Рабочая программа учебной дисциплины Ф тпу 1-21/01 Ф тпу 1 21/02

Вид материалаРабочая программа
1. Основные положения курса (2час.)
2. Переходные процессы при трехфазном КЗ в простейшей цепях (2час.)
3. Схемы замещения и параметры СМ в переходном режиме (4час.)
5. Переходный процесс синхронного генератора при трехфазном КЗ (4час.)
6. Практические методы расчета режимов трехфазного КЗ (4час.)
7. Несимметричные переходные процессы.
8. Однократная поперечная несимметрия (4час.)
9. Однократная продольная несимметрия (2час.)
10. КЗ в распределительных сетях и системах электроснабжения (4час.)
11. Ограничение токов короткого замыкания (2час.)
4.3. Содержание практического раздела дисциплины
Разделы дисциплины
5. Образовательные технологии
6. Организация и учебно – методическое обеспечение СР студентов
6.1. Текущая самостоятельная работа
6.2. Творческая проблемно – ориентированная самостоятельная работа (ТСР)
6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
3. Оформление записки
6.4. Контроль самостоятельной работы студентов
6.5. Учебно – методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
...
Полное содержание
Подобный материал:
1   2   3

1. Основные положения курса (2час.)


Общие сведения об электромагнитных переходных процессах. Основные определения, причины возникновения и последствия переходных процессов. Назначение расчетов и требования, предъявляемые к ним. Выбор расчетных условий. Основные допущения при расчетах. Система относительных и именованных единиц. Составление и преобразование схем замещения. Рекомендуемая литература: [1, гл. 1, 2], [2, гл. 1, 2], [3, гл. 3].

2. Переходные процессы при трехфазном КЗ в простейшей цепях (2час.)


Понятие простейшей трехфазной цепи. Трехфазное КЗ в простейшей цепи, подключенной к источнику бесконечной мощности. Законы изменения периодической и апериодической составляющих тока в функции времени. Волновые и векторные диаграммы токов и напряжений. Определение начального значения апериодической составляющей тока и постоянной времени затухания. Ударный ток КЗ. Влияние предшествующего режима и фазы включения на величину тока КЗ. Рекомендуемая литература: [1, гл. 3], [2, гл. 3], [3, гл. 4].

3. Схемы замещения и параметры СМ в переходном режиме (4час.)


Параметры, схемы замещения и векторные диаграммы синхронной машины в установившемся режиме. Содержание понятий о переходных ЭДС и переходных реактивностях. Схемы замещения синхронной машины без демпферных обмоток. Понятие о сверхпереходных ЭДС и реактивностях синхронной машины. Схемы замещения синхронной машины с демпферными обмотками в переходном режиме. Расчет сверхпереходных ЭДС и сверхпереходных токов. Сравнение реактивностей синхронных машин. Рекомендуемая литература: [1, гл. 5, 6], [2,подразделы4.1–4.4], [3, подразделы 2.1.3–2.1.5].

4. Уравнения переходного процесса синхронной машины (2час.)

Особенности протекания переходного процесса в синхронных машинах. Уравнения переходного процесса в координатах фаз статора и обмотки возбуждения в координатах ротора. Понятие обобщенного вектора трехфазной системы, дифференциальные уравнения Парка – Горева и физический смысл составляющих уравнений. Постоянные времени синхронной машины. Рекомендуемая литература: [1, гл. 7], [2, подразд. 4.5], [3, подразд. 2.1.6].

5. Переходный процесс синхронного генератора при трехфазном КЗ (4час.)

Гашение магнитного поля системы возбуждения генератора. Системы автоматического регулирования возбуждения генератора и их влияние на переходный процесс. Понятие установившегося режима короткого замыкания. Влияние АРВ на установившийся ток КЗ. Понятия о режимах предельного возбуждения, номинального напряжения и критического сопротивления. Расчет установившегося режима КЗ генератора с АРВ. Рекомендуемая литература: [1, гл. 8, 9], [2, подразделы 4.6–4.10], [3, подразделы 2.1.7–2.1.8; 4.4–4.6].

