Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Место дисциплины в структуре ООП. Рабочая программа составлена на основании Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению






Аннотация

Рабочая программа составлена на основании Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 140400 – «Электроэнергетика и электротехника», утвержденного приказом №710 министерства образования и науки Российской Федерации от 8 декабря 2009 г., и учебного плана по данному направлению и профилю подготовки, утвержденного _____________2011 г.

Рабочая программа обсуждена и рекомендована к применению в учебном процессе для студентов очной формы обучения по направлению подготовки бакалавра 140400 – «Электроэнергетика и электротехника» профиля «Электроснабжение» на заседании кафедры электроснабжения ____________ 2011 г., протокол №.

Программа отражает темы лекционных, практических, лабораторных занятий, содержание самостоятельных работ и перечень контрольных мероприятий для каждого семестра обучения. В учебно-методическом обеспечении дисциплины представлен перечень основной и дополнительной литературы.

Рабочая программа по электрическим машинам дает представление об объеме информации, которой должен овладеть бакалавр по данному направлению и профилю подготовки в рамках выделенного времени.

 

 

Цели освоения дисциплины

Цель курса – теоретическая и практическая подготовка бакалавров в области электрических машин, необходимая:

– для изучения последующих специальных дисциплин;

– для формирования профессиональных компетенций, достаточных для ориентации в теории и практике электрических машин, применяемых в электроэнергетике, промышленных и электротехнологических установках.

 

 

Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина " Электрические машины" относится к профессиональному циклу ОПП.

Перечень дисциплин (модулей), усвоение которых необходимо студентам для изучения данной дисциплины: высшая математика, физика, информатика теоретические основы электротехники, электротехническое и конструкционное материаловедение.

Перечень дисциплин (модулей), при изучении которых будут использоваться знания, умения и навыки, приобретенные в результате изучения данной дисциплины: электрические станции и подстанции, электроэнергетические системы и сети, релейная защита и автоматизация подстанции, электроэнергетических систем, техника высоких напряжений, электроснабжение.


3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) " Электрические машины":

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

способность контролировать режимы работы оборудования объектов электроэнергетики (ПК-24)

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 проверке электроэнергетического и электротехнического оборудования (ПК-47)

готовность к приемке и освоению нового оборудования (ПК-49)

 

В результате освоения дисциплины студент должен

Знать:

- основные условные обозначения и схемы соединения обмоток трансформаторов и электрических машин;

- функции, устройство, основы теории и рабочие свойства электрических машин и трансформаторов в системе электроснабжения, в энергетических, промышленных и электротехнологических установках;

Уметь:

- читать чертежи и схемы электрических машин и трансформаторов;

- подключать и испытывать электрические машины и трансформаторы; рассчитывать их основные параметры и характеристики применительно к потребностям электроэнергетики;

- производить выбор электрических машин и трансформаторов;

- пользоваться научно-технической и справочной литературой в области трансформаторов и электрических машин.

Владеть:

- специальной терминологией в области электрических машин;

- навыками проведения экспериментальных исследований и обработки данных;

- первичными навыками эксплуатации трансформаторов и электрических машин;

- навыками работы с нормативно-технической документацией в области трансформаторов и электрических машин.

 


4 Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы Зачетные единицы Всего часов по семестрам
   
Общая трудоемкость дисциплины        
Аудиторные занятия, всего - в том числе: - лекции - практические занятия - лабораторные работы        
Самостоятельная работа, всего в том числе: - в сессию (подготовка к экзаменам) - в течение семестра        
Вид итогового контроля     экзамен экзамен

Структура и содержание учебной дисциплины (модуля)

№ п/п Наименование раздела дисциплины Количество часов
Л ПЗ ЛР
5-й семестр
  Трансформаторы      
  Общие вопросы теории электрических машин переменного тока    
  Асинхронные машины      
6-й семестр
  Синхронные машины      
  Машины постоянного тока.      
  ИТОГО      

 

 

Содержание разделов дисциплины

 

