Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электротехнические материалы»



страница1/11
Дата01.08.2016
Размер1.86 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Автор-составитель: Смирнов Валентин Петрович, доцент, д.т.н.
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электротехнические материалы» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования/основной образовательной программой по специальности/направлению 190303 Электрический транспорт железных дорог (ЭПС)_______________________________________________________

Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общепрофессиональных дисциплин и является дисциплиной по выбору.





1.1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Электротехнические материалы являются основой конструкции электрического оборудования электроподвижного состава (ЭПС). На ЭПС возникает необходимость в применении материалов, обеспечивающих как определенные электрические, так и магнитные свойства конструктивных элементов электрических аппаратов и машин.

Цель изучения дисциплины – изучение свойств материалов, используемых в конструкциях электрических аппаратов и машин ЭПС. Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Электротехнические материалы» будут использованы студентами в дальнейшем при изучении специальных дисциплин.

Задачами изучения дисциплины являются:1)получение студентами представления о физических явлениях, определяющих свойства и особенности диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалов 2) получение студентами знания о количественных параметрах, используемых при выборе материалов электрического оборудования ЭПС; видах диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалов, применяемых в конструкциях электрических аппаратов и машин, об особенностях и областях применения этих материалов.

1.2 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯДИСЦИПЛИНЫ
Изучив дисциплину «Электротехнические материалы», согласно Государственному образовательному стандар­ту высшего профессионального образования и государствен­ные требования к минимуму содержания и уровню подго­товки выпускника предполагают, что в результате изуче­ния дисциплины студент должен:

- иметь представление:



  • о предмете, цели, задачи дисциплины и об ее значении для будущей профессиональной деятельности;

  • о физических явлениях, определяющих свойства и особенности диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалов;

- знать:

  • количественные параметры, используемых при выборе материалов электрического оборудования ЭПС,

  • видах диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалов, применяемых в конструкциях электрических аппаратов и машин, об особенностях и областях применения этих материалов;

- уметь:

применять знание о количественных параметрах, используемых при выборе материалов электрического оборудования ЭПС, при изучении специальных дисциплин и в будущей профессиональной деятельности,





  • использовать знание о видах диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалов, применяемых в конструкциях электрических аппаратов и машин, об особенностях и областях применения этих материалов при изучении специальных дисциплин и в будущей профессиональной деятельности;



- приобрести навыки:

  • использования учебной и технической литературы,

  • информационных материалов из Интернета,

  • работы с приборами,

  • проведения измерений и расчётов, решения задач по дисциплине «Электротехнические материалы»,

  • осмысления, анализа и защиты полученных результатов.

Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Электротехнические материалы» дают возможность студентам изучать все последующие дисциплины учебного плана на качественно более высоком уровне.


1.3 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Форма обучения – ЗАОЧНАЯ



Вид учебной работы

Количество часов

Всего по учебному плану

В том числе по семестрам

III курс

5

6

Аудиторные занятия:

16

16




Лекции

8

8




Лабораторные работы

8

8




Индивидуальные занятия




консультация

консультация

Самостоятельная работа

84

40

44

ВСЕГО ЧАСОВ

НА ДИСЦИПЛИНУ



100

56

44

Текущий контроль (количество и вид текущего контроля)

тестирование

Контр. раб.

№ 1


Виды промежуточного контроля

Зачет

лаб.раб.


Зачет (контр. раб.)

Экзамен


1.4 СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

1.4.1 Распределение часов по темам и видам учебной работы

Форма обучения – ЗАОЧНАЯ



Название разделов и тем

Всего часов по уч. плану

Виды учебных занятий

Аудиторные занятия, час

индуальные

самостоятельная

лекции

лаб.

раб.


раб.

час


раб.

