Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат электрические машины по специальности 050718-Электроэнергетика 4 кредита (180 часов)

Вид материала

Содержание

3 Введена впервые
Пояснительная записка
Задачи преподавания
Теоретической базой
1 Содержание дисциплины
5 Рекомендуемое учебно-лабораторное оборудование

Подобный материал:

ТИПОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

Образование высшее профессиональное

Бакалавриат

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

по специальности 050718-Электроэнергетика

4 кредита (180 часов)

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Алматы

2005

Предисловие

1 РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА учебно-методическим объединением по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникаций МОиН РК при Алматинском институте энергетики и связи

2 УТВЕРЖДЕНА И ВВЕДЕНА В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства образования и науки Республики Казахстан от « 04 » августа 2003 г. №528

3 ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ

4 Типовая учебная программа разработана в соответствии с государственным общеобязательным стандартом образования по специальности 050718-Электроэнергетика

5. Программа рекомендована к изданию

Президиумом Учебно-методического объединения по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникаций МОН РК

Настоящая типовая программа не может быть тиражирована и распространена без разрешения Министерства образования и науки Республики Казахстан

Пояснительная записка

Курс «Электрические машины» является обязательным предметом для студентов высших учебных заведений и включается в учебные планы в качестве общепрофессиональной дисциплины.

Целью преподавания дисциплины является освоение будущими специалистами теоретических и практических знаний процессов электромеханического преобразования энергии, конструкции электрических машин, их свойств, характеристики, правил эксплуатации.

Задачи преподавания дисциплины

В результате изучения курса студенты должны знать:

- принцип действия и устройство различных типов электрических машин и трансформаторов;

- физические явления, происходящие в электрических машинах и трансформаторах при различных режимах работы и их математическое описание;

- основные характеристики электрических машин и трансформаторов;

В результате изучения курса студенты должны уметь:

- выбирать электрические машины и трансформаторы для конкретных условий практики;

- анализировать и описывать процессы в системах, включающих электрические машины и трансформаторы;

проводить испытания электрических машин и трансформаторов

Теоретической базой курса «Электрические машины» являются: математика, физика, механика и теоретические основы электротехники.

В свою очередь, курс «Электрические машины» является базой для изучения всех последующих дисциплин в области электроэнергетики.

1 Содержание дисциплины

1.1 Введение

Роль и значение электрических машин в современной технике и энергетике. Краткий очерк развития электрических машин и трансформаторов.

1.2 Трансформаторы

Назначение и роль трансформаторов в энергетике. Устройство и принцип действия. Физические процессы в трансформаторе при холостом ходе и коротком замыкании. Уравнение ЭДС. Коэффициент трансформации. Приведенный трансформатор. Работа трансформатора под нагрузкой. Векторные диаграммы. Схемы замещения. Изменения напряжения. Внешняя характеристика. Опытное определение параметров. Потери и КПД трансформаторов.

Трехфазные трансформаторы. Особенности физических процессов в трехфазных трансформаторах с раздельной и общей магнитными системами. Схемы соединения обмоток, группы. Особенности холостого хода трехфазных трансформаторов.

Параллельная работа трансформаторов. Условия включения на параллельную работ. Распределение нагрузки между трансформаторами при параллельной работе.

1.3 Общие вопросы теории машин переменного тока

Роль машин переменного тока в генерировании и потреблении электрической энергии. Принцип работы и устройство машин переменного тока.

ЭДС, индуктируемая в обмотках машин переменного тока.

Обмоточный коэффициент. Способы уменьшения высших гармонических в кривой ЭДС.

Обмотки машин переменного тока: однослойные и двухслойные, с полным и укороченным шагом, петлевые и волновые с целым и дробным числом пазов на полюс и фазу.

Магнитодвижущая сила (МДС) обмоток машин переменного тока.

1.4 Асинхронные машины

Конструкция, принцип работы.

Трехфазная асинхронная машина при вращающемся роторе. Уравнения напряжений и токов, схема замещения и векторная диаграмма асинхронной машины.

Вращающий момент асинхронной машины и его зависимость от скольжения, параметров напряжения. Начальный, номинальный и максимальный момент вращения. Паразитные моменты и меры борьбы с ними.

Пуск в ход асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и с контактными кольцами. Пуск при полном и пониженном напряжениях.

Глубокопазные двигатели. Двухклеточные двигатели. Регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором, воздействием со стороны статора и ротора.

Особые виды и режимы работы многофазных асинхронных машин.

1.5 Синхронные машины

Холостой ход синхронного генератора. Реакция якоря синхронного генератора при симметричных активной, индуктивной и емкостной нагрузках. Поперечное и продольное поле якоря. Коэффициенты приведения поперечной и продольной МДС реакции якоря к МДС обмотки возбуждения неявнополюсных и явнополюсных синхронных машин. Параметры обмотки статора при установившемся режиме. Параметры в системе относительных единиц.