6. Практические методы расчета режимов трехфазного КЗ (4час.)


Допущения в практических расчетах коротких замыканий. Влияние и учет нагрузки в начальный момент трехфазного КЗ. Аналитический метод расчета начального сверхпереходного тока. Расчет ударного тока. Приближенный учет системы при расчетах переходного тока КЗ. Метод расчетных кривых. Рекомендуемая литература: [ 1,подразделы 6.5–6.6; 10.1–10.3],
[2, подраздел 4.10; гл. 5], [3, подразделы 2.5; 2.6; 4.7].

7. Несимметричные переходные процессы.

Параметры элементов и схем отдельных последовательностей (4час.)

Понятие о поперечной и продольной несимметрии. Применимость метода симметричных составляющих к исследованию несимметричных режимов. Принцип независимости действия симметричных составляющих. Сопротивления обратной и нулевой последовательностей элементов электрической системы. Общие положения по составлению и преобразованию схем отдельных последовательностей и расчету их результирующих параметров. Рекомендуемая литература: [1, гл. 11–13], [2, подразделы 6.1–6.3], [3, подразделы 5.1–5.3].

8. Однократная поперечная несимметрия (4час.)


Граничные условия при различных видах несимметричных коротких замыканий. Соотношения между симметричными составляющими и полными значениями токов и напряжений по месту несимметрии при однофазном, двухфазном и двухфазном на землю коротких замыканиях. Правило эквивалентности прямой последовательности. Комплексные схемы замещения, распределения токов и напряжений. Применение практических методов к расчету однократной поперечной несимметрии.Рекомендуемая литература: [1, подраздел 14.1–14.11], [2, гл. 7], [3, подраздел 5.4].

9. Однократная продольная несимметрия (2час.)


Уравнения падений напряжений в схемах различных последовательностей. Граничные условия при различных видах продольной несимметрии. Соотношения между симметричными составляющими, полными токами и падениями напряжений при разрыве одной и двух фаз. Правило эквивалентности прямой последовательности. Комплексные схемы замещения. Рекомендуемая литература: [1, гл. 15], [2, гл. 8], [3, подраздел 5.5].

10. КЗ в распределительных сетях и системах электроснабжения (4час.)


Общая характеристика распределительных сетей. Простое замыкание на землю. Учет изменения параметров проводников сети. Учет местных источников и нагрузок. Расчет токов короткого замыкания в установках напряжением до 1 кВ. Использование ЭВМ для расчета режимов короткого замыкания. Рекомендуемая литература: [1, гл. 17], [2, гл. 9], [3, гл. 7].

11. Ограничение токов короткого замыкания (2час.)


Максимальные уровни токов короткого замыкания. Оптимизация режима заземления нейтралей в электрических системах. Токоограничивающие устройства. Координация уровней токов коротких замыканий и параметры электрооборудования. Рекомендуемая литература: [2, гл. 8], [3, гл.10].

4.3. Содержание практического раздела дисциплины

4.3.1. тематика практических занятий (17 час.)

1. Система относительных единиц –2 час.

2. Трехфазное КЗ в цепи с источником неограничен­ной мощности – 2 час.

3. Расчет основных характеристик короткого замыкания – 1 час.

4. Расчет коэффициентов токораспределения и преобразование схем – 1 час.

5. Расчет трехфазного короткого замыкания аналитическим методом – 2 час.

6. Расчет трехфазного короткого замыкания методом рас­четных кривых – 2 час.

7. Составление и преобразование схем различных последо­вательностей – 2 час.

8. Расчет токов и напряжений при несимметричных КЗ – 2 час.

9. Расчет токов и напряжений при продольной несимметрии – 2 час.

10. Расчеты режимов коротких замыкания в сетях до 1000 В – 2 час.

4.3.2. тематика лабораторных работ (8,5 часов.)