час


Пятый семестр (третий курс)

Раздел 1

    1. .Общие сведения о строении

вещества

Виды связи между атомами и молекулами в

веществе: ковалентная,ионная, металлическая

и молекулярная связи. Нейтральные и поляр-

ные молекулы. Классификация веществ по

электрическим свойствам: диэлектрики, про-

водники, полупроводники. Энергетические диаграммы зонной теории твердых тел. Классификация материалов по магнитным свойствам: диамагнетики, парамагнетики, магнитные материалы.

1.2.Дэлектрические материалы

Поляризация диэлектриков. Понятие диэлектрической проницаемости, температур-

ного коэффициента диэлектрической проницаемости. Диэлектрическая проницаемость веществ различного агрегатного состояния: газообразных, жидких,твердых. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры у различних материалов.

Электропроводность диэлектриков. Поля-

ризационные ток и токи утечки. Объемная и оверхностная электропроводность материа-

ла. Удельное объемное и удельное поверхностное сопротивление диэлектрика. Расчет полной проводимости твердого диэлектрика.

Диэлектрические потери. Виды диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах. Удельные диэлектрические потери. Угол диэлектрических потерь, тангенс угла диэлектрических потерь. Эквивалентные схемы диэлектрика с потерями. Расчет мощности потерь в диэлектрике при постоянном и переменном напряжении. Особенности потерь в диэлектриках различного агрегатного состояния.

Пробой диэлектриков.Общая характеристика явления пробоя. Количественные параметры пробоя диэлектриков. Особенности пробоя газообразных,жидких и твердых диэлектриков.

Механические и физико-химические свойства диэлектриков. Показатели прочности, хрупкости твердых диэлектриков, вязкости жидких диэлектриков. Тепловые свойства: нагревостойкость, холодостойкость, теплопроводность, температурный коэффициент линейного расширения. Влажностные свойства твердых диэлектриков.

Виды диэлектрических материалов, применяемых в технике. Классификация диэлектрических материалов. Свойства и области применения диэлектрических материалов: электроизоляционных масел (трансформаторных, конденсаторных, кабельных), синтетических и природных смол, органических полимерных диэлектриков, электроизоляционных лаков и компаундов, волокнистых материалов, термопластичных и термореактивных пластмасс, слоистых пластиков, керамических диэлектрических материалов, слюдяных материалов.





28


4

8

4

12

Раздел 2

2.1.Проводниковые материалы

Классификация проводниковых материалов. Основные электрические, тепловые и механические свойства проводников. Материалы высокой проводимости, их параметры и области применения. Сплавы высокого сопротивления, применяемые в технике, и их основные параметры. Металлы, применяемые в качестве проводников специального назначения. Припои, их классификация, состав, основные свойства. Электроугольные изделия, их параметры и области применения.

Явление сверхпроводимости. Влияние магнитной индукции на сверхпроводящее состояние вещества. Сверхпроводящие материалы и их основные параметры. Применение сверх проводников в технике. Криопроводимость и особенности применения криопроводников.

2.2.Полупроводниковые материалы

Факторы, влияющие на электрическую проводимость полупроводников. Два типа электропроводности полупроводников. Классификация полупроводниковых материалов. Преимущества приборов, изготовляемых из полупроводниковых материалов.

Физические явления, определяющие влияние различных факторов на электропроводность полупроводников, и ее количественные показатели.

Химические элементы со свойствами полупроводников, получившие набольшее распространение в технике: германий, кремний, селен. Их свойства, технология получения, области применения. Материалы на основе полупроводниковых химических соединений и особенности применения изготавливаемых из них полупроводниковых приборов.



10

2




2

6

Раздел 3

3.1. Магнитные материалы

Доменная структура ферромагнитных веществ. Процесс намагничивания ферромагнитиков. Магнитное насыщение. Анизотропия магнитных свойств ферромагнитных материалов.

Основная кривая намагничивания ферромагнитных материалов. Магнитная проницаемость: начальная, максимальная, динамическая. Зависимость магнитной проницаемости от температуры. Точка Кюри. Температурный коэффициент магнитной проницаемости.

