Домой

Программа учебной дисциплинЫ «электрические машины» Направление подготовки




Скачать 169.49 Kb.
НазваниеПрограмма учебной дисциплинЫ «электрические машины» Направление подготовки
Дата03.03.2013
Размер169.49 Kb.
ТипПрограмма
Содержание
«электрические машины
Форма обучения
2. Место дисциплины в структуре ООП: Дисциплина
3. Требования к результатам освоения дисциплины
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
Самостоятельная работа (всего)
Другие виды самостоятельной работы
5. Содержание дисциплины
2. Коллекторные машины постоянного тока
4. Асинхронные машины
5. Синхронные машины
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
6. Лабораторный практикум
7. Практические занятия (семинары) учебным планом не предусмотрены
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Подобные работы:


ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ


НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»



Согласовано

Утверждаю


___________________

Руководитель ООП

по направлению 140400

зав.каф. ЭЭЭ проф. А.Е.Козярук


_______________________

Зав. кафедрой ЭЭЭ

проф. А.Е. Козярук



ПРОГРАММА учебной дисциплинЫ


^ «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»


Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника


Профиль подготовки: Электропривод и автоматика


Квалификация (степень) выпускника: бакалавр


^ Форма обучения: очная


Составитель: доцент каф. ЭЭЭ В.В. Алексеев


САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012


1. Цели и задачи дисциплины: Основной целью дисциплины является формирование у студентов теоретической базы по современным электромеханическим преобразователям энергии, которая позволит им успешно решать теоретические и практические задачи в их профессиональной деятельности, связанной с проектированием, испытаниями и эксплуатацией электрических машин.

Для достижения поставленной цели необходимо научить студентов:

  • классифицировать электрические машины и описывать сущность происходящего
    в них электромеханического преобразования энергии;

  • самостоятельно проводить расчеты по определению параметров и характеристик
    электрических машин;

  • проводить элементарные испытания электрических машин.

^ 2. Место дисциплины в структуре ООП: Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Электропривод и автоматика» направления 140400 Электроэнергетика и электротехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Высшая математика», «Физика», «Теоретические основы электротехники» и предшествует изучению следующих дисциплин: «Электрический привод», «Математические модели и расчет электромеханических систем», «Проектирование систем электропривода».

Входные умения и компетенции студента.

- способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

- готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

- способность владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, готовностью использовать компьютер как средство работы с информацией (ОК-11).


^ 3. Требования к результатам освоения дисциплины:

    Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

  • способность и готовность анализировать научно-техническую информацию,
    изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

  • способность разрабатывать простые конструкции электроэнергетических и
    электротехнических объектов (ПК-9);

  • способность использовать современные информационные технологии, управлять
    информацией с использованием прикладных программ деловой сферы деятельности;
    использовать сетевые компьютерные технологии, базы данных и пакеты прикладных
    программ в своей предметной области (ПК-19);

  • способность применять методы испытаний электрооборудования и объектов
    электроэнергетики и электротехники (ПК-43).

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать и понимать принцип действия современных типов электрических машин, знать особенности их конструкции, уравнения, схемы замещения и характеристики; иметь общее представление о проектировании, испытаниях и моделировании электрических машин;

Уметь использовать полученные знания при решении практических задач по проектированию, испытаниями и эксплуатации электрических машин.

Владеть: навыками элементарных расчетов и испытаний электрических машин.



^ 4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет _______8____ зачетных единиц.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

3

4

5




^ Аудиторные занятия (всего)

105

54

51







В том числе:

-

-

-

-

-

Лекции

70

36

34







Практические занятия (ПЗ)
















Семинары (С)
















Лабораторные работы (ЛР)

35

18

17







^ Самостоятельная работа (всего)

183

77

52

54




В том числе:

-

-

-

-

-

Курсовой проект (работа)

54







54




Расчетно-графические работы

85

51

34







Реферат
















^ Другие виды самостоятельной работы

44

26

18

























Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)




Зач

Экз

Защ




Общая трудоемкость час

зач. ед.

