Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение» 2001 года протокол №
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение» «8» октября 2001, 92.93kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение» 2001 года протокол, 123.02kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение» 2001 года протокол, 74.54kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение» года протокол, 80.53kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение « 2003 года протокол, 141.45kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение» 2002 года протокол, 88.78kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение « 2003 года протокол, 281.69kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение « 2003 года протокол, 164.95kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение» 2000 года протокол, 117.19kb.
- Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение» 2003 года протокол, 221.9kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова
П Р О Г Р А М М А
курса
ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Для государственных университетов
Специальность 100400 – Электроснабжение
Специализация 100401 – Электроснабжение промышленных
предприятий
Якутск 2001 г.
Составитель д.т.н., профессор,
заведующая кафедрой Бурянина Н.С.
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение»
«__»______2001 года протокол №___________
Зав. кафедрой___________________ Н.С.Бурянина
Рабочая программа утверждена на заседании методсовета ФТИ «__»______2001 года протокол №________
Председатель методсовета ФТИ
_________________________ Т.В.Назаров
Рабочая программа утверждена на заседании научно-методического совета ЯГУ
«__»_______2001 года протокол №________
Председатель научно-методического совета ЯГУ
______________________ А.Н. Яковлева
Объем курса: 290 часов, в том числе:
Лекционные занятия: 68 часов
Лабораторные занятия: 68 часов
Самостоятельная работа: 140 часа
Распределение часов курса по семестрам:
| Семестр | Лекции | Лабораторн занятия | Самостоят работа | Кол-во курсовых работ | Количество РГР | Форма контроля |
| V | 34 | 34 | 70 | - | 4 | экзамен |
| VI | 34 | 34 | 70 | 1 | – | экзамен |
1.Требования Государственного стандарта высшего профессионального образования к минимуму содержания образовательной программы по специальности 100400 – «Электроснабжение»
- Требования к начальной подготовке, необходимой для успешного усвоения курса:
Успешное освоение курса «Электромеханика» требует знания следующих разделов высшей математики – дифференциальные уравнения, операционное исчисление, нелинейные системы уравнений и методы их решений, ряды и интеграл Фурье; физики – магнетизм и магнитные поля. Обязательно знание первой части данного курса в полном объеме и умение анализировать линейные электрические цепи постоянного и синусоидального токов. Желательно иметь навыки работы на компьютере с пакетом программ по решению систем линейных и нелинейных уравнений.
1.2. Минимум содержания образовательной программы подготовки инженера по специальности:
ОПД. Ф. 04.02 Электромеханика
Электромеханическое преобразование энергии в индуктивных преобразователях; принцип преобразования энергии в электрических машинах; типы электрических машин и других электромеханических преобразователей; трансформаторы; автотрансформаторы; магнитные усилители; умножители частоты; специальные типы трансформаторов; режимы работы трансформаторов; принцип, режим работы, конструкции и характеристики синхронных и асинхронных машин и машин постоянного тока.
2. Принципы и цели курса
2.1. Основания для чтения курса
Основанием для чтения курса является Государственный стандарт высшего профессионального образования по направлению 650800 «Электроэнергетика» по специальности 100400 «Электроснабжение».
- Адресат курса
Курс читается студентам специальности 100400 – «Электроснабжение
- Ядро курса
Ядром курса «Электромеханика» являются разделы:
2.3.1 основные понятия и определения
2.3.2 машины постоянного тока
2.3.3 асинхронные машины
2.3.4 синхронные машины
2.3.5 трансформаторы
- Уровень требований
В соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта инженер должен:
знать принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых электромеханических преобразователей энергии и их свойства; методы исследования, правила и условия выполнения работ; методы проведения технических расчетов; достижения науки и техники, передовой отечественный и зарубежный опыт; теоретические основы методов преобразования энергии; физические явления и процессы в электроэнергетических и электротехнических устройствах и методы их математического описания;
уметь применять: методы описания процессов в электроэнергетических системах; математические модели объектов электроэнергетики; методы и средства испытаний и диагностики электроэнергетического оборудования; методы проектирования объектов электроэнергетики.
