Registrační číslo projektu: Název projektu: Produkt č.1 CZ.1.07/1.1.16/02.0119 Automatizace názorně Osnovy inovované výuky oboru Technik automatizace a elektroniky Kolektiv autorů 2014
Obsah 1. Automatizace - Technik automatizace a elektroniky... 5 Pojetí vyučovacího předmětu... 5 Obecný cíl předmětu... 5 Charakteristika učiva... 5 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 6 Pojetí výuky... 6 Hodnocení výsledků žáků... 6 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 6 Druhý ročník... 8 Třetí ročník... 9 Čtvrtý ročník... 10 2. Automatizační měření - Elektromechanik... 12 Pojetí vyučovacího předmětu... 12 Obecný cíl předmětu... 12 Charakteristika učiva... 12 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 12 Pojetí výuky... 13 Hodnocení výsledků žáků... 13 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 13 Třetí ročník... 14 3. Elektrické stroje a přístroje - Elektrikář - silnoproud... 16 Pojetí vyučovacího předmětu... 16 Obecný cíl předmětu... 16 Charakteristika učiva... 16 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 16 Pojetí výuky... 17 Hodnocení výsledků žáků... 17 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 17 Druhý ročník... 18 Třetí ročník... 19 4. Elektrická měření - Elektromechanik... 23 Pojetí vyučovacího předmětu... 23 Obecný cíl předmětu... 23 Charakteristika učiva... 23 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 23 Pojetí výuky... 23 Hodnocení výsledků žáků... 24 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 24 Druhý ročník... 25 Třetí ročník... 27 5. Elektrická měření - Elektrikář - silnoproud... 31 Pojetí vyučovacího předmětu... 31 Obecný cíl předmětu... 31 Charakteristika učiva... 31 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 31 Pojetí výuky... 31 2
Hodnocení výsledků žáků... 32 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 32 Druhý ročník... 33 Třetí ročník... 35 6. Elektronika - Technik automatizace a elektroniky... 38 Pojetí vyučovacího předmětu... 39 Obecný cíl předmětu... 39 Charakteristika učiva... 39 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 39 Hodnocení výsledků žáků... 40 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 40 Druhý ročník... 41 Třetí ročník... 44 Čtvrtý ročník... 46 7. Mechatronika - Technik automatizace a elektroniky... 49 Pojetí vyučovacího předmětu... 49 Obecný cíl předmětu... 49 Charakteristika učiva... 49 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 50 Pojetí výuky... 50 Hodnocení výsledků žáků... 50 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 50 Druhý ročník... 51 Třetí ročník... 52 Čtvrtý ročník... 53 8. Číslicová technika - Technik automatizace a elektroniky... 56 Pojetí vyučovacího předmětu... 56 Obecný cíl předmětu... 56 Charakteristika učiva... 56 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 56 Pojetí výuky... 57 Hodnocení výsledků žáků... 57 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 57 Druhý ročník... 58 Třetí ročník... 59 Čtvrtý ročník... 61 9. Výpočetní technika - Technik automatizace a elektroniky... 63 Pojetí vyučovacího předmětu... 63 Obecný cíl předmětu... 63 Charakteristika učiva... 63 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 64 Pojetí výuky... 64 Hodnocení výsledků žáků... 64 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 64 První ročník... 66 Druhý ročník... 68 Třetí ročník... 69 Čtvrtý ročník... 71 3
10. Odborný výcvik- Elektromechanik... 73 Pojetí vyučovacího předmětu... 73 Obecný cíl předmětu... 73 Charakteristika učiva... 73 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 74 Pojetí výuky... 74 Hodnocení výsledků žáků... 74 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 74 První ročník... 76 Druhý ročník... 78 Třetí ročník... 80 11. Odborný výcvik - Elektrikář - silnoproud... 82 Pojetí vyučovacího předmětu... 82 Obecný cíl předmětu... 82 Charakteristika učiva... 82 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 83 Pojetí výuky... 83 Hodnocení výsledků žáků... 83 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 83 První ročník... 85 Druhý ročník... 87 Třetí ročník... 90 12. Odborný výcvik - Technik automatizace a elektroniky... 92 Pojetí vyučovacího předmětu... 92 Obecný cíl předmětu... 92 Charakteristika učiva... 92 Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí... 92 Pojetí výuky... 93 Hodnocení výsledků žáků... 93 Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat... 93 První ročník... 95 Druhý ročník... 96 Třetí ročník... 98 Čtvrtý ročník... 99 13. Kolektiv autorů... 101 4