288

131

103

54




8

3,6

2,9

1,5





^ 5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

1. Введение

Общие вопросы электромеханического преобразования энергии. Актуальные проблемы электромеханики. Роль электрических машин (ЭМ) в современной технике. История создания и тенденции развития электрических машин. Основные требования безопасности при разработке и эксплуатации машин. Классификация электрических машин. Эксплуатационные требования.

Основные законы электромеханики. Максимальный КПД, обратимость ЭМ, магнитные поля статора и ротора в установившемся режиме.

Физические законы, лежащие в основе принципа работы электрических машин. Закон электромагнитной индукции. Закон электромагнитной силы.

^ 2. Коллекторные машины постоянного тока

Принцип действия и конструкции машин постоянного тока. Номинальные данные и режимы работы. Обмотка якоря машины постоянного тока. Петлевые обмотки и их расчет. Волновые обмотки и их расчет. Уравнительные соединения. Условия симметрии якорных обмоток машин постоянного тока. ЭДС и электромагнитный момент якоря машины постоянного тока. Машинная постоянная Арнольда.

Уравнения напряжения якоря машины постоянного тока для генераторного и двигательного режимов. Работа машины постоянного тока на холостом ходу. Магнитная цепь и составляющие МДС для создания основного потока машины постоянного тока.

Работа машины постоянного тока под нагрузкой. Магнитный поток реакции якоря и его влияние на магнитное поле машины. Компенсационные обмотки для компенсации потока реакции якоря.

Коммутация тока в секциях обмотки якоря машин постоянного тока. Уравнения для тока в секции при коммутации. Замедленная и ускоренная коммутация тока. Средства, применяемые для улучшения коммутации.

Параметры, основные уравнения и характеристики, пуск, торможение и регулирование частоты вращения двигателей.

Характеристики генераторов постоянного тока. Внешние, нагрузочные и регулировочные характеристики генераторов постоянного тока с независимым, параллельным и смешанным возбуждением. Характеристический треугольник.

Потери и КПД машин постоянного тока. Потери холостого хода. Нагрузочные потери. Добавочные потери. Потери в обмотке возбуждения.

Специальные электрические машины. Универсальные коллекторные машины. Электромашинные усилители с поперечным полем возбуждения.


3. Трансформаторы

Принцип действия и конструкции трансформаторов Силовые трансформаторы. Однофазные трансформаторы. Основные уравнения и схемы замещения трансформаторов. Векторные уравнения напряжений первичной и вторичной цепи трансформатора. Приведение величин вторичной цепи трансформатора к первичной и векторные уравнения трансформатора в приведенных величинах: T-образная схема замещения трансформатора.

Векторная диаграмма трансформатора. Режим холостого хода трансформатора и векторная диаграмма трансформатора на холостом ходу, параметры холостого хода. Векторная диаграмма трансформатора в режиме к.з. и треугольник к.з. Векторные диаграммы однофазного трансформатора для индуктивной и емкостной нагрузки. Упрощенные векторные диаграммы однофазного трансформатора.

Характеристики трансформаторов. Определение изменения напряжения трансформатора при сбросе нагрузке по векторной диаграмме трансформатора. Внешняя характеристика трансформатора. КПД трансформатора и его характеристики.

Трехфазные трансформаторы. Группы соединений трехфазных трансформаторов. Особенности режимов холостого хода трехфазных трансформаторов при соединении обмоток звездой и треугольником. Параллельная работа трансформаторов.

Специальные типы трансформаторов. Автотрансформаторы. Принцип действия и устройство однофазных и трехфазных автотрансформаторов. Коэффициент трансформации автотрансформаторов.


^ 4. Асинхронные машины


Принцип действия конструкции, параметры асинхронных машин с фазным ротором и короткозамкнутым ротором. Эквивалентная схема АД. Приведение роторных величин асинхронной машины к статорным.

Основные уравнения напряжений цепи статора и цепи ротора асинхронной машины.

Определение значения максимального момента и скольжения, при котором наступает максимальный момент асинхронной машины. Определение пускового момента асинхронной машины. Преобразование T-образной схемы замещения в Г-образную.