1. Исследование режима трехфазного КЗ в простейшей цепи – 2 час.

2. Исследование влияния нагрузки в начальный момент трехфазного КЗ – 2 час.
  1. Исследование режимов 3–х, 2–х фазных КЗ в энергосистемах – 2 часа ауд.

4. Распределение симметричных составляющих напряжений при несиммет­ричных коротких замыканиях – 2 часа ауд.

4.4. Распределение компетенций по разделам дисциплины

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения в соответствии с основной образовательной программой, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3, приведено в табл. № 4.

Таблица № 4




Формируемые

компетенции

Разделы дисциплины

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11


З.3.2

х
































З.7.4




х

х

х

х




х

х

х

х





З.8.4







х










х

х

х

х





З.13.1




х




х

х

х

х

х

х

х

х


У.2.1
















х

х

х

х

х





У.7.1










х

х




















У.8.3










х

х

х










х





У.12.1
















х










х





У.12.2
















х










х





В.3.1































х


В.3.2




х

х

х

х

х

х

х

х

х

х


В.6.1
















х

х

х











В.8.1
















х




х

х

х





В.8.3
















х




х

х

х





В.8.4
















х




х

х

х





В.8.5
















х




х

х

х






5. Образовательные технологии

В процессе обучения для достижения планируемых результатов освоения дисциплины используются следующие методы образовательных технологий:

опережающая самостоятельная работа, методы IT, междисциплинарное,

проблемное обучение, обучение на основе опыта, исследовательский метод

Для изучении дисциплины предусмотрены следующие формы организации учебного процесса: лекции, практические занятия, лабораторные работы, курсовое проектирование, самостоятельная работа студентов, индивидуальные и групповые консультации,

Специфика сочетания перечисленных методов и форм организации обучения отражена в матрице (табл. 5).

Таблица 5.

Методы и формы организации обучения (ФОО)


Формы ОО


Методы

Лекц.

Пр. зан.

Лаб. зан.

СРС


К. пр.


Опережающая самостоятельная работа














Методы IT













Междисциплинарное обучение












Проблемное обучение














Обучение на основе опыта












Исследовательский метод













6. Организация и учебно – методическое обеспечение СР студентов

Самостоятельная работа является наиболее продуктивной формой образовательной и познавательной деятельности студента в период обучения. Для реализации творческих способностей и более глубокого освоения дисциплины предусмотрены следующие виды самостоятельной работы: 1) текущая и 2) творческая проблемно – ориентированная.

6.1. Текущая самостоятельная работа, направленная на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений включает:

– работу с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуальному заданию;

– опережающую самостоятельную работу;

– выполнение домашних заданий;

– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

– подготовку к лабораторным работам, к практическим занятиям;

– подготовку к контрольным работам, зачету, экзамену;

6.2. Творческая проблемно – ориентированная самостоятельная работа (ТСР) предусматривает:

– выполнение курсовой работы;– исследовательскую работу и участие в научных студенческих конференциях, и олимпиадах;

– поиск, анализ, структурирование и презентацию информации;

– углубленное исследование вопросов по тематике лабораторных работ.

6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине

6.3.1. С целью развития творческих навыков у студентов при изучении настоящей дисциплины определен перечень тем научно– исследовательских работ и рефератов по наиболее проблемным задачам и вопросам теоретического и практического плана (выдаются наиболее одаренным студентам ):

– влияние переходных сопротивлений подвижных контактов коммутационных аппаратов (автоматических выключателей, рубильников, разъединителей) на токи короткого замыкания в электроустановках до 1000 В;

– способы учета фактора «теплового спада тока короткого замыкания» при расчете КЗ и оценка его влияния на результаты расчетов;

– учет влияния автоматического регулирования возбуждения на токи КЗ для времени ;

– сравнительная эффективность различных мероприятий, способов и устройств для ограничения токов КЗ;

– оценка погрешности в расчетах токов КЗ при приближенном приведении параметров схемы замещения;

– исследование влияния двигательной нагрузки на токи КЗ;

– доказательство принципа независимости действия симметричных составляющих и его практическая применимость.