3. Вопросы экзамена
Раздел 1. Основные понятия и определения. Номинальные параметры ЭМ. Система единиц SI. Материалы, применяемые в ЭМ.
Раздел 2. Машины постоянного тока. Устройство машины постоянного тока. Принцип действия МПТ. Режим генератора. Принцип действия МПТ. Режим двигателя. Принцип обратимости ЭМ. Преобразование энергии. Магнитная цепь МПТ при х.х. Магнитное поле и намагничивающая сила воздушного зазора. Магнитная цепь МПТ при х.х. Магнитное поле и намагничивающая сила зубцовой зоны. Магнитная цепь МПТ при х.х. Магнитная цепь МПТ при х.х. Полная намагничивающая сила и магнитная характеристика ЭМ. Устройство обмоток машины постоянного тока. Простая петлевая обмотка. Схема и основные свойства обмотки. Сложная петлевая обмотка. Простая волновая обмотка. Схема и основные свойства обмотки. Сложная волновая обмотка. Комбинированная обмотка машины постоянного тока. Электродвижущая сила якоря машины постоянного тока. Электромагнитный момент машины постоянного тока. Магнитное поле МПТ при нагрузке. Реакция якоря. Устранение вредного влияния реакции якоря. Компенсационная обмотка. Способы возбуждения машины постоянного тока. Коммутация. Причины искрения на щетках. Степень искрения. Коммутация. Потенциальное искрение на щетках. Круговой огонь. Процесс коммутации. Электродвижущие силы в коммутируемой секции. Способы улучшения коммутации. Добавочные полюса. Способы улучшения коммутации. Сдвиг щеток с нейтрали. Способы улучшения коммутации. Потери и коэффициент полезного действия машины постоянного тока. Основные номинальные режимы: S1 – S8. Продолжительность включения ЭМ. Продолжительность нагрузки ЭМ. Охлаждение электрической машины. Генератор постоянного тока. Классификация. Способы возбуждения. Энергетическая диаграмма. Генератор постоянного тока. Уравнение моментов. Уравнение напряжений. Установка щеток на нейтраль. Генератор постоянного тока независимого возбуждения. Характеристики холостого хода и короткого замыкания. Характеристический (реактивный) треугольник. Генератор постоянного тока независимого возбуждения. Внешняя характеристика. Генератор постоянного тока независимого возбуждения. Регулировочная и нагрузочная характеристики. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Самовозбуждение. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Характеристики холостого хода, короткого замыкания и внешняя. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Регулировочная и нагрузочная характеристики. Генератор постоянного тока последовательного возбуждения. Внешняя характеристика. Генератор постоянного тока смешанного возбуждения. Характеристики холостого хода, короткого замыкания, внешняя, регулировочная и нагрузочная. Параллельная работа генераторов параллельного возбуждения. Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения. Двигатели постоянного тока. Способы возбуждения. Энергетическая диаграмма. Уравнение моментов. Уравнение напряжений. Пуск двигателя постоянного тока. Способы непрямого пуска. Способы регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока. Двигатель постоянного тока независимого возбуждения. Естественные и искусственные характеристики. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Естественные и искусственные характеристики. Двигатель постоянного тока смешанного возбуждения. Естественные и искусственные характеристики. Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения. Естественные и искусственные характеристики. Рабочие характеристики двигателя постоянного тока. Система «генератор – двигатель». Специальные типы генераторов постоянного тока. Исполнительные двигатели и тахогенераторы. Специальные типы двигателей постоянного тока. Двигатель постоянного тока с печатной обмоткой якоря. Электромашинный усилитель.