Характеристики асинхронных двигателей, пуск и торможение. Механические и рабочие характеристики АД. Пусковые характеристики АД с переменными параметрами. Переходные процессы в асинхронных машинах.

Регулирование скорости АД. Ступенчатое регулирование скорости АД с короткозамкнутым ротором переключением пар полюсов. Плавное (частотное) регулирование скорости АД с короткозамкнутым ротором изменением частоты и величины питающего двигатель напряжения. Каскадное регулирование скорости АД с фазным ротором. Асинхронный генератор. Однофазные и двухфазные асинхронные двигатели. Специальные исполнения асинхронных машин. Асинхронный преобразователь частоты. Асинхронный фазовращатель и асинхронный потенциалрегулятор. Однофазные АД. Конденсаторные АД.

Обмотки машин переменного тока. Основные коэффициенты, характеризующие обмотки переменного тока: относительный шаг обмотки, коэффициент укорочения, число пазов на полюс и фазу, коэффициент распределения, обмоточный коэффициент. ЭДС фазной обмотки.


^ 5. Синхронные машины


Принцип действия и конструкции синхронных машин. Неявнополюсные и явнополюсные СМ. Реакция якоря синхронной машины. Поперечные и продольные синхронные сопротивления. Векторные диаграммы синхронной машины. Векторная диаграмма ЭДС явнополюсной синхронной машины. Векторная диаграмма ЭДС неявнополюсной синхронной машины. Упрощенные векторные диаграммы. Определение по векторным диаграммам изменения напряжения, электромагнитной мощности и момента на валу синхронной машины. Угловые характеристики синхронной машины. Перегрузочная способность и ОКЗ синхронной машины. Векторная диаграмма синхронного двигателя.

Характеристики синхронных машин. Характеристики холостого хода и короткого замыкания Определение ОКЗ по характеристикам холостого хода и короткого замыкания. Построение диаграмм ЭДС по характеристикам холостого хода и короткого замыкания, определение изменения напряжения синхронного генератора при сбросе нагрузки.

Характеристики синхронных генераторов.

Основные уравнения и механические и рабочие характеристики синхронных двигателей.

Асинхронный пуск синхронного двигателя.

Параллельная работа синхронных машин. Схемы синхронизации синхронных машин с сетью переменного тока. Работа синхронной машины в генераторном режиме при постоянном токе возбуждения и изменяющемся моменте на валу. Работа синхронной машины при постоянном моменте на валу и изменяющемся токе возбуждения.

U-образные характеристики регулирования реактивной мощности синхронной машины посредством изменения тока возбуждения. Системы возбуждения синхронных машин. Уравнения моментов синхронной машины в переходном режиме при набросе и сбросе нагрузки.

Потери и КПД синхронных машин. Потери в обмотках статора и ротора, добавочные потери в обмотках. Магнитные потери от переменного тока. Поверхностные и пульсационные потери в щеточном контакте. Вентиляционные и механические потери. Специальные электрические машины.

^ 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

1.

Электрический привод

х

х




х

х




2.

Теория электропривода




х




х

х




3.

Математические модели и расчет ЭМС




х

х

х

х





^ 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семин

СРС

Все-го

час.

1.

Введение.

2




2




-

4

2.

Машины постоянного тока

20




13




44

77

3.

Трансформаторы

14




3




33

50

4.

Асинхронные машины

17




7




88

112

5.

Синхронные машины

17




10




18

45


^ 6. Лабораторный практикум

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-емкость

(час.)

1.

1.

Введение. Основные требования безопасности при эксплуатации машин.

2

2.

2

Исследование характеристик генератора с независимым возбуждением.

Исследование характеристик генератора с параллельным возбуждением.

Исследование характеристик двигателя постоянного тока с параллельным и независимым возбуждением.

13

…3

3.

Исследование характеристик трансформатора.

3

4


4.

Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором.

Определение режимных параметров асинхронного двигателя.

7

5.

5.

Характеристики синхронного генератора.