Učební osnova předmětu 1. Automatizace - Technik automatizace a elektroniky Název a adresa školy: Název školního vzdělávacího programu: Kód a název oboru vzdělání: Celková ová dotace: Platnost: Střední škola technická a gastronomická, Blansko, Bezručova 33 Technik automatizace a elektroniky 26-41-L/01 Mechanik elektrotechnik 157 za 4 roky studia od 1. září 2013, počínaje prvním ročníkem Pojetí vyučovacího předmětu Obecný cíl předmětu Cílem předmětu automatizace je naučit žáky speciální funkce a možnosti jednotlivých programů tak, aby s jejich pomocí zefektivnili svou práci a využili znalostí i v jiných předmětech a především v praxi. Seznamuje žáky se základními oblastmi automatizace jejich vzájemnými vazbami. Umožňuje pochopit souvislosti mez všeobecnými a odbornými předměty i souvislosti s přírodními ději technického i netechnického charakteru. Napomáhá k rozvoji technického abstraktního myšlení. Vzdělávání směřuje k tomu, aby žáci dovedli: - využívat dosud nabytých znalostí z jiných předmětů (všeobecných i odborných) i praktického života; - porovnat příbuznost technických dějů s běžnými přírodními jevy; - popsat technicky správně dané jevy a srozumitelně komunikovat; - rámcově posoudit prospěšnost užití automatizace i jeho nepříznivé dopady; - navrhnout řešení jednoduchého problému z oblasti automatizace (ovládání, logika, regulace); - řešit technické logické problémy a diskutovat o nich. V efektivní oblasti směřuje vzdělávání k tomu, aby žáci získali: - reálný pohled na možnosti, prospěšnost a důsledky automatizace - motivaci k zájmu o účelné uplatnění automatizace i v netechnických oblastech - vztah k samozřejmému respektování požadavků na úspory energie a ochranu životního prostředí. Charakteristika učiva 5
Obsah vyučovacího předmětu výpočetní technika je tvořen několika na sebe navazujícími okruhy. Jedná se o základní pojmy, snímače neelektrických veličin, řízené členy, řídící členy, akční členy a příklady regulačních obvodů. Vyučovací předmět je zařazen do 2., 3. a 4. ročníku studia a bezprostředně navazuje na předměty fyzika a matematika, základy elektrotechniky, elektronika, výpočetní technika a odborný výcvik. Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí Při výuce jsou vytvářeny předpoklady pro získávání odborných vědomostí a dovedností, pro osvojování návyků k trvalému a pravidelnému vzdělávání v oboru automatizace ve vazbě na rozvoj výpočetní techniky a výrobních technologií. Pojetí výuky Předmět se vyučuje ve třech ročnících studia, je součástí všeobecné části vzdělávání a úzce souvisí s ostatními předměty. Výuka probíhá v učebně se všemi žáky. Hlavní metodou práce je výklad spojený s odvozením vztahů a procvičování na příkladech. Učitel zadává domácí cvičení z aktuální látky i z opakování, využívá při výuce vhodných součástí, katalogových listů a firemních řešení. Využívá také dataprojektor s tabulí. Důraz je kladen na praktickou práci a schopnost žáků samostatně využívat možností výpočetní techniky. Žáci jsou vedeni nejen k samostatnému řešení problémů, ale také k týmové práci. Hodnocení výsledků žáků Celkové hodnocení žáků se provádí na základě různých způsobů prověřování znalostí a dovedností. Ke kontrole vědomostí a dovedností slouží testy, praktické práce a ústní zkoušení. Zohledňuje se rovněž aktivita v ách. Dalším kriteriem hodnocení je vytvoření a prezentace skupinové práce. Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat Cílem předmětu je dosažení takové úrovně klíčových kompetencí, aby žáci byli schopni aktivně pracovat s informacemi. Důraz je kladen nejen na vyhledávání a zpracování informací, ale také na tvůrčí činnosti. Žáci jsou motivováni k dalšímu učení, vedeni ke kritickému přístupu k různým zdrojům informací a k hodnocení informací z hlediska věrohodnosti. Učí se zpracovávat informace a využívat je při svém studiu i v praxi, učí se rozpoznat problém, rozčlenit ho na části a navrhovat postupné kroky k jeho řešení, nacházet různé možnosti řešení a zvažovat přednosti a možné negativní důsledky. Žáci jsou dále při výuce vedeni tak, aby: - pružně reagovali na rozvoj automatizace, zajímali se o získávání nových poznatků v oblasti automatizace a při komunikaci efektivně využívali dostupné prostředky; 6
