Рабочая программа учебной дисциплины "проектирование электрооборудования автономных объектов"
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа учебной дисциплины "методы анализа режимов электрооборудования электростанций, 153.87kb.
- Учебно-методического комплекса (умк) Учебной дисциплины «Финансы и кредит» Проектирование, 424.52kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины (место, цели и задачи учебной дисциплины в общей, 498.45kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «Схемотехническое проектирование автономных информационных, 220.77kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «автоматизированное проектирование электромеханических, 129.91kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины опд. Р. 01 Гидромашины и компрессоры для специальности, 596.58kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины сд. 06 Основы технической диагностики для специальности, 392.66kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «Схемотехника электронных средств» для студентов, 233.55kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "проектирование гэу" Цикл, 188.12kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 -21/01, 102.93kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (ИЭТ)
___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника
Модуль подготовки: Электротехника
Магистерская программа: Электротехнические, электромеханические и электронные системы автономных объектов
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
АВТОНОМНЫХ ОБЪЕКТОВ"
| Цикл: | профессиональный | |
| Часть цикла: | базовая часть | |
| № дисциплины по учебному плану: | ИЭТ; М2.2 | |
| Часов (всего) по учебному плану: | 252 | |
| Трудоемкость в зачетных единицах: | 7 | 1 семестр – 5 2 семестр - 2 |
| Лекции | 90 часов | 1 семестр – 54 2 семестр - 36 |
| Практические занятия | 36 часов | 1 семестр |
| Лабораторные работы | не предусмотрены | |
| Расчетные задания, рефераты | не предусмотрены | |
| Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 126 часов | |
| Экзамены | | 1, 2 семестр |
| Курсовые проекты (работы) | 2 з. е. (72 часа) | 1, 2 семестр |
Москва - 2011
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение основ, методов и средств проектирования элементов и систем электрооборудования автономных объектов для последующего использования в разработках и исследованиях.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
- использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, в управлении коллективом, влиять на формирование целей команды, воздействовать на её социально-психологический климат в нужном для достижения целей направлении, оценивать качество результатов деятельности (ОК-4);
- проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности за свои решения в рамках профессиональной компетенции, разрешать проблемные ситуации (ОК-5);
- использовать представление о методологических основах научного познания и творчества, роли научной информации в развитии науки (ОК-8);
- вести библиографическую работу с привлечением современных информационных технологий, анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию (ОК-9);
- выбирать серийное и проектировать новое электротехническое и электроэнергетическое оборудование (ПК-15);
- управлять проектами электроэнергетических и электротехнических установок различного назначения (ПК-16).
Задачами дисциплины являются:
- познакомить обучающихся со структурой, элементной базой и компонентами электрооборудования, применяемого в составе современных автономных объектов;
- дать информацию о методах и средствах моделирования и проектирования электрооборудования автономных объектов, его подсистем и составных элементов;
- научить принимать и обосновывать конкретные проектно-конструкторские решения при последующем проектировании электрооборудования автономных объектов.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М2.2 программы подготовки магистров по магистерской программе "Электротехнические, электромеханические и электронные системы автономных объектов" модуля подготовки "Электротехника" направления 140400 "Электроэнергетика и электротехника".
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Системы электрооборудования летательных аппаратов", "Электропривод летательных аппаратов", "Электрооборудование автомобилей и тракторов", "Дополнительные главы математики", "Компьютерные, сетевые и информационные технологии", практике и научно-исследовательской работе.
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации, изучении дисциплин "Испытания электрооборудования автономных объектов", "Перспективы развития электрооборудования автономных объектов", "Технологии производства электрооборудования летательных аппаратов", "Технологии производства электрооборудования автомобилей и тракторов", а также при обучении в аспирантуре.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
- серийное электротехническое и электроэнергетическое оборудование, электро-энергетические и электротехнические установки различного назначения (ПК-15, ПК-16);
- современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);
- методы анализа вариантов, разработки и поиска компромиссных решений (ПК-11);
- основы инженерного проектирования технических объектов (ПК-12);
- методы создания и анализа моделей, позволяющих прогнозировать свойства и поведение объектов профессиональной деятельности (ПК-13);
- прикладное программное обеспечение для расчета параметров и выбора устройств электротехнического и электроэнергетического оборудования (ПК-14).