Явление гистерезиса при перемагничивании ферромагнитных веществ. Предельный цикл перемагничивания и его параметры: индукция насыщения, остаточная индукция, коэрцитивная сила. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Зависимость магнитных свойств материалов от технологии обработки. Потери в ферромагнитных материалах: виды потерь, расчет потерь на гистерезис и потерь от вихревых токов. Тангенс угла магнитных потерь.

Особенности структуры и свойств ферромагнитных материалов. Виды температурных зависимостей индукции насыщения ферромагнетиков. Ферромагнитные материалы, имеющие точку компенсации и имеющие точки компенсации.

Магнитомягкие материалы: состав, технология получения, основаные свойства, области применения. Железо. Электротехническая сталь. Пермаллои. Альсиферы.

Ферромагнитные материалы специализированного назначения: с незначительной зависимостью магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля; с сильной завасимостью магнитной проницаемости от температуры; с высокой магнитострикцией; с повышенной индукцией насыщения; конструкционные стали и чугуны. Их состав, параметры, области применения в технике.

Ферриты: состав и структура материала, технология получения, классификация. Особенности кривых намагничивания, свойств и области применения магнитомягких ферритов и ферритов с прямоугольной петлей гистерезиса.

Магнитотвердые материалы. Основные параметры и области применения магнитотвердых материалов. Магнитная энергия магнита, ее зависимость от воздушного зазора. Кривые размагничивания и магнитной энергии в воздушном зазоре. Коэффициент выпуклости кривой размагничивания материала. Состав, свойства, технология получения и особенности применения магнитотвердых материалов, используемых в технике: легированных мартенситных сталей, литых магнитотвердых сплавов, порошковых материалов, магнитотвердых ферритов, пластически деформируемых сплавов.


10

2




2

6

ИТОГО

48

8

8

8

24



1.5 Лабораторные работы (лабораторный практикум)

Лабораторные занятия по дисциплине «Электротехнические материалы» проводятся в специально оборудованных лабораториях с применением необходимых средств обучения: лабораторного оборудования, образцов для исследований, методических пособий.

Студенты должны строго соблюдать правила внутреннего распорядка и техники безопасности. Группа студентов должна быть перед лабораторными занятиями проинструктирована преподавателем, каждый студент заполняет журнал по лабораторной безопасности и расписывается.

Перед каждым лабораторным занятием студент должен изучить соответствующий раздел учебника, конспект лекций и описание лабораторной работы.

При оформлении отчета по проделанной работе в лабораторной тетради записывают дату, номер, название работы и опыта; конспект теоретического материала; краткое описание хода опыта и результаты, полученные при его выполнении. При выполнении лабораторной работы студент ведет рабочие записи результатов наблюдений и измерений (испытаний), оформляет расчеты. Окончательные результаты оформляются в форме выводов к работе.

Полный парк лабораторных работ содержит 2 работы (с вариативными заданиями), ко всем работам имеются методические указания, изданные в РОАТ.



ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

№ п/п

Название и краткое содержание темы

Количество

часов


1

Исследование полупроводниковых материалов и элементов

4

2

Исследование ферромагнитных материалов

4


1.6 Тематика контрольных работ и методические рекомендации по их выполнению

В процессе изучения курса «Электротехнические материалы», студент-заочник должен выполнить самостоятельно одну контрольную работу (в тетради 10-12 листов или на листах формата А4 в компьютерном оформлении). Решение задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования.

Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена, написана четко и ясно, и иметь поля для замечаний рецензента. Номера и условия задач необходимо переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. В начале работы следует указать учебный шифр студента, номер варианта и полный список номеров задач этого варианта. В конце работы следует дать список использованной литературы с указанием года издания.

Работа должна иметь подпись студента и дату.