- znali účel a principy činnosti prvků automatizační techniky, a možnosti jejich využití; - poznali základní způsoby řešení logických úloh a realizace jednoduchých ovládacích prvků; - při práci v týmu uplatňovali svoje individuální schopnosti pro dosažení společného cíle; - formulovali srozumitelně a terminologicky správně své myšlenky, obhájili výsledky své práce a ve vhodném programu je prezentovali; - při zpracování textů dbali na jazykové a stylistické normy, dodržovali pravidla typografie; - rozpoznávali nevhodné a rizikové chování a uvědomovali si jeho možné důsledky. Důležitým aspektem v rámci průřezových témat jsou mezioborové vazby, například na český jazyk a literaturu (stylistika, pravopis), na společenskovědní předměty (licence, autorská práva), na ekonomiku (efektivita vynaložených prostředků), na ekologii a biologii (úspora energie, recyklace), na matematiku (statistické výpočty, grafy) a na další odborné předměty. 7
- vysvětlí pojem ovládání a regulace; - nakreslí jednoduché ovládací a regulační blokové schéma; - uvede příklady provedení ručního a automatického ovládání; - uvede příklady provedení ruční a automatické regulace. - nakreslí základní regulační schéma; - vysvětlí význam jednotlivých členů regulačního obvodu; - uvede hlavní veličiny v regulačním obvodu; - uvede příklady regulačních obvodů. - vysvětlí principy jednotlivých druhu regulace; - nakreslí jednoduchá bloková schémata; - vysvětlí princip servomechanismu; - uvede příklady firemních řešení pro jednotlivé druhy regulace. - nakreslí měřicí řetězec a vysvětlí význam jednotlivých bloků; - matematicky popíše dělič napětí a měřicí můstek; - uvede zapojení zesilovačů ve vyhodnocovacích obvodech. - uvede přenosové kanály pro dálkový přenos signálů; - nakreslí blokové schéma vyhodnocovacího a přenosového řetězce; - uvede druhy unifikovaných signálů a jejich význam. Druhý ročník ová dotace: 1 a týdně Úvod do automatizace, základní pojmy v automatizaci - vládání a regulace; - ruční a automatické ovládání; - ruční a automatická regulace; - příklady ovládacích a regulačních schémat. Skladba obvodů automatické regulace - základní regulační schéma; - členy regulačního obvodu; - veličiny v regulačním obvodu; - praktické příklady. Druhy regulací - regulace na konstantní hodnotu; - programová regulace a vlečná regulace, servomechanismy; - spojitá a nespojitá regulace; příklady řešení. Vyhodnocovací obvody pro vybrané snímače - měřicí řetězec; - dělič, měřicí můstek, zesilovač; - příklady připojení snímačů na vyhodnocovací obvody. Dálkový přenos signálu - přenosový kanál; - vyhodnocovací a přenosový řetězec; - unifikované signály pro přenos dat. 6 6 8 7 2 - uvede příklady analogových a číslicových zobrazovacích přístrojů; - popíše počítačové zobrazování veličin regulačního obvodu; - zná význam zobrazovaných veličin pro Zobrazovací přístroje v automatizaci - zobrazovací přístroje analogové a číslicové; - počítačové zobrazování, zobrazování na monitoru; velkoplošné panely a zobrazovače. 2 8
regulovaný proces. - uvede princip hromadného sběru dat; - nakreslí blokové schéma zařízení pro sběr dat; - uvede příklady firemních řešení. Zařízení pro hromadný sběr dat - blokové schéma; - jednokanálové; - dvou a více kanálové; - příklady firemních řešení. 