№ раздела Наименование и краткое содержание тем раздела. Объем час.
  5 семестр  
1. Введение. Предмет, структура курса «Электрические машины» и основные задачи его изучения. Роль электрических машин и трансформаторов в производстве и преобразовании электрической энергии. 0, 5

 

  Устройство трансформатора. Конструкции магнитопроводов и обмоток современных трансформаторов. Электротехнические материалы. Конструкции баков, способы охлаждения, арматура. Схемы и группы соединения обмоток трехфазного трансформатора. 2, 5
Принцип действияна примере трансформатора с идеальными обмотками и магнитопроводом. Электромагнитная индукция в трансформаторе. ЭДС обмоток. Уравнения электрического равновесия по контурам первичной и вторичной обмоток трансформатора. Соотношения между ЭДС, а также напряжениями на их выводах. Коэффициент трансформации. Уравнение равновесия МДС первичной и вторичной обмоток и соотношения между их токами.  
Описание электромагнитных процессов в реальном трансформаторе. Магнитное поле реального трансформатора под нагрузкой и его разложение на составляющие. Индуктивные сопротивления рассеяния и их физический смысл. Уравнения электрического равновесия по контурам первичной и вторичной обмоток. Уравнение равновесия МДС первичной и вторичной обмоток реального трансформатора. Зависимость намагничивающего тока от качества магнитопровода. Приведение значений вторичных величин к числу витков первичной обмотки трансформатора. Условие приведения. Уравнения трансформатора в приведенных величинах. Т-образная схема замещения приведенного трансформатора и физический смысл ее параметров. «Сквозное» уравнение трансформатора. Упрощенная схема замещения.Г-образная схема замещения и физический смысл ее параметров.  
Испытание трансформатора и определение его параметров и характеристик. Опыт короткого замыкания. Условие выполнения. Номинальное напряжение короткого замыкания. Определение параметров упрощенной схемы замещения. Опыт холостого хода. Условие выполнения. Определение коэффициента трансформации и параметров намагничивающего контура Г-образной схемы замещения. Виды потерь электрической энергии в трансформаторах и их моделирование через мощность потерь из опытов холостого хода и короткого замыкания. КПД трансформатора и его зависимость от нагрузки.  
Изменение вторичного напряжения трансформатора при нагрузке и его регулирование. Вывод расчетного выражения для изменения напряжения. Внешняя характеристика трансформатора. Регулирование напряжения в силовых трансформаторах. Устройства регулирования без возбуждения и под нагрузкой (ПБВ И РПН)  
Параллельная работа трансформаторов. Схема замещения трансформатора относительно вторичных зажимов в виде активного двухполюсника. Условие отсутствия уравнительных токов при параллельной работе трансформаторов. Параллельная работа трансформаторов при неодинаковых напряжениях КЗ. Оптимальные условия включения трансформаторов на параллельную работу.  
Работа трехфазного трансформатора при несимметричной нагрузке. Понятие о несимметричном режиме работы трехфазного трансформатора. Уравнения электрического равновесия по контурам первичной и вторичной обмоток при несимметричной нагрузке, записанные по методу симметричных составляющих. Оценка несимметрии напряжений. Влияние схем соединения вторичной и первичной обмоток трехфазного трансформатора на результирующую МДС нулевой последовательности. Влияние конструкции магнитопровода трехфазного трансформатора на магнитное сопротивление потоку нулевой последовательности. Анализ факторов, влияющих на симметрию фазных и линейных вторичных напряжений трехфазного трансформатора при несимметричной нагрузке и симметричных первичных линейных напряжениях. Влияние несимметричной нагрузки на симметрию фазных и линейных вторичных напряжений трансформатора при схеме соединения фаз Y/Y0. Сопротивление нулевой последовательности z 00 как эквивалентный параметр и его зависимость от схемы соединения обмоток и конструкции магнитопровода трехфазного трансформатора. Экспериментальное определение сопротивления нулевой последовательности.  