6.3.2. Тема курсовой работы – «Расчеты режимов коротких замыканий в простейшей энергосистеме»

Тематика курсовой работы связана с расчетом и анализом переходного процесса в энергосистеме и предусматривает расчет трехфазного, несимметричного коротких замыканий и остаточных напряжений в сложной электрической схеме.

Курсовая работа позволяет проявить творческие навыки, приобрести практический опыт решения инженерной задачи, закрепить и усвоить теоретический материал. Во­просы курсовой работы охватывают 70-75% теоретического лекционного мате­риала и практических занятий.

Таблица 6

Содержание и трудоемкость курсовой работы

Наименование разделов курсовой работы

Трудоемкость час

часов

кон­сульта­ций

Сам.

ра­б.

%

Задание1. Расчет трехфазного к.з. с сложной электрической

системе
    1. Составление эл. схемы замещения, расчет сопротивлений и ЭДС элементов схемы
    2. Упрощение схемы замещения и расчет коэф­фициентов токораспределения
    3. Расчет параметров аварийного режима в точке к.з. для t = 0 с.
    4. Распределение тока к.з. по элементам схемы для t = 0 с.
    5. Расчет остаточных напряжение узлов схемы для t = 0 с.
    6. Расчет параметров аварийного режима в точке к.з. для t = 0,2 с.

Задание 2. Расчет несимметричного к.з. в сложной электрической системе

2.1. Упрощение схемы замещения и расчет ко­эффициентов токорас пределения прямой по­следовательности

2.2. Составление схемы замещения нулевой по­следовательности, ее упрощение и расчет ко­эффициентов токораспределения

2.3. Рачет параметров аварийного режима в точке к.з.

2.4. Рачет фазных токов ЛЭП

2.5. Расчет остаточного напряжения в узле

2.6. Построение векторных диаграмм токов и напряжение

3. Оформление записки

Итого


20


5


8

1

1,5

1,5

3


16


5,6


3,2

1,2

2

2

2

4

40

50


12


21

3

4

4

6


40


14


8

3

5

5

5

10

100



2


2

0,5

0,5

0,5

1


0.5


0,5

0,5

0,5

0,5

0,5


10


6.3.3. Темы индивидуальных заданий для реферативных работ:

– роль научных трудов Горева А. в изучении вопросов переходных процессов в генераторах и электроэнергетических системах;

– место учебников С.А. Ульянова в становлении дисциплины «Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах» в ВУЗах и факультетах энергетического профиля Росси;

– гашение магнитного поля системы возбуждения синхронных машин и конструктивное исполнение АГП;

– анализ переходного процесса синхронного генератора без демпферных обмоток и физическое толкование возникновения и изменения токов;

– особенности расчета сопротивления нулевой последовательностей воздушных линий в зависимости от конструктивного исполнения;

– комплексные схемы замещения и их практическое приложение;

– особенности анализа сложных видов повреждений в энергосистемах;

– режимы сети с изолированной нейтралью и выбор дугогасящих реакторов;

– устройства ограничения токов короткого замыкания и особенности их применения;

– теоретические основы оптимизации режима заземления нейтралей в электрических сетях.

6.3.4. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

– представление параметров электрической схемы замещения в именованных единицах;

– уравнение переходного процесса синхронной машины и постоянные времени изменение токов;

– система возбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения синхронной машины;

– средства ограничения токов короткого замыкания и их сравнительная эффективность.

6.4. Контроль самостоятельной работы студентов

Контроль самостоятельной работы студентов и качество освоения отдельных модулей дисциплины осуществляется посредством:

– защиты лабораторных работ в соответствии графиком выполнения;

– защиты рефератов по выполненным обзорным работам и проведенным исследованиям;

– представления выполненного материала по курсовой работе;

– результатов ответов на контрольные вопросы (вопросы находятся в [2, 4, 5, 6] и дополнительно предоставляются в электронной форме);

– опроса студентов на практических занятиях;

Оценка текущей успеваемости студентов определяется в баллах в соответствии рейтинг – планом, предусматривающем все виды учебной деятельности.