Векторные диаграммы неявнополюсных и явнополюсных синхронных машин без учета и с учетом насыщения магнитной цепи по продольной оси. Характеристики синхронных генераторов. Отношение короткого замыкания.

Работа синхронных генераторов параллельно с другими синхронными генераторами на общую сеть. Условия включения генераторов на параллельную работу и синхронизации. Регулирование активной и реактивной мощностей синхронных машин, работающих с сетью бесконечно большой мощности. Угловые и U- образные характеристики. Векторные диаграммы. Синхронные двигатели. Особенности конструкции. Пуск в ход. Рабочие характеристики. Области применения.

Синхронный компенсатор. Устройство и назначение, характеристики.

1.6 Машины постоянного тока

Основные элементы конструкции, принцип действия, принцип обратимости. Обмотка якоря. Классификация обмоток и принципы их выполнения. Выбор типа обмоток, условия симметрии, уравнительные соединения в простых и сложных обмотках, комбинированные обмотки.

Электродвижущаяся сила обмотки якоря. Пульсации напряжения на коллекторе и способы их уменьшения.

Магнитное поле в воздушном зазоре машины в холостом ходе. Магнитное поле машины при нагрузке. Поперечное поле и продольное поле якоря. Количественный учет влияния реакции якоря на магнитный поток и ЭДС. Влияние искажения магнитного поле в воздушном зазоре на потенциальную кривую коллектора. Компенсационная обмотка.

Коммутация тока. Сущность коммутационного процесса. Основы теории коммутации.

Генераторы постоянного тока. Классификация генераторов по способу возбуждения. Энергетическая диаграмма, уравнение ЭДС, электромагнитный момент. Условия самовозбуждения. Характеристики генераторов с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Методы построения нагрузочной и регулировочной характеристик с использованием характеристического треугольника. Параллельная работа генераторов, условия включения на параллельную работу.

Двигатели постоянного тока. Энергетическая диаграмма. Уравнения напряжений, скоростей, моментов. Пуск в ход и пусковые характеристики. Механические характеристики двигателей постоянного тока с различными схемами возбуждения. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока с различными схемами возбуждения.

Потери и к.п.д. машин постоянного тока.

2 Примерный перечень лабораторных работ

2.1 Испытание двухобмоточного трансформатора в режиме холостого хода и короткого замыкания

2.2 Группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

2.3 Параллельная работа трансформатора

2.4 Испытание двигателя с короткозамкнутым ротором

2.5 Испытание двигателя с фазным ротором

2.6 Испытание двухскоростного двигателя

2.7 Испытание синхронного генератора

2.8 Определение параметров синхронного генератора

2.9 Параллельная работа синхронного генератора с мощной станцией

2.10 Испытание синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением

2.11 Испытание генератора с независимым возбуждением

2.12 Испытание генератора параллельного возбуждения

2.13 Испытание генератора смешанного возбуждения

2.14 Испытание двигателя параллельного возбуждения

2.15 Испытание двигателя последовательного возбуждения

2.16 Испытание двигателя смешанного возбуждения

2.17 Определение и разделение потерь двигателя методом холостого ход

3 Примерный перечень практических занятий

3.1 Холостой ход и короткое замыкание трансформатора

3.2 Работа трансформатора под нагрузкой

3.3 Параллельная работа трансформаторов

3.4 Обмотки машин переменного тока, ЭДС, МДС 3.5 Расчет магнитной цепи электрических машин

3.6 Работа асинхронной машины при неподвижном и вращающемся роторе

3.7 Вращающий момент, пуск в ход и регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

3.8 Работа синхронного генератора при симметричной нагрузке

3.9 Параллельная работа синхронных генераторов

3.10 Обмотка якоря машин постоянного тока

3.11 Реакция якоря машин постоянного тока

3.12 Генераторы постоянного тока

3.13 Двигатели постоянного тока

4 Примерная тематика курсовых работ

Тематика курсовых работ определяется каждым высшим учебным заведением с учетом характера будущей работы выпускаемых бакалавров.

В расчетной части работы выполняется полный электромагнитный расчет, механические расчеты ряда деталей, а также дается технико-экономическая оценка спроектированной машины.

5 Рекомендуемое учебно-лабораторное оборудование

Трёхфазные трансформаторы (групповой и стержневой), автотрансформаторы, генераторы постоянного тока (с независимым, параллельным и последовательном возбуждением), двигатели постоянного тока (с независимым, параллельным и последовательном возбуждением), асинхронные двигатели (короткозамкнутые и фазным ротором), синхронный генератор и синхронный двигатель, измерительная аппаратура (тахогенераторы, амперметры, вольтметры, ваттметры), пуско-регулировочная аппаратура и т. д.

Список рекомендуемой литературы

1 Копылов И.П. Электрические машины. М.: Высшая школа, 2000.

2 Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. В 2Т. М.: Высшая школа, 1987.

3 Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины: В 2Т. М.: Энергия, 1972, 1973.

4 Проектирование электрических машин. /Под общей редакцией И.П. Копылова. М.: Высшая школа, 2002.

Авторы