Если контрольная работа не зачтена, ее следует выполнить повторно в соответствии с указаниями рецензента и представить вместе с не зачтенной работой. Исправления следует выполнять в конце работы, после рецензии, а не в тексте.

Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не засчитывается как сданная.

Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета

Графики и рисунки должны быть выполнены аккуратно с использованием чертёжных инструментов или компьютерной технологии.

К защите допускаются правильно оформленные работы, с достаточно полным раскрытием темы. Студент должен во время защиты дать пояснения по всему материалу контрольной работы.

Контрольная работа №1. Темы работы:


  • Поляризация двухслойного диэлектрика

  • Диэлектрические потери

  • Магнитомягкие материалы

  • Магнитотвердые материалы.


1.7 Самостоятельная работа


Разделы и темы для самостоятельного изучения

Виды и содержание самостоятельной работы

Раздел 1«Диэлектрические материалы»

Механические и физико-химические свойства диэлектриков. Показатели прочности, хрупкости твердых диэлектриков, вязкости жидких диэлектриков. Тепловые свойства: нагревостойкость, холодостойкость, теплопроводность, температурный коэффициент линейного расширения. Влажностные свойства твердых диэлектриков. [1-4].



Раздел 1«Диэлектрические материалы»

Виды диэлектрических материалов, применяемых в технике. Классификация диэлектрических материалов. Свойства и области применения диэлектрических материалов: электроизоляционных масел (трансформаторных, конденсаторных, кабельных ), синтетических и природных смол, органических полимерных диэлектриков, электроизоляционных лаков и компаундов, волокнистых материалов, термопластичных и термореактивных пластмасс, слоистых пластиков, керамических диэлектрических материалов, слюдяных материалов. [1-4].



Проработка учебного материала по учебной и научной литературе, работа с вопросами для самопроверки.

Обсуждение проблемных вопросов с преподавателями в рамках индивидуальных консультаций.

Выполнение тестов и заданий, размещенных в системе КОСМОС для самопроверки.


Результаты самостоятельной работы контролируются при аттестации студента при защите контрольной работы.



    1. Учебно-методическое обеспечение дисциплины



Основная

1. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники: Учебник для вузов — СПб.: Издательство "Лань", 2009. (e.lanbook.ru)



  1. Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Проводниковые и магнитные материалы: учебное пособие/ А.С. Серебряков. – М.: РГОТУПС, 2006. – 140 с.

  2. Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Электроизоляционные материалы: учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта/ А.С. Серебряков. – М.: Маршрут, 2005. – 280 с.

  3. Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Электроизоляционные материалы: учебное пособие/ А.С. Серебряков. – М.: РГОТУПС, 2003. – 127 с.


Дополнительная


  1. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков: Учебник для вузов. — М: «МИСИС», 2003. – 480 с. (e.lanbook.ru)

  2. Крупин Ю.А., Филиппова В.Б. Материаловедение спецсплавов. Коррозионностойкие материалы: Учебное пособие. — М: Изд. дом МИСиС, 2008. – 152 с. (e.lanbook.ru)


1. 9 Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплины
В учебном процессе для освоения дисциплины используются следующие технические средства:

    • электротехническая лаборатория;

    • компьютерное и мультимедийное оборудование (на лекциях, для самоконтроля знаний студентов, для обеспечения студентов методическими рекомендациями в электронной форме);

    • приборы и оборудование учебного назначения (при выполнении лабораторных работ);

    • пакет прикладных обучающих программ (для самоподготовки и самотестирования);

    • видео - аудиовизуальные средства обучения (интерактивные доски, видеопроекторы);

    • электронная библиотека курса (в системе КОСМОС - электронные лекции, тесты для самопроверки, тесты для сдачи зачёта).


ЛЕКЦИИ

по дисциплине



«Электротехническое материаловедение»

для III курса специальности



190303 – Электрический транспорт железных дорог (ЭПС)
Лекция 1

Электротехническое материаловедение


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница