ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта»
Шифр дисциплины: С3.Б.12
Судовые электрические машины
Рабочая программа по специальности 180407.65
«Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»
Новосибирск 2013
Рабочая программа составлена доцентом О.А.Князевым на основании Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики».
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры «Электроэнергетические системы и электротехника» ФБОУ ВПО "НГАВТ" (Протокол №2 от 18 сентября 2013 г.)
Зав. кафедрой
|
|
С.В.Горелов
|
Рабочая программа одобрена Советом электромеханического факультета
23 сентября 2013 г.
Председатель совета ЭМФ А.В.Жаров
Рабочая программа одобрена Советом электромеханического факультета
Председатель совета ЭМФ А.В.Жаров
Рабочая программа одобрена Советом электромеханического факультета
Председатель совета ЭМФ А.В.Жаров
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Курс "Судовые электрические машины" является общенаучной дисциплиной, в которой рассматриваются законы электромеханического преобразования энергии, принцип действия, параметры, характеристики, особенности эксплуатации электрических машин и трансформаторов на водном транспорте, в составе агрегатов со статическими преобразователями энергии.
2 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла ФГОС ВПО и базируется на дисциплинах математического и естественнонаучного (математика, физика) и профессионального (теоретические основы электротехники, электротехнические материалы) циклов.
3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО):
Общекультурные компетенции (ОК):
ОК-14
|
владеет культурой мышления, знанием его общих законов, способен в письменной и устной форме правильно (логически) оформить его результаты
|
ОК-17
|
владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, умением использовать ресурсы Интернета
|
ОК-19
|
умеет работать с информацией из различных источников
|
Профессиональные компетенции (ПК):
ПК-8
|
способен и готов выполнять диагностирование, техническое обслуживание и ремонт судового электрооборудования и средств автоматики
|
ПК-9
|
способен и готов осуществлять выбор электрооборудования и элементов автоматики для замены в процессе эксплуатации судового оборудования
|
ПК-11
|
способен осуществлять техническое наблюдение за безопасной эксплуатацией судового электрооборудования и средств автоматики, проведения экспертиз, сертификации
|
ПК-24
|
способен и готов принять участие в разработке и оформлении проектной нормативной и технологической документации для ремонта и модернизации судового электрооборудования и средств автоматики
|
ПК-30
|
способен участвовать в фундаментальных и прикладных исследованиях в области судового электрооборудования и средств автоматики
|
ПК-31
|
способен разрабатывать и оформлять планы, программы методики и технические отчёты о проведении исследований объектов профессиональной деятельности
|
3.2 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций (в соответствии с разделом Кодекса ПДМНВ А – III/6 Спецификация минимальных требований к компетентности электромехаников).
Компетентность
|
Знания, понимание и профессионализм
|
Функция: электрические, электронные установки и системы управления на вспомогательном уровне
|
КМК-88 Контроль работы электрических, электронных установок и систем управления
|
Знание: электротехнологии и теории электрических машин
|
3.3 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций (в соответствии с разделом Кодекса ПДМНВ А-III/7 Спецификация минимальных требований к компетентности электриков):
Компетентность
|
Знания, понимание и профессионализм
|
Функция: электрические, электронные установки и системы управления на вспомогательном уровне
|
КМК-107 Способствовать мониторингу эксплуатации электрических систем м механизмов
|
Основы знаний: электротехнология и теория электрических машин
|
КМК-108 Использование ручного инструмента, электрического и электронного измерительного оборудования для обнаружения неисправностей, технического обслуживания и ремонта
|
Основы знаний: конструкции и рабочих характеристик судовых систем и оборудования постоянного и переменного тока
|
КМК-110 Способствовать судовому техническому обслуживанию и ремонту электрических систем и механизмов на судне
|
Электрическое и электронное оборудование в воспламеняющейся среде
|
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
– теоретические основы судовых электрических машин и трансформаторов;
– устройство электрических машин постоянного и переменного тока;
– характеристики электрических машин постоянного и переменного тока;
– режим работы, пуска, торможения и регулирования оборотов электрических машин;
– особенности работы электрических машин в составе агрегатов со статическими преобразователями электроэнергии;
– устройство, характеристики режима работы, испытательные режимы холостого хода и короткого замыкания судовых трансформаторов;
– конструкцию и рабочие характеристики судовых систем и оборудования постоянного и переменного тока.