Параллельная работа синхронного генератора с сетью.

Исследование характеристик синхронного двигателя.

10


^ 7. Практические занятия (семинары) учебным планом не предусмотрены

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) «Проектирование асинхронного двигателя» или «Проектирование трехфазного трансформатора»

^ 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:


а) основная литература

  1. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов B.C. Электрические машины и микромашины. М.: Высш. шк., 1991. 528 с.

  2. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Высш. шк., 2004. 670 с.

  3. Электрические машины: Программа и методические указания с контрольными работами для изучения дисциплины и к курсовому проектированию /Сост. В.В.Алексеев, В.И. Вершинин, А.П. Емельянов. СПб: РИЦ СПбГГИ, 2010. 46 с.

  4. Электрические машины. Машины постоянного тока и трансформаторы: Лабораторные работы/СПГГИ. Сост. В.В.Алексеев. РИЦ СПГГИ, 2004. 45 с.

  5. Электрические машины. Машины переменного тока: Лабораторные работы/СПГГИ. Сост. В.В.Алексеев, П.В. Алексеев, Ю.П. Павлов. РИЦ СПГГИ, 2004. 37 с.

б) дополнительная литература

  1. Алексеев В.В., Козярук А.Е., Загривный Э.А. Электрические машины. Моделирование электрических машин приводов горного оборудования: Учебное пособие. СПГГИ (ТУ), 2006. 58 с.

  2. Проектирование электрических машин / под ред. И.П. Копылова - М.: Энергия, 1980. 496 с.

  3. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов - М.: Энергоатомиздат, 1986. 528 с.

  4. Копылов И.П. Моделирование электрических машин: Учеб.для вузов М.: Высшая школа, 1994. 318 с.

  5. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов (под ред. Копылова И.П.). М.: Высшая школа. 2005. 767 с.

в) программное обеспечение

Microsoft Winows XP, Microsoft Office, Прикладной пакет компьютерного моделирования Simulink – Matlab (Консультационный центр MATLAB [сайт] http://matlab.exponenta.ru/curvefitting/index.php).

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: компьютерная программа Assist2 для контроля успеваемости и промежуточной аттестации.

Интернет-ресурс кафедры электротехники и электромеханики СПГГИ:. URL: http://spmi.ru/node/891, http://oldwww.spmi.ru/skeleton/1/904.

Московский энергетический университет [сайт] URL: http://www.mpei.ru (дата обращения 29.12.2010), FAK.RU [сайт]: базы данных ВУЗов России по специальности 140600 Электротехника, электромеханика, электротехнологии URL: http://www.fak.ru/baza/students.php?spec=140600 (дата обращения 29.12.2010),

^ 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Для занятий по дисциплине будут использована специализированная лаборатория "Электрические машины"(ауд.7207) с учебными стендами. Предполагается использование компьютерных классов – ауд. 6309 и 7124 площадью 70,48 м2 и 48,7 м2 с установленными 22 компьютерами Pentium 4, двумя лазерными принтерами, сканером. Используются компьютерные программы Simulink – Matlab, Mathcad.

^ 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Самостоятельная работа Проводится по рекомендациям преподавателей при этом. особо акцентируется внимание на необходимость самостоятельного изучения вопросов, которые не изучаются при проведении аудиторных занятий, но имеющих отношение к дидактическим единицам, знание которых необходимо при получении зачета и сдаче экзамена. Расчетные задания: Расчет машины постоянного тока, Расчет трансформатора, Расчет асинхронного двигателя.

Контроль: выполнения лабораторных работ, РГЗ и посещения лекций


Разработчики:

Каф. ЭЭЭ




доцент




Алексеев В.В.

(место работы)





(занимаемая должность)





(инициалы, фамилия)


Заведующий каф. ЭЭЭ




профессор




Козярук А.Е.

(место работы)





(занимаемая должность)





(инициалы, фамилия)




Скачать 169.49 Kb.
Поиск по сайту:



База данных защищена авторским правом ©dogend.ru 2014
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Уроки, справочники, рефераты