6.5. Учебно – методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

При выполнении самостоятельной работы студенты имеют возможность пользоваться специализированными источниками, приведенными в разделе 9. «Учебно – методическое и информационное обеспечение дисциплины» и Internet-ресурсами:ссылка скрыта; ссылка скрыта.

7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины

Для текущей оценки качества освоения дисциплины и её отдельных модулей разработаны и используются следующие средства:

– список контрольных вопросов по отдельным темам и разделам (приведен в Приложении 1 и [2, 5, 6]);

– комплект заданий по теоретическим и практическим вопросам в тестовой форме (50 шт. по 9 вопросов в тесте);

– перечень тем научно– исследовательских работ и рефератов по наиболее проблемным задачам и вопросам теоретического и практического плана изучаемой дисциплины (представлены в п. 6.3);

– комплект задач для закрепления теоретического материала;

– методические указания к лабораторным работам и отчеты по результатам их выполнения;

– задания по курсовой работе;

Для промежуточной аттестации подготовлен комплект билетов – 25 шт.; билеты содержат два теоретических вопроса и задачу. Для защиты курсовой работы имеется перечень вопросов, помещенный в [4]; защита осуществляется в форме собеседования.


8. Рейтинг качества освоения дисциплины

Текущий контроль качества освоения отдельных тем и модулей дисциплины осуществляется на основе рейтинговой системы. Этот контроль осуществляется ежемесячно в течение семестра и качество усвоения материала (выполнения задания) оценивается в баллах, в соответствии с рейтинг– планом по теоретической части и отдельно по курсовому проектированию. Для стимулирования студентов в выполнении творческой самостоятельной работы в составе текущего контроля предусмотрено 9 баллов.

Промежуточная аттестация ( экзамен, дифференцированный зачет) производится в конце семестра и также оценивается в баллах. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов, полученных на промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена (зачета). Максимальный балл текущего контроля составляет 60, промежуточной аттестации (экзамен или зачет) с учетом индивидуальных заданий – 40; максимальный итоговый рейтинг – 100 баллов.

Оценке «отлично» соответствует 85…100 баллов; «хорошо» – 70…84; «удовлетворительно» – 55…69; менее 55 – «неудовлетворительно»; «зачет» – 55…100.






Р Е Й Т И Н Г - П Л А Н



34 час



по дисциплине «Электромагнитные переходные процессы »

.







Н

Е

Д

Е

Л

И


Текущий контроль




Теоретический материал

Практическая деятельность







Название модуля

Темы лекций

Баллы

Название ЛБ

или №ЛБ

Баллы

Темы практических занятий


Баллы

Проблемно – ориентированные задания (рефераты, НИРС в рамках дисциплины)

Баллы

Итого

баллы


























1-5

1 модуль

Режимы 3-х

фазного КЗ

1.Схемы замещения;

2. Параметры генераторов и режим

трехфазного КЗ СГ;

3. Характеристики тока КЗ;

4. Методы расчета тока КЗ.


2

ЛБ. №1;

ЛБ. №2.



5

5



1, 2 Схемы

замещения;

3,4. Параметры

тока КЗ;

5,6. Методы расчета токов 3-х фазных КЗ.



3

Аттестация №1

выполнения

задания

2

17






Всего по контрольной точке (аттестации) №1

17






6-11

2 модуль

Режимы несимметричных КЗ и

продольная

несимметрия.


5. Параметры элементов и схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей;

6.Режимы несимметричных КЗ.

7.Продольная несимметрия;


3

ЛБ. №3.

ЛБ. №4.


5

5


7.Параметры элементов и схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей;

8.Методы расчета несимметричных КЗ и продольной несимметрии.