2 Výsledky vzdělávání - vysvětlí pojem lineární a nelineární člen; - vysvětlí pojem statická charakteristika; - vypočítá přenos; - vypočítá a nakreslí statickou charakteristiku; - zná základní nelinearity a jejich aplikace. - používá komplexní čísla při řešení regulačních obvodů; - umí vypočítat fázi a amplitudu ze zadaného frekvenčního přenosu; - nakreslí charakteristiku v komplexní rovině; - nakreslí charakteristiku v logaritmických souřadnicích; - uvede příklady členů regulačního obvodu a jejich charakteristiky. - vysvětlí vlastnosti článků RC a RL; - počítá přenos a kreslí charakteristiky článků RC a RL; - uvede příklady složitějších článků a jejich řešení. - vysvětlí druhy zesilovačů pro měření; - vysvětlí vlastnosti operačního zesilovače (oz); Třetí ročník ová dotace: 2 y týdně Statické vlastnosti členů regulačního obvodu - úvod do matematického řešení obvodů; - lineární a nelineární člen, zesílení, přenos; - statické vlastnosti, statické charakteristiky; - nelinearity; - příklady členů a charakteristik. Dynamické vlastnosti členů regulačního obvodu - komplexní čísla a použití v automatizaci; - přechodová charakteristika; - charakteristiky v komplexní rovině; - charakteristiky v logaritmických souřadnicích; - příklady členů a charakteristik. Příklady řešení základních článků RC a RL - vlastnosti a charakteristiky integračních článků RC a RL; - vlastnosti a charakteristiky článků RC a RL; - příklady členů a charakteristik. Použití zesilovačů v automatizaci - zesilovače pro měření; - výkonové zesilovače; - spínací obvody. 7 21 15 5 9
- vypočítá zesílení invertujícího a neinvertujícího zapojení (oz); - vysvětlí vlastnosti a použití výkonových zesilovačů; - vypočítá spínač s tranzistorem. - řídí se principy pro vytvoření úspěšné prezentace; - zná programové nástroje pro tvorbu prezentace; - připraví si podklady pro prezentaci; - vytvoří prezentaci a nastaví její vlastnosti. - popíše blokové schéma pohonu; - popíše principy a vlastnosti jednotlivých druhů pohonů; - rozdělí a popíše vlastnosti základních akčních členů. - vysvětlí pojem regulovaná soustava; - orientuje se ve vlastnostech regulovaných soustav; - nakreslí blokové schéma statické a astatické regulované soustavy; - vysvětlí vlastnosti soustavy s dopravním zpožděním. Řídící členy v regulačním obvodu - postavení řídícího členu v základním regulačním schématu; - způsoby nastavení žádané hodnoty; - příklady firemních řešení. Akční členy a pohony - blokové schéma pohonu; - rozdělení pohonů (elektrické, pneumatické a hydraulické); - rozdělení a příklady akčních členů. Regulované soustavy - rozdělení regulovaných soustav; - statické a astatické soustavy; - soustavy s dopravním zpožděním; - regulovatelnost soustav. 4 10 4 Výsledky vzdělávání - porozumí zapojení přenosů; - řeší příklady zapojení přenosů v blokovém schéma. - popíše postavení regulátoru v blokovém schématu; - popíše vlastnosti jednotlivých typů Čtvrtý ročník ová dotace: 2 y týdně Algebra blokových schémat - sériové řazení přenosů a paralelní řazení přenosů; - zpětnovazební zapojení přenosů; - praktické využití algebry blokových schémat. Regulátory ústřední regulační členy - jednoduché regulátory P, I, D; - složené regulátory PI, PD, PID; - příklady řešení regulátorů. 4 16 10
regulátorů; - nakreslí charakteristiky jednotlivých typů regulátorů. - objasní pojem kvalita regulace; - popíše kritéria stability z frekvenčních charakteristik; - vysvětlí Nyquistovo kritérium stability. - zná běžně používané druhy nespojité regulace a popíše vlastnosti; - vysvětlí rozdíly tyristorové a triakové regulace výkonu; - na blokovém schématu vysvětlí princip číslicové regulace. - ze zadání navrhne použitím základních logických funkcí řídící obvod; - popíše vlastnosti a programovatelného automatu (PLC); - objasní rozdíl mezi PLC diskrétním řešením řídícího obvodu; - nakreslí blokovou strukturu řídícího počítače a popíše bloky. - zná význam zabezpečovacího systému; - objasní princip a vlastnosti inteligentních systémů v budovách; - je seznámen s problematikou projekce a montáže; - objasní princip sběrnice EIB, KNX a příslušných komponentů. - chápe problematiku CNC řízení; - popíše základní komponenty CNC řízení; - vyjmenuje a uvede vlastnosti průmyslových sítí CAN, Profibus, ASi. Kvalita a stabilita regulačního pochodu - způsoby zvyšování kvality regulace; - kritéria stability; - Nyquistovo kritérium stability. Nespojitá regulace - pomalá, rychlá; - impulsní a číslicová; - příklady řešení. Základy logického řízení - diskrétní řízení využívající základní logické funkce; - programovatelné prostředky, řídící počítače; - příklady logického řízení. Inteligentní systémy budov - zabezpečovací systémy; - protipožární systémy; - sběrnice EIB, KNX; - příklady řešení a použití. CNC řízení - průmyslové počítačové sítě; - komponenty pro CNC řízení. 8 8 12 6 4 11