Уметь:
- создавать новые и совершенствовать имеющиеся математические модели для исследования новых видов электрооборудования автономных объектов (ПСК-1);
- осуществлять при разработке новых изделий электрооборудования автономных объектов проектно-конструкторскую деятельность методами и средствами «безбумажной» технологии (ПСК-2);
- разрабатывать новые виды электрооборудования автономных объектов с учетом ужесточающихся требований к качеству вырабатываемой электроэнергии, «интеллектуализации» бортового оборудования и тенденций к использованию в нем только электрической энергии (ПСК-3);
- создавать и использовать новые схемотехнические решения и алгоритмы управления объектами электрооборудования автономных объектов на основе последних достижений в области силовой и информационной электроники (ПСК-5);
- обеспечивать технико-экономическое, прогнозное обоснование решений при проектировании, разработке и производстве электрооборудования автономных объектов, а также проведении маркетинга, планирования выпуска и реализации перспективных образцов электрооборудования (ПСК-6);
- формулировать технические задания, разрабатывать и использовать средства автоматизации при проектировании и технологической подготовке производства (ПК-10).
Владеть:
- специализированными знаниями в области фундаментальных наук при создании перспективного электрооборудования автономных объектов (ПСК-4);
- углубленными теоретическими и практическими знаниями, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
- навыками творческого решения профессиональных задач, принимать нестандартные решения (ПК-4);
- навыками анализа естественнонаучной сущности проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-5).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 216 часов.
| № п/п | Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | Всего часов на раздел | Семестр | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по разделам) | |||
| лк | пр | лаб | сам. | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | Основные определения и особенности проектирования электрооборудования автономных объектов | 8 | 1 | 4 | 2 | -- | 2 | Тест на знание определений |
| 2 | САПР, задачи поиска и оптимизации проектных решений при проектировании электрооборудования автономных объектов | 7 | 1 | 4 | 2 | -- | 1 | Тест на знание терминологии |
| 3 | Аналитические и поисковые методы оптимизации в проектировании электрооборудования автономных объектов | 8 | 1 | 4 | 2 | -- | 2 | Контрольная работа |
| 4 | Графические и экспериментальные методы анализа электромагнитных полей в проектировании электрооборудовании автономных объектов | 7 | 1 | 4 | 2 | -- | 1 | Тест на знание методов |
| 5 | Математические методы моделирования электромагнитных полей в проектировании электрооборудовании автономных объектов | 7 | 1 | 4 | 2 | -- | 1 | Тест на знание методов |
| 6 | Применение универсальных методов и программ расчёта полей для проектирования электрооборудования автономных объектов | 8 | 1 | 4 | 2 | -- | 1 | Контрольная работа |
| 7 | Системы охлаждения электрооборудования автономных объектов – назначение, основные требования, особенности, классификация. Естественное охлаждение | 7 | 1 | 4 | 2 | -- | 2 | Тест на знание систем |
| 8 | Воздушное охлаждение самовентиляцией. Конвективная система охлаждения путём продува встречным потоком забортного воздуха | 7 | 1 | 4 | 2 | -- | 1 | Тест на знание систем |
| 9 | Жидкостные конвективные системы охлаждения электрооборудования автономных объектов | 8 | 1 | 4 | 2 | -- | 2 | Контрольная работа |
| 10 | Синтез схем с релейно-контакторной системой управления электроприводом | 12 | 1 | 4 | 4 | -- | 4 | Контрольная работа Домашнее задание |
| 11 | Синтез схем регулируемого асинхронного двигателя при частотном и векторном управлении | 16 | 1 | 6 | 6 | -- | 4 | Контрольная работа Домашнее задание |
| 12 | Выбор электродвигателя | 20 | 1 | 8 | 8 | -- | 4 | Контрольная работа Домашнее задание |
| 13 | Типовые потребители электроэнергии на борту ЛА и их характеристика как электрической нагрузки | 4 | 2 | 2 | -- | -- | 2 | Тест |
| 14 | Основные этапы проектирования СЭС | 10 | 2 | 6 | -- | -- | 4 | Тест |
| 15 | Определение среднеквадратичного значения мощности приемников и источников электроэнергии | 4 | 2 | 2 | -- | -- | 2 | Контрольная работа |
| 16 | Элементная база авиационной системы генерирования и преобразования электроэнергии, выпускаемая отечественной промышленностью | 14 | 2 | 2 | -- | -- | 12 | Тест |
