АННОТАЦИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Электрические машины»
Цели освоения дисциплины
Целью изучения дисциплины является усвоение фундаментальных теоретических и практических знаний в области электрических машин, составляющих основу электромеханики. В результате изучения дисциплины специалист должен знать принципы работы и конструкцию машин различных типов, физический смысл параметров, характеристик и их связь с технико-экономическими показателями, назначение и особенности эксплуатации электрических машин.
Место дисциплины в образовательной программе
Предшествующие дисциплины: физика, математика, теоретические основы электротехники, электротехническое и конструкционное материаловедение. Является основой для дисциплин: электрический привод, автоматизированный электропривод, электрические станции и подстанции, электроэнергетические системы и сети, релейная защита и автоматика систем электроснабжения, приёмники и потребители электрической энергии систем электроснабжения, системы электроснабжения городов и промышленных предприятий, электромеханические переходные процессы в электроэнергетических системах, электротехнологические установки, энергосбережение и энергоэффективность систем электроснабжения, УНИРС.
Коды формируемых компетенций: ОК-1, ОК-3, ОК-6, ОК-7, ПК-6, ПК-7, ПК-8, ПК-9, ПК-14, ПК-15, ПК-32, ПК-34, ПК-39, ПК-40, ПК-41, ПК-43, ПК-44, ПК-45.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
методы создания и анализа теоретических моделей, позволяющих прогнозировать свойства и поведение объектов деятельности;
принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых электрических машин и их свойства;
основные принципы регулирования и управления режимами работы электрических машин;
методы проведения технических расчетов режимов работы, энергетических и эксплуатационных характеристик электрических машин и преобразователей;
достижения науки и техники, передовой и зарубежный опыт в соответствующей области знаний;
основные принципы использования информационных технологий при проектировании и конструировании электрических машин;
Уметь:
рассчитывать рабочие и энергетические характеристики электрических машин с использованием векторных диаграмм и характеристик намагничивания;
оценивать влияние отклонений условий работы от номинальных на рабочие и энергетические характеристики электрических машин;
проводить испытания и определение работоспособности установленных и ремонтируемых электрических машин;
осуществлять выбор электрических машин и трансформаторов в различных схемах электромеханики: электроприводов, испытательных и электрофизических установок, системах автоматического регулирования и др.
Владеть:
Проектированием основных типов электрических машин.
Структура и ключевые понятия дисциплины
Роль электрических машин в современной технике. Общие вопросы электромеханического преобразования энергии. Вращающееся магнитное поле в электрических машинах и условия его создания. Обмотки машин переменного тока. ЭДС в обмотке, обмоточный коэффициент. Высшие гармоники МДС и поля. Составляющие магнитного поля и индуктивные сопротивления обмоток. Электромагнитные силы и моменты в электрических машинах. Потери и КПД. Законы: электромагнитной индукции, Кирхгофа, полного тока, Ома для магнитной цепи, Ампера.
Принцип работы и конструкции трансформаторов. Обмотки трансформаторов: Типы и конструкции обмоток. Изоляция в трансформаторах: Классификация изоляции. Параметры и приведение обмоток. Схема замещения, основные уравнения, векторная диаграмма. Опыты и характеристики холостого хода и короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания. Изменение вторичного напряжения при нагрузке. Схемы и группы соединений обмоток. Параллельная работа. Регулирование напряжения трансформаторов: Механические, тиристорно-механические и бесконтактные системы регулирования. Промышленные испытания трансформаторов. Несимметричная нагрузка. Автотрансформатор. Многообмоточный трансформатор. Специальные трансформаторы.
Конструкции и принцип действия. Параметры и их приведение. Основные уравнения, векторная диаграмма и схемы замещения асинхронных двигателей. Электромагнитный момент и механическая характеристика асинхронной машины. Рабочие характеристики асинхронного двигателя. Работа асинхронного двигателя при неноминальных условиях. Принципы проектирования и надежность работы асинхронных двигателей. Пуск асинхронных двигателей. Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Однофазные асинхронные двигатели: силовые и исполнительные. Конденсаторный асинхронный двигатель. Характеристики и области применения.
Конструкции, принцип действия генераторов и двигателей. Системы возбуждения синхронных машин: Основные требования; Механические ситемы возбуждения; Тиристорные независимые системы возбуждения и самовозбуждения; Бесщеточные системы возбуждения; Системы возбуждения синхронных двигателей и компенсаторов; Реверсивные системы возбуждения, гашение поля и автоматическая регулировка возбуждения; Постоянные магниты в системах возбуждения. Характеристика холостого хода синхронного генератора. Реакция якоря в синхронном генераторе и ее зависимость от характера нагрузки. Параметры синхронной машины в установившемся режиме. Уравнения и векторные диаграммы генераторов. Электромагнитный момент и угловая характеристика. Параллельная работа синхронной машины с сетью. U-образные характеристики. Синхронные двигатели: способы пуска, характеристики, области применения. Специальные синхронные машины.
Принцип действия и конструкция двигателя и генератора. ЭДС в обмотке якоря. Характеристика холостого хода генератора. Реакция якоря. Схемы и способы возбуждения машин постоянного тока. Уравнения и характеристики генераторов при различных способах возбуждения. Электромагнитный момент двигателя постоянного тока. Уравнения и характеристики двигателей при различных способах возбуждения. Пуск в ход, торможение и регулирование частоты вращения двигателей. Специальные машины постоянного тока. Нагревание и охлаждение машин постоянного тока. Машины с возбуждением от постоянных магнитов. Вентильные машины постоянного тока. Коллекторные машины переменного тока и универсальные машины. Исполнительные двигатели постоянного тока. Электромашинные усилители. Актуальные проблемы электромеханики и тенденции развития электрических машин.
Организация учебных занятий по дисциплине
Дисциплина построена по модульному принципу, каждый модуль завершается рубежным контролем. Для самостоятельной проработки дисциплины на сервере кафедры размещен конспект лекций, доступный студентам на первой неделе занятий. На кафедре имеется для проведения лабораторных работ стенд «Электрические машины (ЭМ1-С-К, стендовое исполнение, компьютеризованная версия)», лабораторное автоматизированное рабочее место "Диагностика ПЭД". Лабораторные работы так же проводятся в компьютерном классе, имеющем выход в Интернет. В шестом семестре студенты выполняют курсовой проект по одной из следующих тем: «Проектирование асинхронного двигателя», «Проектирование трёхфазного силового трансформатора». Предусмотрены так же домашние задания по следующим темам: «Расчет характеристик трансформатора», «Построение векторных диаграмм трансформаторов», «Построение схем обмоток асинхронных машин». По окончании обучения студенты сдают зачёт в пятом семестре, экзамен – в шестом семестре.
|