Učební osnova předmětu 2. Automatizační měření - Elektromechanik Název a adresa školy: Název školního vzdělávacího programu: Kód a název oboru vzdělání: Celková ová dotace: Platnost: Střední škola technická a gastronomická, Blansko, Bezručova 33 Elektromechanik - Elektromechanička 26-51-H/01 Elektrikář 60 za 3 roky studia od 1. září 2009, počínaje prvním ročníkem Pojetí vyučovacího předmětu Obecný cíl předmětu Cílem předmětu automatizační měření je naučit žáky základům regulace jak teoreticky, tak i prakticky, seznámit je s měřením základních neelektrických veličin při regulaci a prakticky některá měření ověřit. Předmět automatizační měření se řadí mezi odborné předměty, které vytvářejí základ pro odborné vzdělávání a pro úspěšné uplatnění v oboru. Charakteristika učiva Obsah učiva vychází z požadavků na pochopení účelu a struktury automatizační techniky, na pochopení základních pojmů ovládání, řízení a regulace a významu a důvodů zavádění automatizace. Žáci poznají principy, provedení a základní funkci snímačů neelektrických veličin, získají základní představy o tom, že vlastnosti jednotlivých členů jsou určující pro volbu systémů a orientují se v aplikacích řídících systémů v praxi. Obsah předmětu je rozdělen do dvou základních celků - teoretická část a praktické měření v laboratoři včetně praktických ukázek některých zařízení (EZS). Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí Při výuce jsou žáci vedeni tak, aby usilovali o získávání dalších poznatků ve svém oboru s využitím různých informačních zdrojů, aby dodržovali bezpečnostní, technické a technologické postupy a normy. Jsou vedeni také k tomu, aby pracovali samostatně i v týmu, aby byli zodpovědní za své jednání a chování. Žáci získají také odborné znalosti, umožňující správný profesní pohled na souvislosti mezi ekonomikou, elektrotechnikou 12
a životním prostředím. Při praktické činnosti jsou žáci vedeni tak, aby racionálně využívali svěřené prostředky a nepoškozovali zařízení laboratoře. Pojetí výuky Předmět se vyučuje ve 3. ročníku a úzce souvisí s ostatními odbornými předměty a s odborným výcvikem. Při probírání nového učiva je obvykle volena metoda výkladu, vhodně doplňovaná názorným vyučováním pomocí audiovizuální techniky. Některé části jsou doplněny praktickou ukázkou probíraných zařízení (EZS). Teoretická výuka je podpořena praktickým měřením v laboratoři, kde si žáci prohlubují znalosti, osvojují si zručnost a systematičnost v používání měřící techniky. Hodnocení výsledků žáků Při hodnocení výsledků je kladen důraz na porozumění učivu, na stupeň osvojení probírané látky a na schopnost aplikovat poznatky při praktické činnosti. Při hodnocení výsledků laboratorních měření učitel přihlíží i k závěrečnému zhodnocení naměřených výsledků samotným žákem a ke správnosti zpracovaných výsledků formou protokolu o měření. Při celkovém hodnocení učitel zohledňuje úroveň odborných vědomostí a dovedností, používání správné terminologie, samostatnost žáka, jeho odborný zájem a aktivitu. Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat Předmět přispívá k rozvoji klíčových kompetencí. Žáci se učí vhodně se vyjadřovat k technickým otázkám, používat technické pojmy a názvosloví, prezentovat a obhajovat své myšlenky a názory a vhodně reagovat na názory druhých. Jsou vedeni tak, aby se snažili efektivně se učit a pracovat, dále se vzdělávat a přijímat a odpovědně plnit zadané úkoly v souladu s platnými předpisy a normami. Při běžných výpočtech aplikují základní matematické postupy, při hledání informací a technických údajů využívají internet. Činnosti žáků v předmětu automatizační měření se dotýkají průřezových témat Člověk a ICT (zpracování administrativních technických písemností a dokumentů, vyhodnocování naměřených výsledků, zpracování protokolů na PC), Člověk a životní prostředí (efektivní a šetrné využívání a zpracování technických materiálů) a Člověk a svět práce (uvědomění si významu vzdělání v technické oblasti, posílení vědomí větší uplatnitelnosti na trhu práce zvládnutím problematiky automatizačních měření). 13