| 17 | Выбор лучшего варианта структуры авиационной СЭС на основе принятых критериев оптимизации | 8 | 2 | 6 | -- | -- | 2 | Контрольная работа |
| 18 | Проектирование аварийной СЭС | 4 | 2 | 2 | -- | -- | 2 | Тест |
| 19 | Особенности проектирования СЭС космического аппарата (КА), области предпочтительного применения энергоустановок КА | 6 | 2 | 2 | -- | -- | 4 | Тест |
| 20 | Общие вопросы формирования структурных схем СЭС КА, определение основных параметров первичного и буферного источников электроэнергии | 14 | 2 | 6 | -- | -- | 8 | Контрольная работа |
| 21 | Задачи и методы расчета системы передачи и распределения электроэнергии | 4 | 2 | 2 | -- | -- | 2 | Тест |
| 22 | Особенности расчетов разомкнутой и замкнутой сети | 6 | 2 | 4 | -- | -- | 2 | Контрольная работа |
| 23 | Проверка аппаратов защиты на устойчивость к токам КЗ, коммутационную способность, чувствительность и селективность срабатывания | 4 | 2 | 2 | -- | -- | 2 | Тест |
| | Зачет | 5 | 1,2 | -- | -- | -- | 5 | устный |
| | Экзамен | 54 | 1,2 | -- | -- | -- | 54 | устный |
| | Итого: | 252 | | 90 | 36 | -- | 126 | |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции
1 семестр
1. Основные определения и особенности проектирования электрооборудования
автономных объектов
Проектирование и его место в жизненном цикле электрооборудования автономных объектов. Классификация объектов и задач проектирования электрооборудования автономных объектов. Базовые подходы к проектированию. Локально неразрешимые задачи. Основные понятия проектирования. Основные проектные операции и их взаимосвязи. Стадии и этапы проектирования. Содержание основных работ на стадиях и этапах проектирования применительно к электрооборудованию автономных объектов. Общее понятие о моделировании. Классификация моделей. Способы выполнения и направления развития проектных работ. Предпосылки и цели автоматизации проектирования. Особенности проектирования электрооборудования автономных объектов.
2. САПР, задачи поиска и оптимизации проектных решений при проектировании
электрооборудования автономных объектов
Понятие о САПР и определение САПР. Комплекс средств автоматизации проектирования и его структура. Методическое, программное, техническое, информационное и организационное обеспечение процесса проектирования, автоматизации проектирования и САПР. Основные структурные единицы САПР. Примеры современных САПР. Особенности задач поиска и оптимизации проектных решений при проектировании электрооборудования автономных объектов. Взаимосвязи основных проектных процедур в процессе получения проектных решений. Постановка задачи поиска и оптимизации проектных решений. Ограничения на параметры и решение задачи оптимизации. Критерий оптимальности. Геометрическая интерпретация задач поиска и оптимизации проектных решений.
3. Аналитические и поисковые методы оптимизации в проектировании
электрооборудования автономных объектов
Характеристика этапов проектирования электрооборудования автономных объектов. Аналоги и прототипы объектов проектирования. Основные и неосновные показатели. Процедура поиска аналогов. Преобразование аналогов. Получение проектных решений. Характеристика и классификация аналитических и поисковых методов оптимизации. Основные требования к методам оптимизации и характеристика оптимизации электрооборудования автономных объектов методами пассивного поиска. Метод сканирования. Метод статистических испытаний. Метод –поиска. Характеристика оптимизации электрооборудования автономных объектов методами направленного поиска. Метод градиента. Метод случайного поиска. Метод покоординатного поиска.
4. Графические и экспериментальные методы анализа электромагнитных полей
в проектировании электрооборудовании автономных объектов
Графические методы анализа электромагнитных полей. Графические методы, базирующиеся на свойствах линий равного потенциала и силовых линий. Графические методы, базирующиеся на решении уравнений Лапласа в конечных разностях. Метод построения картины плоскопараллельного поля. Метод ожидаемых путей. Экспериментальные методы анализа электромагнитных полей. Методы непосредственного измерения потенциалов и значений напряжённости поля. Методы построения картины поля в области реальных полей посредством металлических стрелок, штырей и других видов зондов. Методы моделирования одних полей другими с помощью электролитических (электрических) ванн, заполненных жидкими электролитами, и проводящих резиновых листов.