Уметь:
– эксплуатировать электрические машины в составе судовых электростанций и судовых механизмов;
– эксплуатировать судовые трансформаторы;
– использовать электрическое и электронное оборудование в воспламеняющейся среде.
Владеть:
– методами поверочного расчёта электрических машин и трансформаторов;
– навыками использования измерительных, механических и ручных инструментов;
– методами работы с нормативной технической документацией.
4 ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет: 8 зачётных единиц.
Вид учебной работы
|
Очное обучение (О)
|
Заочное обучение (З)
|
Всего часов
|
Семестры
|
4
|
5
|
Общая трудоёмкость дисциплины
|
288
|
108
|
180
|
Подготовка не ведётся
|
Аудиторные занятия
|
168
|
78
|
90
|
Лекции
|
75
|
39
|
36
|
Практические занятия (ПЗ)
|
31
|
13
|
18
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
62
|
26
|
36
|
Самостоятельная работа (СР)
|
84
|
30
|
54
|
Изучение литературы теоретического курса
|
50
|
30
|
20
|
Курсовой проект
|
34
|
|
34
|
Расчётно-графические работы
|
|
|
|
Вид аттестации
|
экзамен
|
зачёт
|
Экз.
|
Подготовка к экзамену
|
36
|
|
36
|
5 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1 Разделы, темы дисциплины и виды занятий
Раздел и тема дисциплины
|
Лекции
|
ПЗ
|
ЛР
|
СР
|
О
|
З
|
О
|
З
|
О
|
З
|
О
|
З
|
4 семестр
|
Раздел 1 Судовые машины постоянного тока
|
Тема 1.1 Принцип действия и устройство
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема 1.2 Якорные обмотки, э.д.с. обмотки якоря
|
2
|
|
2
|
|
|
|
2
|
|
Тема 1.3 Магнитная цепь. Расчёт МДС
|
4
|
|
3
|
|
|
|
|
|
Тема 1.4 Реакция якоря
|
2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Тема 1.5 Коммутация
|
2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Тема 1.6 Генераторы
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема 1.7 Двигатели
|
2
|
|
|
|
6
|
|
2
|
|
Тема 1.8 Специальные машины постоянного тока
|
2
|
|
|
|
8
|
|
|
|
Тема 1.9 Потери и к.п.д.
|
2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Тема 1.10 Нагревание электрических машин
|
2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Раздел 2 Судовые трансформаторы
|
Тема 2.1 Однофазные трансформаторы
|
2
|
|
|
|
|
|
1
|
|
Тема 2.2 Режимы холостого хода и короткого замыкания.
|
2
|
|
2
|
|
|
|
2
|
|
Тема 2.3 Режимы нагрузки.
|
2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Тема 2.4 Трёхфазные трансформаторы
|
2
|
|
4
|
|
4
|
|
2
|
|
Тема 2.5 Специальные трансформаторы.
|
5
|
|
2
|
|
|
|
4
|
|
5 семестр
|
Раздел 3 Судовые машины переменного тока.
|
Тема 3.1 Классификация. Обмотки.
|
4
|
|
3
|
|
|
|
4
|
|
Тема 3.2 ЭДС и МДС обмоток. Вращающееся магнитное поле.
|
4
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Тема 3.3 Работа машин в составе агрегатов со статическими преобразователями.
|
3
|
|
3
|
|
|
|
2
|
|
Раздел 4 Судовые асинхронные машины.
|
Тема 4.1 Принцип действия. Конструкция
|
2
|
|
|
|
3
|
|
1
|
|
Тема 4.2 Режимы работы. Потери, к.п.д.
|
4
|
|
|
|
|
|
1
|
|
Тема 4.3 Характеристики. Круговая диаграмма.
|
2
|
|
2
|
|
2
|
|
1
|
|
Тема 4.4 Пуск в ход. Устойчивость работы.
|
2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Тема 4.5 Регулирование частоты вращения.
|
2
|
|
2
|
|
|
|
|
|
Тема 4.6 Специальные асинхронные машины.
|
2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Раздел 5 Судовые синхронные машины.
|
Тема 5.1 Принцип действия. Конструкция.
