Документ 4207865

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
«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД»
Направление подготовки: 140404 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 необходимых знаний и умений по современному электрическому приводу
(ЭП), что позволит им успешно решать теоретические и практические задачи в их профессиональной деятельности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Создать у студентов правильное представление о сущности происходящих в
электрических приводах процессов преобразования энергии и о влиянии требований
рабочих машин и технологий на выбор типа и структуры электропривода.
2. Научить студентов самостоятельно выполнять простейшие расчеты по анализу
движения электроприводов, определению их основных параметров и характеристик,
оценке энергетических показателей работы и выборе двигателя и проверке его по нагреву.
3. Научить студентов самостоятельно проводить элементарные лабораторные
исследования электрических приводов.
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: «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:
- готовность
участвовать
в работе над проектами
электроэнергетических и
электротехнических систем и отдельных их компонентов (ПК-8);
- способность использовать современные информационные технологии (ПК-19);
- способность анализировать технологический процесс как объект управления (ПК- 28);
- готовность участвовать в исследовании объектов и систем электроэнергетики и
электротехники (ПК-38);
- способность применять методы испытаний электрооборудования и объектов
электроэнергетики и электротехники (ПК-43);
- готовность к наладке и опытной проверке электроэнергетического и
электротехнического оборудования (ПК-47).
В результате изучения дисциплины обучающиеся должны:
Знать простейшее математическое описание элементов современных электрических
приво дов, схемы включения, основные параметры, характеристики и свойства, получить общее представление о назначении и видах современных электрических приводов;
Уметь использовать приближенные методы расчета и выбора основных элементов
электрических приводов;
Владеть: первоначальными навыками проведения лабораторных испытаний
электрических приводов.
Обучающиеся должны ориентироваться в схемных решениях, математических моделях, свойствах и характеристиках электроприводов постоянного и переменного тока. проводить типовые расчеты основных параметров и характеристик электрических приводов, проводить испытания и эксплуатацию электроприводов.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет _______8____ зачетных единиц.
Всего часов
Вид учебной работы
Семестры
5
6
88
53
35
-
-
-
53
35
18
Лабораторные работы (ЛР)
35
18
17
Самостоятельная работа (всего)
128
85
43
-
-
-
77
51
26
51
34
17
Зач
Экз
216
138
78
6
3,8
2,2
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
7
-
-
-
-
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
1. Общие вопросы электрического привода
Назначение электрического привода, его схема, элементы, основные понятия и определения. Классификация электрических приводов, примеры реализации. Электромеханическое преобразование энергии как основа машинного производства. Законы электромеханики. Современное состояние и перспективы развития автоматизированного электрического
привода. Содержание, методология, структура курса и связь с другими дисциплинами.
2. Механика электрического привода
Механические звенья электропривода. Понятие статического момента нагрузки и
момента инерции. Виды статических моментов нагрузки. Статические моменты нагрузки
типовых машин и механизмов. Приведение статических моментов нагрузки и моментов
инерции. Учет потерь энергии в передачах, учет упругих моментов в механическом блоке
электропривода. Уравнение движения электропривода. Механические переходные процессы в электроприводе. Понятие и способы регулирования переменных (координат)
электропривода. Использование уравнения движения для определения времени пуска, реверса и выбега. Механические характеристики производственных машин и механизмов.
Статическая устойчивость электрического привода.
3. Энергетика электрического привода
Уравнение теплового баланса для усредненной оценки нагревания и охлаждения
электрических машин. Нагрузочные диаграммы. Определение мощности двигателей электрического привода методами средних потерь и эквивалентных величин. Энергетические
показатели работы электроприводов и основные способы их повышения. Режимы работы
электрического привода. Методы проверки электродвигателей по нагреву. Особенности выбора двигателя по мощности при длительном, кратковременном и повторнократковременном режимах работы.
4. Электромеханические свойства электроприводов
Схемы, статические характеристики, энергетические режимы, математическое
описание и способы регулирования электроприводов с двигателями постоянного тока. Уравнение механической характеристики. Естественные и искусственные механические характеристики. Расчет регулировочных резисторов. Двигательный и тормозные режимы работы. Двигатель постоянного тока как электромеханический преобразователь, каналы
управления, двухзонное регулирование.
Схемы, статические характеристики, энергетические режимы, математическое
описание и способы регулирования электроприводов с асинхронными двигателями. Механические характеристики. Генераторный, двигательный режимы работы, режимы торможения. Асинхронный двигатель как объект управления. Методы регулирования частоты
вращения асинхронных двигателей. Расчет регулировочных резисторов. Частотное регулирование. Каскадное регулирование асинхронных двигателей.