5. Математические методы моделирования электромагнитных полей
в проектировании электрооборудовании автономных объектов
Математические методы моделирования электромагнитных полей и характеристика основных из них. Аналитические математические методы. Метод конформных преобразований. Метод изображений. Метод разделения переменных. Численные математические методы. Метод конечных элементов. Метод интегральных уравнений (вторичных источников). Метод сеток. Метод конечных разностей. Методы интегрирования. Подход к составлению схемы эквивалентной магнитной цепи. Неавтоматизированная и автоматизированная дискретизация магнитной системы. Автоматическая и адаптивная дискретизация при применении метода конечных элементов. Последовательность расчёта поля методом конечных элементов. Местная (симплексная) система координат.
6. Применение универсальных методов и программ расчёта полей для проектирования
электрооборудования автономных объектов
Применение универсальных методов и программ Quick Field, Elcut, Ansys, Maxwell расчёта полей для исследования электромагнитных, тепловых и механических процессов. Основные этапы расчёта полей с помощью универсальных программ на ЭВМ. Ввод в программу на ЭВМ конструкции рассчитываемого устройства. Использование чертежей устройств в электронном виде, выполненных в системах автоматизированного конструирования, например AutoCAD. Воспроизведение в программе на ЭВМ конструкции устройства в виде расчётной схемы. Задание свойств и характеристик материалов, из которых изготовлены элементы устройств, в программе на ЭВМ. Способы аппроксимации свойств и характеристик материалов элементов электрооборудования для расчёта по программе.
7. Системы охлаждения электрооборудования автономных объектов – назначение, основные требования, особенности, классификация. Естественное охлаждение
Понятие о системе охлаждения. Хладоагенты. Требования к конструкциям электрооборудования автономных объектов, обусловленные охлаждением. Основные этапы развития систем охлаждения. Основные принципы реализации современных систем охлаждения. Направления интенсификации охлаждения устройств. Основные особенности и требования к конструкции с позиций обеспечения эффективности применяемой системы охлаждения. Ограничения при разработке систем охлаждения для электрооборудования разных видов автономных объектов. Естественное охлаждение электрооборудования автономных объектов, его виды и особенности. Мероприятия, проводимые при реализации естественного охлаждения. Типовые конструкции систем естественного охлаждения.
8. Воздушное охлаждение самовентиляцией. Конвективная система охлаждения
путём продува встречным потоком забортного воздуха
Виды электрооборудования автономных объектов, для которых применяется воздушное охлаждение самовентиляцией. Примеры реализации воздушного охлаждения самовентиляцией. Объём, занимаемый электрооборудованием, при использовании самовентиляции. Соотношение расхода мощности на самовентиляцию и мощности охлаждаемого устройства. Проблемы эффективного использования самовентиляции. Виды электрооборудования автономных объектов, для которых применяется охлаждение путём продува встречным потоком забортного воздуха. Примеры реализации конвективной системы охлаждения путём продува. Способы интенсификации процессов охлаждения при продуве. Пути расширения области применения для систем охлаждения продувом.
9. Жидкостные конвективные системы охлаждения
электрооборудования автономных объектов
Причины появления принудительных жидкостных конвективных систем для охлаждения электрооборудования автономных объектов. Их основные виды. Виды жидкостных хладоагентов. Проблемы применения жидкостных конвективных систем охлаждения для электрооборудования автономных объектов. Полосная и канальная схемы циркуляционной жидкостной системы охлаждения. Их достоинства и недостатки. Струйное или распылительное масляное охлаждение. Его достоинства и недостатки. Примеры реализации жидкостных конвективных систем охлаждения. Реализация замкнутой системы циркуляции хладоагента с фильтрацией. Применение новых конструкционных материалов в электрооборудовании автономных объектов для реализации масляного охлаждения.
10. Синтез схем с релейно-контакторной системой управления электроприводом
Элементы релейно-контакторной системы управления электроприводом и их изображение на принципиальной схеме. Схемы пуска двигателей с помощью релейно-контакторной системы управления. Способы управления контакторами при пуске. Схемы электрического торможения двигателями. Принцип работы. Схемы реверсирования двигателями. Принцип работы.