- vysvětlí význam regulace, dokáže popsat regulační obvod a příklady z praxe; - orientuje se v základních pojmech automatizace. - dokáže jednoduše popsat základní části regulačního obvodu; - popíše příklad z praxe. - získá přehled o měření neelektrických veličin; - dokáže popsat podrobněji alespoň jeden způsob měření neelektrických veličin v praxi. - dokáže vysvětlit princip ASŘTP v různých oborech lidské činnosti; - umí popsat EZS objektů nebo automobilů. - vysvětlí význam oboru z pohledu vývoje dílčích oborů, uplatňovaných v rámci procesu automatizace a jejího vývoje ve vzájemné integraci; - správně používá jednotlivé odborné pojmy oboru; - orientuje se ve struktuře oboru a jeho jednotlivých prvcích; - chápe význam komponentů mechatronické soustavy. Třetí ročník ová dotace: 2 y týdně Základní pojmy - řízení, ovládání, regulace; - blokové schéma regulačního obvodu; - základní veličiny v regulace; - příklady regulací s popisem jednotlivých veličin (otáčky, teplota, hladina). Základní části regulačního obvodu - regulovaná soustava, rozdělení; - regulátory, druhy; - akční členy; - příklady z praxe. Měření neelektrických veličin - obecně o měření neelektrických veličin; - měření teploty, rozdělení; - měření otáček; - měření posunutí, tlaku; - měření ostatních neelektrických veličin; - příklady z praxe. Měření a řízení v technologických procesech - blokové schéma ASŘTP; - příklady; - elektronické zabezpečovací systémy; - blokové schéma EZS, ukázka. Úvod do Mechatroniky - vznik, definice a vývoj mechatroniky; - mechatronická soustava a její komponenty; - mechatronický systém a jeho struktura; - příklady a ukázka aplikací principů mechatroniky; - objasnění základních pojmů; - řešení kontrolních úloh. 8 8 7 7 3 - objasní použití pneumatických systémů v praxi; Pneumatické řízení - oblasti použití stlačeného vzduchu; - výhody a nevýhody pneumatických 13 14
- vysvětlí výhody a nevýhody pneumatických systémů; - charakterizuje jednotlivé typy komponentů; - objasní rozdělení rozvaděčů, jejich použití, kreslí schematické značky; - nakreslí u jednotlivých ventilů schematickou značku a vysvětlí její použití. - vyjmenuje oblasti použití hydrauliky; - vysvětlí výhody a nevýhody hydraulických systémů; - popíše druhy a použití hydraulických kapalin; - charakterizuje jednotlivé typy hydrogenerátorů; - vysvětlí funkci ventilů v hydraulických obvodech - srovnává znalosti z předešlého studia systémů; - rozvaděče, ventily; - pneumatické obvody; - elektro-pneumatika; - příklady a praktické ukázky pneumatických členů a zapojení. Hydraulické řízení - oblasti použití hydrauliky; - výhody a nevýhody hydraulických systémů; - hydraulické kapaliny; - hydraulické ventily; - elektro-hydraulika; - praktické ukázky hydraulických členů. Opakování k SZZ 9 5 15
Učební osnova předmětu 3. Elektrické stroje a přístroje - Elektrikář - silnoproud Název a adresa školy: Název školního vzdělávacího programu: Kód a název oboru vzdělání: Celková ová dotace: Platnost: Střední škola technická a gastronomická, Blansko, Bezručova 33 Elektrikář - silnoproud 26-51-H/02 Elektrikář - silnoproud 126 za 3 roky studia od 1. září 2009, počínaje prvním ročníkem Pojetí vyučovacího předmětu Obecný cíl předmětu Cílem předmětu elektrické stroje a přístroje je poskytnout žákům potřebné vědomosti z oblasti výroby, rozvodu a využití elektrické energie, rozvíjet technické logické myšlení a přiměřenou úroveň aplikace získaných vědomostí zejména v odborném výcviku. Charakteristika učiva Obsah předmětu je rozdělen do tematických celků. Žáci se postupně seznámí s elektrickými přístroji, transformátory, s indukčními motory, synchronními stroji a střídavými komutátorovými motory. Následují kapitoly stejnosměrné stroje, elektrické pohony a výkonová elektronika. Další témata jsou zaměřena na výrobu elektrické energie, na elektrické sítě a vedení. Žáci získají informace také o elektrickém silnoproudém rozvodu v budovách, o světle a osvětlovací technice a o elektrotepelných zařízeních a chlazení. Závěrečné kapitoly se věnují akumulátorům, elektrické dopravě a elektrotechnickým předpisům. Žáci si osvojí zásady bezpečnosti práce a ochrany zdraví při práci a svými teoretickými znalostmi naváží na praktické dovednosti z odborného výcviku. Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí Při výuce jsou žáci vedeni tak, aby usilovali o získávání dalších poznatků ve svém oboru, aby dodržovali bezpečnostní, technické a technologické postupy a normy a neplýtvali materiálními hodnotami. Jsou vedeni také k tomu, aby pracovali samostatně i v týmu, aby byli zodpovědní za své jednání a chování a uměli pomáhat při řešení technických problémů spolupracovníkům a spoluobčanům. Žáci získají také odborné znalosti, aby mohli uplatnit při 16
své profesi správný pohled na souvislosti mezi ekonomikou, silnoproudou elektrotechnikou a životním prostředím. Pojetí výuky Předmět se vyučuje ve 2. a ve 3. ročníku a úzce souvisí s ostatními odbornými předměty a s odborným výcvikem. Při probírání nového učiva je obvykle volena metoda výkladu, vhodně doplňovaná příklady z praxe, obrazovými materiály a názorným vyučováním pomocí audiovizuální techniky. Žáci se účastní exkurzí, samostatně vyhledávají na internetu odborné dokumenty a články a pracují s technickou literaturou. Hodnocení výsledků žáků Při hodnocení je kladen důraz na stupeň osvojení probíraného učiva, porozumění principům činnosti přístrojů a strojů a schopnost aplikace poznatků při řešení praktických úkolů a výpočtů. Celkové hodnocení se skládá z hodnocení ústního a písemného zkoušení, samostatných prací školních i domácích, učitel zohledňuje úroveň odborných vědomostí a dovedností, používání správné terminologie, samostatnost žáka, jeho odborný zájem a aktivitu. Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a aplikaci průřezových témat Předmět elektrické stroje a přístroje přispívá k rozvoji klíčových kompetencí. Žáci se učí vhodně se vyjadřovat k technickým otázkám, používat technické pojmy a názvosloví, prezentovat a obhajovat své myšlenky a názory a vhodně reagovat na názory druhých. Jsou vedeni tak, aby se snažili efektivně se učit a pracovat, dále se vzdělávat a přijímat a odpovědně plnit zadané úkoly. Při běžných technických výpočtech aplikují základní matematické postupy, při hledání informací a technických údajů využívají internet. Činnosti žáků v předmětu elektrické stroje a přístroje se dotýkají průřezových témat Člověk a ICT (vyhledávání a třídění informací pomocí PC), Člověk a životní prostředí (efektivní a šetrné využívání a zpracování technických materiálů) a Člověk a svět práce (uvědomění si významu vzdělání v technické oblasti, posílení vědomí větší uplatnitelnosti na trhu práce zvládnutím problematiky týkající se elektrických strojů, přístrojů a jejich částí).. 17
- správně používá základní veličiny a jejich jednotky; - vysvětlí souvislosti mezi magnetismem a elektromagnetismem. - rozdělí přístroje a popíše princip jejich činnosti; - vysvětlí, proč vzniká v přístroji elektrický oblouk; - popíše pojistku, jistič, stykač, chránič, vysvětlí jejich význam pro činnost elektrického zařízení. - popíše konstrukci transformátoru; - vysvětlí princip činnosti transformátoru. - nakreslí schéma trojfázového motoru nakrátko pro spouštění přímým připojením k síti; - popíše způsoby snižování proudového nárazu u motorů s kotvou nakrátko i motoru kroužkového. - popíše konstrukci synchronního stroje; - vysvětlí účel jednotlivých synchronních strojů. Druhý ročník ová dotace: 2 y týdně Úvod - význam předmětu a jeho obsah; - základní pojmy a veličiny (opakování); - elektromagnetická indukce; - magnetické pole. Elektrické přístroje - rozdělení elektrických spínacích přístrojů; - základní parametry a provedení; - funkční části a mechanismy přístrojů; - vznik a zhášení elektrického oblouku; - přístroje spínací nn; - přístroje jistící; - přístroje ochranné; - přístroje vn a vvn. Transformátory - základní pojmy a parametry; - konstrukce transformátoru; - provozní stavy transformátorů; - paralelní spojování transformátorů; - převod transformátoru; - zapojení vinutí transformátorů; - řízení napětí transformátorů; - zvláštní transformátory. Indukční motory - popis a působení indukčního motoru; - asynchronní motor s kotvou nakrátko; - kroužkový asynchronní motor; - jednofázový asynchronní motor; - spouštění motoru; - řízení rychlosti; - momentová charakteristika asynchronního motoru, skluz. Synchronní stroje - rozdělení a význam synchronních strojů; - princip činnosti alternátorů; - řízení napětí alternátorů; - paralelní chod alternátorů; - synchronní motor a jeho vlastnosti; 2 10 8 10 10 18