Схемы, статические характеристики, энергетические режимы, математическое
описание и способы регулирования электроприводов с синхронными двигателями. Уравнение угловой характеристики. Пусковые характеристики синхронных двигателей. Синхронный двигатель как объект управления. Частотное регулирование синхронных двигателей. Вентильные двигатели, их механические и регулировочные характеристики. Энергетические показатели работы электроприводов и основные способы их повышения.
5. Разомкнутые и замкнутые схемы управления электроприводов
Классификация и принципы построения систем управления. Электрические приводы с релейно-контакторным управлением. Принципы управления в замкнутых системах
регулирования электроприводов. Переходные процессы в электроприводах. Электрические приводы по системе «генератор-двигатель» (Г-Д), тиристорный преобразователь –
двигатель постоянного тока (ТП-Д), широтно-импульсный преобразователь - двигатель и
тиристорный преобразователь частоты – асинхронный двигатель (ТПЧ-АД). Принципы
регулирования скорости в замкнутых электроприводах. Элементы проектирования электроприводов, выбор основных элементов электроприводов.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1.
Силовая электроника
2.
Теория электропривода
3.
Математические модели и расчет ЭМС
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
х
х
х
х
х
х
х
х
х
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
4
4
-
Всего
час.
8
8
6
51
65
3. Энергетика электрического привода
6
4
17
27
4. Электромеханические свойства электроприводов
17
11
34
62
5. Разомкнутые и замкнутые схемы
управления электроприводов
18
10
26
54
№
п/п
Наименование раздела дисциплины
1. Общие вопросы электропривода
2.
Механика электрического привода
6. Лабораторный практикум
Лекц. Практ. Лаб.
зан.
зан.
Семин
СРС
№
№ раздела
п/п
дисциплины
Наименование лабораторных работ
Трудоемкость
(час.)
1.
1.
Состав ЭП и основные требования безопасности при
4
эксплуатации электромеханических стендов.
2.
2.
Структура механической части электрического приво-
6
да, переходные процессы при пуске
3.
3.
Исследование энергетических показателей электро-
4
привода ТПЧ-АД
4.
4.
Исследование механических характеристик ЭП с дви-
11
гателем постоянного тока в двигательном режиме.
Исследование механических характеристик ЭП с двигателем постоянного тока в тормозных режимах.
Исследование механических характеристик ЭП с асинхронным двигателем при изменении напряжения.
5.
5.
Статические и динамические характеристики разо-
10
мкнутой и замкнутой схем электропривода ТП-Д
7. Практические занятия (семинары) учебным планом не предусмотрены
8. Курсовые проекты (работы) учебным планом не предусмотрены
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Онищенко Г.Б. Электрический привод. М.: Академия, 2006. 288 с.
2. Чиликин М.Г., СандлерА.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат,1981.
576 с.
б) дополнительная литература
3. Алексеев В. В. Электрический привод. Учебное пособие к практическим занятиям / В.В. Алексеев, А.Е. Козярук, П.В. Алексеев. Санкт-Петербургский государственный
горный институт (технический университет). СПб, 2009. 66 с.
4. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1977. 432 с.
5. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода. М.: Изд. МЭИ, 2003. 224 с.
6. Справочник по автоматизированному электроприводу /Под. Ред. В.А.Елисеева и
А.В.Шинянского. М.: Энергоатомиздат, 1983. 616 с.
7. Электрический привод. Методические указания к практическим занятиям / СанктПетербургский государственный горный институт (технический университет). Сост. Алексеев В. В., Козярук А.Е., Алексеев П.В, Загривный Э.А. СПб, 2009. 49 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
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 использованы специализированная лаборатория
«Электропривод» (ауд.7128), 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 расчета Рекомендуется применение компьютерной программы Assist2 для контроля успеваемости и промежуточной аттестации.процессов в электроприводах постоянного и переменного тока
Simulink – Matlab, Mathcad.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Образовательные технологии
Самостоятельная работа Приводится 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. В качестве расчетных заданий, выполняемых студентами самостоятельно,
приняты следующие:
• Расчет характеристик реостатного пуска АД при реостатно-релейном управлении.
• Выбор мощности двигателя методом эквивалентного момента.
• Статический расчет замкнутого по скорости электропривода по системе ТП-Д.
• Расчет регуляторов системы асинхронного электропривода ТПЧ-АД.
Текущий контроль успеваемости ведется по выполненным лабораторным работам, РГЗ, и
защищенным отчетам, по посещению лекционных занятий
Разработчик:
Каф. ЭЭЭ
доцент
Алексеев В.В.
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
Заведующий каф. ЭЭЭ
(место работы)
профессор
(занимаемая должность)
Козярук А.Е.
(инициалы, фамилия)