11. Синтез схем частотно-регулируемого асинхронного двигателя
Частотное управление электроприводами. Закон регулирования скорости вращения асинхронного электропривода. Принципы построения схем частотно-управляемых асинхронных электроприводов, выполненных по разомкнутой схеме. Принципы построения схем частотно-управляемых асинхронных электроприводов, выполненных по замкнутой схеме. Преобразователи частоты в составе частотно-управляемых асинхронных электроприводов. Векторное управление асинхронным электроприводом. Принципы построения схем асинхронных электроприводов при векторном управлении.
12. Выбор электродвигателя
Факторы, учитываемые при выборе двигателя. Выбор типа двигателя и способа возбуждения двигателя. Выбор электродвигателя по номинальной мощности. Пересчёт номинальной мощности двигателя при его использовании в других условиях и режимах.
Проверка двигателя на нагрев в продолжительном режиме. Допустимая температура двигателя. Проверка на нагрев двигателя при кратковременной и повторно-кратковременной нагрузке. Коэффициент термической перегрузки. Тепловая постоянная времени. Факторы, определяющие тепловую постоянную времени. Влияние тепловой постоянной времени на температуру двигателя. Особенности нагрева электропривода на ЛА (в высотных условиях).
Допустимое число включений асинхронных двигателей с короткозамкнутой обмоткой.
2 семестр
13. Типовые потребители электроэнергии на борту ЛА
и их характеристика как электрической нагрузки
Параметры электрической энергии, используемой на борту авиационных и космических аппаратов. Классификация приемников электроэнергии по параметрам потребляемой электроэнергии.
14. Основные этапы проектирования СЭС
Структура СЭС и краткая характеристика её элементов. Этапы проектирования СЭС: постановка задачи, синтез и анализ вариантов, выбор лучшего варианта. Основные требования к структуре проектируемой СЭС. Основные показатели качества СЭС и критерии их оценки. Параметрическая и структурная оптимизация СЭС, пример формирования структурной матрицы возможных путей преобразования электроэнергии и получения на её основе возможных вариантов структур.
15. Определение среднеквадратичного значения мощности
приёмников и источников электроэнергии
Понятие о циклограмме нагрузок и процедуре её формирования. Определение среднеквадратичного значения мощности потребителей электроэнергии, системы генерирования и источников питания. Понятие о максимальном расчётном и длительно потребляемой мощности и максимальном пиковом значении потребляемой мощности.
16. Элементная база авиационной системы генерирования и преобразования электроэнергии, выпускаемая отечественной промышленностью
Авиационные генераторы постоянного и переменного тока, стартер-генераторы, привод-генераторные агрегаты, статические и электромашинные преобразователи, аккумуляторные батареи, вспомогательные силовые установки: эксплуатационные диапазоны, энергетические и удельные характеристики.
17. Выбор лучшего варианта структуры авиационной СЭС
на основе принятых критериев оптимизации
Предварительная оценка структурной надежности СЭС. Достоинства и недостатки СЭС постоянного и переменного тока. Анализ вариантов структур, составляющих множество Парето при оптимизации системы по критериям конструктивной массы и структурной надёжности.
18. Проектирование аварийной СЭС
Источники и преобразователи электроэнергии, относящиеся к аварийным. Формирование циклограммы аварийных нагрузок и определение на её основе ёмкости аккумуляторной батареи (АБ).
19. Особенности проектирования СЭС космического аппарата (КА),
области предпочтительного применения энергоустановок КА
Особенности функционирования СЭС в условиях космического вакуума и невесомости. Области предпочтительного применения энергоустановок КА. Структура и конструкция солнечной батареи (СБ) как основного источника электроэнергии, наиболее оптимального для КА, функционирующих на околоземных орбитах и в близком космосе. Элементная база буферных источников космического назначения, их достоинства и недостатки.
20. Общие вопросы формирования структурных схем СЭС КА, определение основных параметров первичного и буферного источников электроэнергии
Возможные режимы работы совместной работы первичного и буферного источников электроэнергии. Общие вопросы формирования структурных схем СЭС КА, достоинства и недостатки буферных и регулируемых СЭС параллельного, последовательного и параллельно-последовательного типов. Анализ потоков мощности в СЭС при совместной работе первичного и буферного источников. Определение средней потребной мощности источников и ёмкости аккумуляторной батареи. Расчёт циклограммы изменения ёмкости и напряжения АБ в процессе орбитального полета. Конструирование СБ из элементов фотоэлектрических преобразователей.
21. Задачи и методы расчёта системы передачи и распределения электроэнергии
Элементная база системы передачи и распределения электроэнергии (СПРЭ): марки используемых проводов, аппаратов защиты и коммутационных устройств – классификация, эксплуатационные диапазоны, удельные характеристики.
22. Особенности расчётов разомкнутой и замкнутой сети
Требования, предъявляемые к СПРЭ, классификация сети. Виды расчёта сети: тепловые, электрические и специальные. Ограничения, накладываемые при расчёте сети. Проверка проводов на перегрев и допустимую потерю напряжения. Расчёт разомкнутой сети с сосредоточенной и распределённой нагрузкой, разомкнутой сети произвольной конфигурации. Методы расчёта замкнутых сетей. Особенности расчёта сети на минимум конструктивной и полётной массы. Специфика расчёта сетей переменного тока. Выбор аппаратов защиты и коммутационной аппаратуры.
23. Проверка аппаратов защиты на устойчивость к токам КЗ, коммутационную способность, чувствительность и селективность срабатывания
Методы расчёта токов короткого замыкания в установившемся и переходном режимах в сетях постоянного и переменного тока. Характеристика режимов и видов короткого замыкания. Определение элементов схем замещения. Проверка аппаратов защиты на устойчивость к токам короткого замыкания, коммутационную способность, чувствительность и селективность срабатывания.
4.2.2. Практические занятия
1 семестр
Центральное место проектирования в жизненном цикле технических устройств и систем. Примеры объектов и задач проектирования электрооборудования автономных объектов. Методы дедукции и индукции. Примеры локально неразрешимых задач. Соотношение и взаимосвязи стадий и этапов проектирования. Физические и математические модели.
Особенности методического, программного, технического, информационного и организационного обеспечения процесса проектирования, автоматизации проектирования и САПР электрооборудования автономных объектов. Примеры современных САПР.
Аналоги и прототипы элементов электрооборудования автономных объектов. Особенности аналитических и поисковых методов оптимизации. Применение методов пассивного поиска. Особенности одноэтапных и многоэтапных методов направленного поиска. Применение однокритериальной и многокритериальной оптимизации при проектировании.
Примеры и области применения графических и экспериментальных методов анализа электромагнитных полей при проектировании электрооборудования автономных объектов. Сравнение, достоинства и недостатки графических и экспериментальных методов.
Примеры и области применения аналитических и численных математических методов моделирования электромагнитных полей при проектировании электрооборудования автономных объектов. Пример составления схемы эквивалентной магнитной цепи.
Обзор и сравнительный анализ универсальных методов и программ Quick Field, Elcut, Ansys, Maxwell расчёта полей для исследования электромагнитных, тепловых и механических процессов. Формирование расчётной схемы устройства на основе его конструкции. Задание свойств и характеристик материалов элементов электрооборудования автономных объектов.
Требования к конструкциям электрооборудования автономных объектов, обусловленные охлаждением, и хладоагентам. Мероприятия, проводимые при реализации естественного охлаждения электрооборудования. Типовые конструкции систем естественного охлаждения.
Примеры реализации систем воздушного охлаждения самовентиляцией. Соотношение расхода мощности на самовентиляцию и мощности охлаждаемого устройства. Проблемы эффективного использования самовентиляции в электрооборудовании автономных объектов.
Примеры конструкций основных видов принудительных жидкостных конвективных систем для охлаждения электрооборудования автономных объектов и жидкостных хладоагентов. Варианты реализации замкнутой системы циркуляции хладоагента с фильтрацией. Применение новых конструкционных материалов для реализации масляного охлаждения.
Построение релейно-контакторных схем в регулируемом электроприводе и их управление.
Построение схем частотно-управляемых асинхронных электроприводов и особенности их управления.
Анализ влияния различных факторов на выбор электродвигателя.
4.3. Лабораторные работы
Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.
4.4. Расчетные задания
Расчётные задания учебным планом не предусмотрены.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы
1 семестр
Курсовой проект посвящён проектированию систем электропривода автономных объектов разной мощности на базе разных типов электромеханических преобразователей энергии, а также выбору / расчёту оптимального алгоритма управления электроприводом.