11

Аттестация №2

выполнения

задания

2

26




Всего по контрольной точке (аттестации) №2

26






912-17



3 модуль

Режимы КЗ в распределительных сетях и электроустановках до 1000 В;


8. Режимы КЗ в сетях с изолированной нейтралью;

9. Режимы КЗ в электроустановках до 1000 В.

10. Ограничение токов КЗ.

3







9.Режимы КЗ в распределительных сетях и электроустановках до 1000 В


9

Аттестация №3

Защита

задания

5

17




Всего по контрольной точке (аттестации) №3

17





Итоговая текущая аттестация

60




Экзамен


40





Итого баллов по дисциплине



100








Р Е Й Т И Н Г - П Л А Н по КУРСОВОЙ РАБОТЕ

дисциплина «Электромагнитные переходные процессы»







Самостоятельная работа по курсовому проектированию

Максимальный балл модуля

Название модуля



недели


темы

баллы

баллы

1 модуль

Режимы 3-х фазного КЗ

в сложной электрической схеме


1-2

1. Схема замещения и расчёт её параметров;

8


41

3-5

2. Упрощение схемы и расчет коэффициентов токораспределения;

9

Всего по контрольной точке (аттестации) №1

17


6


3. Расчет токов 3-х фазного КЗ;

8

7

4. Распределение токов КЗ в схеме;

6

8–11

5. Расчет токов КЗ для t =0.2 с.

10

Всего по контрольной точке (аттестации) №2

24

2 модуль

Расчет несимметричного КЗ в сложной

электрической схеме

12–13

1. Расчет параметров элементов схем замещения обратной и нулевой последовательностей и коэффициентов токораспределения;


5


19

14-15

2. Расчет параметров тока и остаточных напряжений в месте

несимметричного КЗ;

5

16-17

3. Расчет токов в ЛЭП и остаточных напряжений;

4. Оформление записки.

9


Всего по контрольной точке (аттестации) №3

19

Итоговая текущая аттестация

60

Дифференцированный зачет



40


Итого баллов по курсовой работе

100




9. Учебно – методическое и информационное обеспечение дисциплины

Основная литература:
    1. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970.

2. Готман В. И. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 240 с.

3. Куликов Ю. А. Переходные процессы в электрических системах, учебное пособие. – Новосибирск: Изд. НГТУ, 2008 – 284с.

4. Готман В. И. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. Учебное пособие по курсовому проектированию. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 42 с.

5. Готман В. И. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. Методические указания к лабораторным работам. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008

6. Готман В. И. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 236 с.

Дополнительная литература:

7. Крючков И.П., Старшинов В.А., Гусев Ю.П., Пираторов М.В. Переходные процессы в электроэнергетических системах, учебник для ВУЗов – М.: Издательский дом МЭИ, 2008 – 416 с.

8. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1964.

Программное обеспечение и Internet –ресурсы

Электронная версия лабораторных работ по дисциплине (автор, доцент В.И. Готман)

ссылка скрыта;

ссылка скрыта

10. Материально – техническое обеспечение дисциплины

– лабораторные работы проводятся в специализированных учебных лабораториях; компьютеры подключены к сети учебного корпуса ЭНИН с выходом в Internet ; используется электронный вариант лабораторных работ, разработанный на кафедре и профессиональный программный комплекс «ТКЗ – 300»;

– практические занятия проводятся в компьютерных классах;

– лекции читаются в учебных аудиториях с использованием технических средств; материал лекций представлен в виде презентаций в Power Point;

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» подготовки бакалавров; профиль – «Электроэнергетические системы и сети»

Программа одобрена на заседании кафедры «Электрические сети и системы»

(протокол № 12 от 17 июня 2010 г.)

Автор Готман В.И.

Рецензент: д. т. н. проф. каф. ЭСиС Ю.В. Хрущев


Приложение 1

Вопросы текущего контроля знаний по разделам рабочей программы дисциплины

«Электромагнитные переходные процессы »