  Трехобмоточные трансформаторы. Область применения. Конструкция, схема. Трансформаторы с расщепленной обмоткой: конструкция, схема. Влияние конструктивных особенностей трансформатора с расщепленной обмоткой на работу. Схема замещения.  
2. Общие вопросы теории машин переменного тока. Электрические машины переменного тока и их роль в производстве и преобразовании электрической энергии. Классификация. Основные элементы конструкции машин переменного тока. Особенности магнитного поля. Число периодов. Полюсное деление. Назначение обмоток возбуждения и якорных обмоток электрических машин переменного тока. Конструктивные элементы и параметры якорных обмоток. Основные типы обмоток. Понятие о МДС распределенной обмотки машины переменного тока. Графическое построение кривой МДС. Определение МДС фазы двухслойной обмотки. Особенности взаимоиндукции обмоток машины переменного тока. Влияние на МДС распределения катушечной группы по пазам, укорочения шага, скоса пазов. Обмоточный коэффициент. Образование вращающейся волны МДС с помощью трехфазной обмотки. Понятие о пространственно-временном векторе МДС. Частота вращения волны МДС основной гармоники. Круговое и эллиптическое вращение. МДС высших пространственных гармоник.  
3. Асинхронные машины. Область применения. Конструкция основных частей. Принцип действия асинхронного двигателя. Скольжение магнитного поля относительно ротора. Режимы работы асинхронной машины.  
Описание электромагнитных процессов в асинхронной машине. Разложение на составляющие магнитного поля асинхронного двигателя. Основные ЭДС, индуктируемые в обмотках статора и ротора. Коэффициент трансформации. ЭДС рассеяния и индуктивные сопротивления обмоток. Уравнение электрического равновесия по контуру фазы обмотки статора. Уравнение электрического равновесия по контуру фазы обмотки ротора, его преобразование и интерпретация энергетических соотношений в схеме замещения цепи ротора. Уравнения равновесия МДС обмоток статора и ротора. Коэффициент приведения (трансформации) токов. Приведение параметров обмотки ротора к числу витков и числу фаз обмотки статора. Система уравнений асинхронного двигателя в приведенных величинах и их аналогия с уравнениями трансформатора. Схема замещения асинхронного двигателя (Т- и Г-образная). Физический смысл параметров схемы замещения.  
Характеристики асинхронных двигателей.Аналитическое определение вращающего момента асинхронного двигателя. Механическая характеристика. Максимальный и пусковой моменты. Критическое скольжение. Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами (с повышенным скольжением, с двойной клеткой, с глубокими пазами на роторе). Влияние нагрузки на валу асинхронного двигателя на параметры установившегося режима (скольжение и частота вращения, вращающий момент на валу, потребляемые из сети ток и активная мощность, коэффициент мощности и КПД).  
Способы пуска и регулирования частоты вращения асинхронных двигателей. Прямой пуск. Начальный пусковой ток и способы его снижения. Пуск при пониженном напряжении. Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором. Частотное регулирование. Изменение числа пар полюсов обмотки статора. Изменение крутизны механической характеристики.  

