей являются
а) выпрямители:
Мощные вентильные преобразователи переменного тока в постоянный,
б)инверторы:
Преобразователи постоянного тока в переменный
в) силовые преобразователи частоты:
Различные преобразователи промышленных частот а также регулируемые преобразователи постоянного и переменного напряжений.
Вентильные преобразователи используются для пита-ния электроприво-дов и электро-технологических устано-вок, для возбуждения синхронных электрических машин и в схемах частотного пуска гидрогенераторов. На основе полупроводниковых вентильных преобразователей созданы линии электропередач постоянного тока большой мощности и вставки постоянно-го тока и переменного напряжений.
Базовые элементы электротехники и ПЭ: R, C, L и их физический смысл.
В теории линейных эл. цепей и ТОЭ эти элементы трактуются в идеализированной интерпретации исходя из смысла их физичес-ких величин: напр. – сопротивление, емкость, индуктивность.
Однако, при этом неоправданно теряется их физический смысл как реальных элементов в разнообразных цепях устройств радио и промышленной электроники, функционирующих в широком диапа-зоне частот ( напр., от нулевой частоты до 100 МГц и выше). Далее дается определение реальным элементам R, C, L в этих цепях.
Резистор R
Резистор – это пассивный элемент электрической цепи, преобра-зующий электрическую энергию в тепловую, в результате чего создаются потери в электропроводности в виде сопротивления на пути электрического тока , определяемого формулой
,
где ρ – удельное сопротивление металлического «проводника» (материала резистора) , Ом∙ м или Ом∙ мм2 / м; ℓ - его длина, м ; S – площадь сечения, м2.
Конденсатор С
Конденсатор – это реактивный емкостной элемент электричес-кой цепи, энергия в цепи переменного тока которого колеблется, переходя от источника в электрическое поле конденсатора и об-ратно, в результате чего создается реактивное емкостное сопро-тивление (Ом) , определяемое током ic (зарядом) и напряжением uc на элементе, т.е.
, → С = ,
где С – емкость конденсатора в Фарадах (Ф).
В таких цепях ток по фазе всегда опережает напряжение на 90о.
Конструктивно конденсатор - это две электропроводящие обкладки с разноименными зарядами, разделенные диэлектриком, который и со-храняет этот заряд. Материалы диэлектрика: керамика, слюда, тантал и полистирол а также такие изоляторы, как воздух, бумага и пластик, эф-фективно предотвращающие обкладки конденсатора от соприкосновения друг с другом.
Рис. Заряженный электролитический конденсатор 68 мкФ х400 В и его реальный вид
Единица емкости «Фарада» слишком велика в инженерной практи-ке : в основном используются значения в микрофарадах (10-6 Ф), нанофарадах (10-9 Ф), и пикофарадах (10-12 Ф).
В цепи постоянного тока конденсатор (без утечки) имеет практи-чески бесконечное сопротивление. В условиях переходных про-цессов в такой цепи имеет место накопление заряда. Само понятие «емкость конденсатора» характеризует его способность накапли-вать электрический заряд.
Свойства заряда и разряда конденсаторов используются во многих электронных промышленных и бытовых устройствах и цепях (напр., в известных ДЦ и ИЦ, формирователях импульсов различной формы, в простейших светодиодных «китайских» фонарях и т. д).
Катушка индуктивности L
Катушка индуктивности – это реактивный индуктивный элемент электрической цепи, энергия в цепи переменного тока которого ко-леблется, переходя от источника в энергию магнитного поля ка-тушки и обратно и создающий реактивное сопротивление = ω∙ L (Ом) переменному току за счет появления ЭДС самоиндукции вследствие колебания тока, т.е.
, т.е. L = =
Где L – индуктивность катушки, в Генри (Гн), ω- циклическая частота, 1/с – число колебаний за период частоты. т.е за 2πf = 6,28 c .
В такой цепи ток в катушке по фазе всегда отстает от напряжения на 90о.