- vysvětlí přednosti komutátorových motorů s ohledem na technologické požadavky; - vyjmenuje také nevýhody těchto motorů (složitost, hmotnost, cena, údržba atd.). - vysvětlí omezené použití stejnosměrných strojů, hlavně při současném rozvoji polovodičové techniky; - vyjmenuje oblasti, ve kterých se stejnosměrné motory i v současné době využívají (doprava, těžní stroje, automatizační zařízení atd.). - si osvojí základní problematiku elektrických pohonů; - charakterizuje pohony se stejnosměrnými, indukčními a synchronními motory; - objasní volbu druhu elektrického pohonu. - vysvětlí význam výkonových polovodičových součástek pro chemický a metalurgický průmysl, pro elektrolýzu při výrobě hliníku, mědi, galvanické pokovování. - synchronní kompenzátor. Střídavé komutátorové motory - význam komutátorových motorů; - rozdělení a konstrukce motorů; - jednofázové motory; - trojfázové motory. Stejnosměrné stroje - rozdělení elektrických strojů; - základní uspořádání a způsob zapojení; - vlastnosti stejnosměrných motorů; - vlastnosti a druhy dynam. Elektrické pohony - charakteristiky pohonu; - energetika elektrického pohonu; - dimenzování a volba druhu elektrického pohonu; - jištění elektrických pohonů; - ovládání a řízení elektrických pohonů, automatické řízení a ovládání. Výkonová elektronika - neřízené usměrňovače; - řízené usměrňovače; - střídače. 6 8 6 6 Výsledky vzdělávání - objasní principy výroby elektrické energie; - vysvětlí princip přeměny energií v jednotlivých elektrárnách; - chápe nezbytnost alternativních zdrojů; - popíše vývojové trendy v energetice. - definuje parametry vedení; Třetí ročník ová dotace: 2 y týdně Výroba elektrické energie - zdroje energie, základní energetické pojmy; - parní elektrárny; - teplárny; - vodní elektrárny; - jaderné elektrárny; - netradiční elektrárny. Elektrické sítě a vedení - elektrizační soustava a její řízení; 7 7 19
- vypočítá úbytek napětí na vedení; - popíše hlediska pro dimenzování vodičů; - vysvětlí negativní vliv spotřebičů na síť. - popíše problematiku, spojenou se změnami účiníku; - vysvětlí druhy kompenzace. - popíše způsoby připojování odběratelů z veřejného rozvodu; - uvádí příklady, orientuje se v elektroinstalačním materiálu. - zná význam zabezpečovacího systému; - objasní princip a vlastnosti inteligentních systémů v budovách; - vysvětlí princip činnosti jednotlivých světelných zařízení, objasní základní pojmy. - prokáže přehled o druzích elektrotepelných zařízení; - vysvětlí princip přečerpávání tepla. - elektrické sítě a vedení; - normalizovaná napětí; - vodiče pro silnoproudý rozvod; - elektrické parametry vedení; - uspořádání elektrických sítí; - dimenzování a jištění vodičů s ohledem na dovolené oteplení při přetížení a při zkratu. Kompenzace účiníku - princip a důvody kompenzace; - způsoby kompenzace; - výpočet potřebného kompenzačního výkonu. Elektrický silnoproudý rozvod v budovách - přípojky, přípojková skříň, hlavní domovní vedení; - vedení k elektroměrům a rozvody za elektroměrem; - materiál pro elektrickou instalaci; - ukládání elektrických vedení; - elektrická instalace v obytných objektech; - elektrická instalace v průmyslových objektech. Inteligentní systémy budov - zabezpečovací systémy; - protipožární systémy. - příklady řešení a použití. Světlo a osvětlovací technika - základní veličiny a jednotky; - světelné zdroje a svítidla; - požadavky na osvětlení; - měření a výpočet osvětlení. Elektrotepelná zařízení a chlazení - základní pojmy; - druhy elektrických ohřevů; - regulace teploty; - tepelné spotřebiče; - elektrické chladící zařízení; - uvádění elektrického zařízení do provozu; - tepelná čerpadla; - klimatizační zařízení. 4 6 7 7 20