 


 

  6 семестр  
4. Синхронные машины. Классификация. Область применения. Устройство активных частей. Системы охлаждения. Системы возбуждения синхронной машины. Магнитное поле возбуждения и улучшение формы кривой его распределения в зазоре. Назначение и принцип действия синхронного генератора (при работе на автономную нагрузку).  
Описание электромагнитных процессов в синхронной машине при симметричной нагрузке.Магнитное поле синхронной машины и его разложение на составляющие. Реакция якоря и ее влияние на магнитное поле в зазоре между статором и ротором. Моделирование процессов в явнополюсном синхронном генераторе методом двух реакций. Уравнения равновесия напряжений и ЭДС по контуру фазы обмотки статора явнополюсного и неявнополюсного синхронных генераторов. Векторные диаграммы.  
Рабочие характеристики синхронного генератора при работе на автономную нагрузку: холостого хода, внешняя, регулировочная. Характеристика трехфазного КЗ синхронного генератора. Отношение короткого замыкания.  
Параллельная работа синхронного генератора на сеть большой мощности. Условия включения. Методы синхронизации. Перевод синхронной машины при параллельной работе с сетью в режим генератора и двигателя. Регулирование активной мощности. Зависимость электромагнитной мощности и электромагнитного момента синхронной машины (явно- и неявнополюсной) от угла нагрузки. Угловая характеристика. Статическая устойчивость. Регулирование реактивной мощности синхронной машины при параллельной работе с сетью в режиме постоянной активной мощности. U-образные характеристики.  
Синхронные двигатели. Область применения. Устройство. Системы возбуждения. Уравнение электрического равновесия по контуру фазы обмотки якоря синхронного двигателя. Векторная диаграмма. Способы пуска синхронных двигателей. Синхронные компенсаторы. Область применения. Работа в режимах компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения.  
Понятие о переходных процессах в синхронных машинах. Теорема о постоянстве потокосцепления при внезапном коротком замыкании. Условия возникновения периодических и апериодических составляющих токов в обмотках генератора при ВКЗ. Схема замещения трехфазного синхронного генератора при внезапном симметричном коротком замыкании. Физический смысл параметров схемы замещения. Ударный ток короткого замыкания. Возможные последствия ВКЗ.  
5. Машины постоянного тока. Назначение. Область применения. Устройство. Способы возбуждения. Якорные обмотки машин постоянного тока. Основные конструктивные параметры. Простая петлевая обмотка. Уравнительные соединения. Простая волновая обмотка.  
Описание электромагнитных процессов в машине постоянного тока. Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока. Уравнение равновесия напряжений и ЭДС цепи якоря. Магнитное поле в воздушном зазоре машины. Режим ХХ. Режим нагрузки: поперечная и продольная реакция якоря и ее воздействие на магнитное поле. ЭДС и электромагнитный момент якоря машины постоянного тока.  
Генераторы постоянного тока. Область применения. Принцип самовозбуждения генераторов постоянного тока. Характеристики генераторов постоянного тока независимого, параллельного и смешанного возбуждения.  
Двигатели постоянного тока. Область применения. Уравнение механической характеристики при независимом (параллельном) возбуждении. Механические характеристики двигателей постоянного тока. Способы пуска и регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока.  
Коммутация в машинах постоянного тока. Природа проводимости в щеточном контакте. Причины искрения на коллекторе. Степени искрения. Основное уравнение коммутации машин постоянного тока. Прямолинейная, ускоренная и замедленная коммутация. Способы улучшения коммутации в машинах постоянного тока.  
ИТОГО  

 


5 .2. Практические занятия.

 

№ раздела Наименование и краткое содержание занятия Объем час.
  5 семестр  
1. Расчет магнитной цепи трансформатора.  
Определение группы трехфазного трансформатора.  
Расчет параметров рабочего режима трансформатора (схема замещения, потери мощности, КПД, внешняя характеристика)  
Расчет распределения нагрузки между параллельно работающими трансформаторами.  
2. Схемы обмоток машин переменного тока. Графическое построение кривой МДС.  
3. Расчет параметров рабочего режима асинхронного двигателя.  
Расчет параметров пускового режима асинхронного двигателя.  
Расчет потерь и КПД асинхронного двигателя.  
  6 семестр  
4. Определение величины и частоты генерируемого напряжения синхронного генератора, скорости вращения и числа полюсов.  
Расчет параметров рабочего режима синхронной машины: угла нагрузки, номинального и максимального моментов. Построение векторных диаграмм синхронного генератора и двигателя.  
Параллельная работа синхронного генератора с сетью. U-образные характеристики.  
5. Определение параметров рабочего режима машин постоянного тока: ЭДС, электромагнитного момента, частоты вращения якоря, потерь мощности и КПД.  
Расчет параметров пускового режима двигателей постоянного тока: пускового момента, сопротивления реостата.  
ИТОГО  

 







© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.