Раздел 3. Асинхронные машины. Основные виды машин переменного тока. Устройство и принцип действия АМ. ЭДС обмотки переменного тока. ЭДС витка и катушки. ЭДС катушечной группы. ЭДС фазы обмотки. ЭДС трехфазной обмотки. ЭДС однофазной обмотки. Способы улучшения формы кривой ЭДС. Обмотки переменного тока. Выполнение обмоток переменного тока. Магнитные поля обмоток переменного тока. Главные индуктивные сопротивления обмоток переменного тока. Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток переменного тока. Режим работы АМ при неподвижном роторе. Приведение обмотки ротора к обмотке статора. Приведение рабочего процесса АМ при вращающемся роторе к рабочему процессу при неподвижном роторе. Режимы работы АМ с энергетической точки зрения. Векторные диаграммы АМ. Энергетические диаграммы АМ. Режимы торможения АМ. Электромагнитный момент. Критический момент. Механическая характеристика АМ. Способы пуска АМ. Способы регулирования частоты вращения АМ. Фазорегулятор. Асинхронный генератор с самовозбуждением. Асинхронный преобразователь частоты. Однофазные АМ. Асинхронные исполнительные двигатели и тахогенераторы. Вращающиеся трансформаторы. Сельсины.
Раздел 4. Синхронные машины. Устройство и принцип действия СМ. Магнитное поле и параметры обмотки возбуждения. Магнитное поле и параметры обмотки якоря. Продольная и поперечная реакции якоря. Индуктивные сопротивления реакции якоря. Приведение обмотки возбуждения к обмотке якоря. Параметры успокоительной обмотки. Характеристики СГ. Параллельная работа СМ. Условия синхронизации генераторов. Угловые характеристики мощности СМ. Синхронизирующая мощность, синхронизирующий момент и статическая перегружаемость СМ. Синхронные двигатели. Способы пуска СД. Компенсаторы. Несимметричные режимы работы синхронных генераторов. Физическая сущность колебаний СМ. Специальные типы СМ.
Раздел 5. Трансформаторы. Принцип действия трансформатора. Виды трансформаторов. Схемы и группы соединения обмоток трансформатора. Расчет магнитной цепи трансформатора. Схема замещения трансформатора. Уравнения напряжения трансформатора. Физические условия работы трансформатора под нагрузкой. Энергетические диаграммы трансформатора. Изменение напряжения трансформатора. КПД трансформатора. Параллельная работа трансформаторов. Включение трансформатора под напряжение. Внезапное короткое замыкание трансформатора. Перенапряжения в трансформаторе. Магнитные усилители.
4.Вопросы проверки остаточных знаний
Раздел 1. Основные понятия и определения. Номинальные параметры ЭМ. Система единиц SI.
Раздел 2. Машины постоянного тока. Устройство машины постоянного тока. Принцип действия МПТ. Режим генератора. Принцип действия МПТ. Режим двигателя. Принцип обратимости ЭМ. Преобразование энергии. Магнитная цепь МПТ при х.х. Полная намагничивающая сила и магнитная характеристика. Устройство обмоток машины постоянного тока. Простая петлевая обмотка. Схема и основные свойства обмотки. Простая волновая обмотка. Схема и основные свойства обмотки. Электродвижущая сила якоря машины постоянного тока. Электромагнитный момент машины постоянного тока. Магнитное поле МПТ при нагрузке. Реакция якоря. Устранение вредного влияния реакции якоря. Компенсационная обмотка. Способы возбуждения машины постоянного тока. Коммутация. Причины искрения на щетках. Степень искрения. Коммутация. Потенциальное искрение на щетках. Круговой огонь. Способы улучшения коммутации. Добавочные полюса. Способы улучшения коммутации. Сдвиг щеток с нейтрали. Способы улучшения коммутации. Потери и коэффициент полезного действия машины постоянного тока. Основные номинальные режимы: S1 – S8. Продолжительность включения ЭМ. Продолжительность нагрузки ЭМ. Охлаждение электрической машины. Генератор постоянного тока. Классификация. Способы возбуждения. Энергетическая диаграмма. Генератор постоянного тока. Уравнение моментов. Уравнение напряжений. Установка щеток на нейтраль. Генератор постоянного тока независимого возбуждения. Характеристики холостого хода и короткого замыкания. Характеристический (реактивный) треугольник. Генератор постоянного тока независимого возбуждения. Внешняя характеристика. Генератор постоянного тока независимого возбуждения. Регулировочная и нагрузочная характеристики. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Самовозбуждение. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Характеристики холостого хода, короткого замыкания и внешняя. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Регулировочная и нагрузочная характеристики. Генератор постоянного тока последовательного возбуждения. Внешняя характеристика. Генератор постоянного тока смешанного возбуждения. Характеристики холостого хода, короткого замыкания, внешняя, регулировочная и нагрузочная. Параллельная работа генераторов параллельного возбуждения. Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения. Двигатели постоянного тока. Способы возбуждения. Энергетическая диаграмма. Уравнение моментов. Уравнение напряжений. Пуск двигателя постоянного тока. Способы непрямого пуска. Способы регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока. Двигатель постоянного тока независимого возбуждения. Естественные и искусственные характеристики. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Естественные и искусственные характеристики. Двигатель постоянного тока смешанного возбуждения. Естественные и искусственные характеристики. Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения. Естественные и искусственные характеристики.
Раздел 3. Асинхронные машины. Основные виды машин переменного тока. Устройство и принцип действия АМ. Обмотки переменного тока. Выполнение обмоток переменного тока. Главные индуктивные сопротивления обмоток переменного тока. Режим работы АМ при неподвижном роторе. Приведение обмотки ротора к обмотке статора. Приведение рабочего процесса АМ при вращающемся роторе к рабочему процессу при неподвижном роторе. Уравнение напряжений АМ и их преобразованеи. Т-образная схема замещения АМ. Г-образная схема замещения АМ. Режимы работы АМ с энергетической точки зрения. Векторные диаграммы АМ. Энергетические диаграммы АМ. Режимы торможения АМ. Электромагнитный момент. Критический момент. Механическая характеристика АМ. Способы пуска АМ. Способы регулирования частоты вращения АМ.Фазорегулятор. Аиснхронный генератор с самовозбуждением. Асинхронный преобразователь частоты. Однофазные АМ. Асинхронные исполнительные двигатели и тахогенераторы. Вращающиеся трансформаторы. Сельсины.
Раздел 4. Синхронные машины. Устройство и принцип действия СМ. Магнитное поле и параметры обмотки возбуждения. Магнитное поле и параметры обмотки якоря. Продольная и поперечная реакции якоря. Индуктивные сопротивления реакции якоря. Приведение обмотки возбуждения к обмотке якоря. Характеристики СГ. Параллельная работа СМ. Условия синхронизации генераторов. Угловые характеристики мощности СМ. Синхронные двигатели. Способы пуска СД. Компенсаторы. Физическая сущность колебаний СМ. Специальные типы СМ.
Раздел 5. Трансформаторы. Принцип действия трансформатора. Виды трансформаторов. Схемы и группы соединения обмоток трансформатора. Схема замещения трансформатора. Уравнения напряжения трансформатора. Расчетное определение параметров схемы замещения трансформатора. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора. Физические условия работы трансформатора под нагрузкой. Векторные диаграммы трансформатора. Энергетические диаграммы трансформатора. Изменение напряжения трансформатора. КПД трансформатора. Параллельная работа трансформаторов.
6.4. Рекомендуемая литература
Основная литература
1.Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы. – Л.: Энергия, 1972; Ч. 2. Машины переменного тока. – Л.: Энергия, 1973.
2. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Энергия, 2001.
3.Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. – 3-е изд., перераб. – Л.: Энергия, 1978.
4.Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. – М.: Энергия, 1980. – 928.
Дополнительная литература
5.Копылов И.П. Электромеханическое преобразование энергии. – М.: Энергия, 1973.