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема 5.2 Реакция якоря.
|
1
|
|
2
|
|
|
|
2
|
|
Тема 5.3 Векторная диаграмма. Параметры.
|
2
|
|
2
|
|
8
|
|
2
|
|
Тема 5.4 Характеристики. Потери, к.п.д. синхронных генераторов
|
2
|
|
2
|
|
|
|
1
|
|
Тема 5.5 Параллельная работа. Векторная диаграмма. Параметры.
|
2
|
|
|
|
8
|
|
1
|
|
Тема 5.6 Синхронные двигатели.
|
2
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Тема 5.7 Переходные процессы в синхронных машинах.
|
2
|
|
2
|
|
|
|
2
|
|
Раздел 6 Коллекторные машины переменного тока. Преобразователи.
|
Тема 6.1 Однофазные последовательные коллекторные двигатели.
|
2
|
|
|
|
|
|
1
|
|
Тема 6.2 Трёхфазные коллекторные машины. Одноякорные преобразователи
|
1
|
|
|
|
8
|
|
1
|
|
5.2 Содержание разделов и тем дисциплины
Раздел 1 Судовые машины постоянного тока.
Тема 1.1 Принцип действия и устройство.
Основы электрического преобразования. Закон электромагнитной индукции. Конструкция судовых машин постоянного тока. Способы возбуждения [1,5–8].
Тема 1.2 Якорные обмотки, э.д.с. обмотки якоря.
Типы обмоток, конструкции, обмоточные данные, построение схем соединения катушек [1,5–8].
Тема 1.3 Магнитная цепь. Расчёт МДС
Закон полного тока. Особенности расчёта магнитной цепи электрических машин. Расчёт МДС обмотки возбуждения. Характеристики холостого хода [1,5–8].
Тема 1.4 Реакция якоря.
Виды и расчёт реакции якоря. Влияние положения щёток. Воздействие реакции якоря на магнитную цепь [1,5–8].
Тема 1.5 Коммутация.
Определение процесса коммутации; роль коллектора. Основное уравнение коммутации. Виды коммутации. Способы улучшения и настройки коммутации. Метод В.Т. Касьянова [1,5–8].
Тема 1.6 Генераторы.
Характеристики генераторов по видам возбуждения. Построение характеристик. Самовозбуждение: условия и процесс. Параллельная работа генераторов постоянного тока [1,5–8].
Тема 1.7 Двигатели.
Принцип обратимости электрических машин. Характеристики двигателей по видам возбуждения. Работа двигателей в составе электропривода: моменты, устойчивость. Пуск, регулирование частоты вращения, торможение двигателей [1,5–8].
Тема 1.8 Специальные машины постоянного тока.
Униполярные машины. Сварочные генераторы. Электромагнитные усилители [1,5–8].
Тема 1.9 Потери и к.п.д.
Составляющие потерь и их расчёт. К.П.Д. и его характеристика [1,5–8].
Тема 1.10 Нагревание электрических машин.
Принципы нагрева. Классификация машин по нагреву. Основы теплового и вентиляционного расчёта [1,5–8].
Раздел 2 Судовые трансформаторы
Тема 2.1 Однофазные трансформаторы.
Явление взаимоиндукции. Принцип действия. Конструкция [1,5–8].
Тема 2.2 Режимы холостого хода и короткого замыкания.
Опыт холостого хода. Схема замещения. Уравнения напряжений, э.д.с., падение напряжения. Векторная диаграмма. Коэффициент трансформации. Опыт короткого замыкания. Схемы замещения. Приведённый трансформатор. Параметры короткого замыкания [1,5–8].
Тема 2.3 Режим нагрузки.
Основные равнения. Схемы замещения. Векторные диаграммы. Изменения напряжения [1,5–8].
Тема 2.4 Трёхфазные трансформаторы.
Типы. Конструкция. Схемы соединения обмоток. Особенности холостого хода и несимметричной нагрузки. Переходные процессы и перенапряжения. Характеристики, к.п.д. Требования регистра к судовым трансформаторам [1,5–8].
Тема 2.5 Специальные трансформаторы.
Автотрансформаторы. Многообмоточные, сварочные, измерительные трансформаторы [1,5–8].
Раздел 3 Судовые машины переменного тока.
Тема 3.1 Классификация. Обмотки
Классификация машин переменного тока по видам, принципу действия, по конструкции, по способу возбуждения и другим признакам. Сетевые обмотки (обмотки статора): типы по соединению катушек, по конструкции катушек (из мягких секций, из жёстких и полужёстких секций, стержневые), составление схем [1,5–8].
Тема 3.2 ЭДС и МДС обмоток. Вращающееся магнитное поле.