Основные базовые электромеханические преобразователи энергии:
1. Асинхронный электродвигатель.
2. Гистерезисный электродвигатель.
3. Вентильные электродвигатели на базе:
- синхронного реактивного электродвигателя;
- синхронного электродвигателя с постоянными магнитами различной конструкции;
- индукторного электродвигателя.
2 семестр
Курсовой проект посвящён проектированию системы электроснабжения космического аппарата с потребителями различной мощности на базе комбинированной энергетической установки, включающей в свой состав основной источник – солнечную батарею и буферный источник – аккумуляторную батарею. Варианты объединения источников электроэнергии и потребителей:
- структурная схема параллельного типа;
- структурная схема последовательного типа.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся либо в традиционной форме, либо в форме, когда лекционный материал рассылается в электронном виде, а аудиторно и по электронной почте проводятся консультации.
Практические занятия проводятся в традиционной форме.
Самостоятельная работа включает изучение учебного материала, выдаваемого преподавателем; выполнение домашних заданий; подготовку к тестам и контрольным работам, подготовку к зачету и экзамену.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, тесты и домашние задания. Аттестация по дисциплине – экзамен.
Оценка за освоение дисциплины в каждом семестре определяется как 0,4´ (совокупная оценка за контрольные работы, тесты и домашние задания, с учетом весовых коэффициентов, объявляемых в начале семестра) + 0,6´ (оценка на экзамене).
В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
- Грузков С. А. и др. Электрооборудование летательных аппаратов: Учебник для вузов в 2-х томах. Т. 1. Электроснабжение летательных аппаратов / Под ред. Грузкова С. А. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 568 с.
- Грузков С. А. и др. Электрооборудование летательных аппаратов: Учебник для вузов в 2-х томах. Т. 2. Элементы и системы электрооборудования – приёмники электрической энергии / Под ред. Грузкова С. А. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 552 с.
- Балагуров В. А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока. – М.: Высшая школа, 1982. – 272 с.
- Грузков С. А., Сугробов А. М. Проектирование систем электроснабжения летательных аппаратов. – М.: Издательство МЭИ, 1991.
- Кривенцов В. И. Проектирование бортовых электрических сетей летательных аппаратов гражданской авиации. – М.: Воздушный транспорт, 1992.
- Сугробов А. М., Останин С. Ю. Определение основных размеров электромашинных преобразователей для систем электрооборудования летательных аппаратов: Учебное пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2005. 72 с.
- Сугробов А. М., Останин С. Ю. Поверочные электромагнитные расчёты электромеханических преобразователей энергии электротехнических комплексов автономных объектов: Учебное пособие. – М.: Изд-во МЭИ, 2008. 104 с.
б) дополнительная литература:
- Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общ. ред. И. П. Копылова и В. К. Клокова. Т. 1. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с.
- Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общ. ред. И. П. Копылова и В. К. Клокова. Т. 2. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 688 с.
- Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. Т. 1. Электроснабжение / Под общ. ред. А. А. Фёдорова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 568 с.
- Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. Т. 2. Электрооборудование / Под общ. ред. А. А. Фёдорова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 592 с.
- Орлов И. Н., Никаноров В. Б., Селезнёв А. П., Шмелёва Г. А. Проектирование гистерезисных двигателей на ЭВМ: Учебное пособие. – М.: Издательство МЭИ, 1991. 182 с.
- Грузков С. А., Останин С. Ю., Сугробов А. М. и др. Магнитные материалы, обмоточные, монтажные и бортовые провода для систем электрооборудования летательных аппаратов: Учебное пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2005. 182 с.
- Грузков С. А., Лысенко А. В., Токарев А. Б. Методические указания к курсовому проектированию по курсу «Проектирование систем электроснабжения летательных аппаратов». – М.: Издательство МЭИ, 1989.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
Отсутствуют
б) другие:
Электронный конспект лекций по курсу "Проектирование электрооборудования автономных объектов. 1 семестр"
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО.
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:
к.т.н., профессор Грузков С.А.
к.т.н., доцент Останин С.Ю.
к.т.н., доцент Соломин А.Н.
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой ЭКАО
д.т.н., профессор Маслов С.И.