Формирование Э.Д.С. обмотки: Э.Д.С. проводника витка, группы катушек фазы. Обмоточные данные и обмоточные коэффициенты. Максимальное, среднее и действующее значения Э.Д.С. Высшие гармоники Э.Д.С. и способы их снижения. М.Д.С. витка, группы катушек, фаза. Пульсирующее поле. М.Д.С. многофазной обмотки, образование вращающегося магнитного поля в воздушном зазоре [1,5–8].
Тема 3.3 Работа машин в составе агрегатов со статическими преобразователями.
Потери в машинах при питании от преобразователей. Работа генератора на выпрямитель. Сопротивление коммутации. Вентильные электродвигатели [1,5–8].
Раздел 4 Судовые асинхронные машины.
Тема 4.1 Принцип действия. Конструкция.
Устройство и принцип действия асинхронной машины. Конструкция асинхронных машин с короткозамкнутым и фазным ротором [1,5–8].
Тема 4.2 Режимы работы. Потери, к.п.д.
Холостой ход при неподвижном роторе и при вращении. Короткое замыкание; приведение параметров ротора к обмотке статора. Нагрузочные режимы двигателя генератора, тормоза; схемы замещения, векторные диаграммы. Потери в асинхронной машине к.п.д. [1,5–8].
Тема 4.3 Характеристики. Круговая диаграмма.
Характеристики асинхронного двигателя. Круговая диаграмма токов. Построение круговой диаграммы и характеристик [1,5–8].
Тема 4.4 Пуск в ход. Устойчивость работы.
Способы пуска в ход асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором. Устойчивость работы двигателя в составе электропривода. Критерии [1,5–8].
Тема 4.5 Регулирование частоты вращения.
Способы регулирования: прямой, с переключение обмотки по схеме и числу полюсов. Регулирование при дополнительной Э.Д.С. Регулирование по методу М.П.Костенко [1,5–8].
Тема 4.6 Специальные асинхронные двигатели.
Двигатели с двойной беличьей клеткой, глубокопазные: устройство, принцип действия, характеристики [1,5–8].
Раздел 5 Судовые синхронные машины.
Тема 5.1 Принцип действия. Конструкция.
Принцип действия и конструкция синхронных машин: общепромышленного назначения, судовых, турбо– и гидрогенераторов [1,5–8].
Тема 5.2 Реакция якоря.
Реакция якоря при активной, индуктивной, ёмкостной и смешанной нагрузке. Формирование результирующего поля в воздушном зазоре [1,5–8].
Тема 5.3 Векторная диаграмма. Параметры.
Векторные диаграммы: полные и упрощённые диаграммы Блонделя. Характеристики холостого хода и короткого замыкания. Определение параметров синхронных машин. Определение номинального тока возбуждения по диаграмме Потье [1,5–8].
Тема 5.4 Характеристики. Потери и к.п.д. синхронных генераторов
Характеристики синхронных машин: внешняя, нагрузочная, регулированная. Структура потерь в синхронных машинах, к.п.д. Энергетическая диаграмма. Электромагнитная и синхронизирующая мощность [1,5–8].
Тема 5.5 Параллельная работа. Векторная диаграмма. Параметры.
Параллельная работа синхронных генераторов. Условия параллельной работы. Виды синхронизации. Колебания скорости ротора: собственные, вынужденные [1,5–8].
Тема 5.6 Синхронные двигатели.
Особенности конструкции. Характеристики. Способы пуска. Синхронные конденсаторы [1,5–8].
Тема 5.7 Переходные процессы в синхронных машинах.
Переходные процессы. Синхронная машина при внезапном коротком замыкании: параметры, схемы замещения, токи, моменты. Формировка возбуждения [1,5–8].
Раздел 6 Коллекторные машины переменного тока. Преобразователи.
Тема 6.1 Однофазные последовательные коллекторные двигатели [1,5–8].
Тема 6.2 Трёхфазные коллекторные машины. Одноякорные преобразователи.
5.3 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи
№ УП
|
Наименование обеспечиваемой дисциплины
|
№№ разделов из таблицы 5.1, необходимых для изучения обеспечиваемой дисциплины
|
С.3.Б.10
|
Судовые электроприводы
|
1.7
|
4.1
|
4.2
|
4.4
|
4.5
|
5.6
|
С.3.Б.14
|
Судовые электроэнергетические системы
|
1.6
|
2.1
|
2.4
|
5.1
|
5.4
|
5.5
| |
