05.09.03 Электротехнические комплексы и системы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
"УТВЕРЖДАЮ"
Проректор по НР МГТУ
д-р хим. наук, профессор
__________________С.Р. Деркач
"
"__________________ 2011 г.
ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
ПРОГРАММА-МИНИМУМ
кандидатского экзамена для аспирантов и соискателей
по специальности 05 09 03 Электротехнические комплексы и системы
Мурманск
2011
318
ПРЕДИСЛОВИЕ
1.
Программа составлена на основе паспорта научной специальности 05 09 03
«Электротехнические комплексы и системы» с учетом особенностей сложившийся
научной школы а также утвержденных ВАК Минобр. РФ программы кандидатского
экзамена.
2.
Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры –разработчика
«Электрооборудования судов» « 02» ноября 2011г, протокол №3
3.
Разработчик
Профессор кафедры Электрооборудования судов к.т.н. _____________Ремезовский В.М.
4 Заведующий кафедрой – разработчиком
_____________________________Ремезовский В.М.
5 Рабочая программа одобрена Учебно-методической комиссией МА МГТУ
«____»_________________г., протокол №________.
Председатель УМК МА________________________________Баева Л.С.
318
1. Требования к минимуму содержания и уровню подготовки по дисциплине
«Электромеханика». Перед спецкурсом, поставлены главные задачи: ознакомить
аспирантов с проблемами электротехнических систем и комплексов, наиболее
распространенных на водном транспорте, промышленности.
Аспирант должен иметь представление:
– о строении и назначении взаимосвязанных механических, электротехнических,
электронных и микропроцессорных компонентах, образующих современные
электромеханические системы на морском транспорте;
- о технических возможностях электротехнических объектов;
– о процессе преобразования и обмена энергии энергии в различных аппаратах и
механизмах..
знать и уметь использовать:
- современные инженерные методики расчета элементов и отдельных конструкций;
- современные методы математического моделирования, а также методы обработки
контролируемых параметров;
иметь навыки:
- проектирования и моделирования электротехнических аппаратов.
2. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо
аспирантам для изучения данной дисциплины
Высшая математика; теория вероятностей и математическая статистика; теория
автоматического управления, электротехника и электроника, электрических привод,
информатика; основы электроники и схемотехники; микропроцессорные системы;
электроизмерительные приборы и системы, английский язык.
Учебно-методические материалы
Рекомендуемая литература
Таблица 3
Виды
заняти
й
Лекции,
Практи
ческие
занятия
Названия учебников, учебных пособий, методических разработок
Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. М.: Колос, 2002 г., 35
Баранов,А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. Учебник для вузов.
М.,Транспорт,1988 г. 328 с.
Н.А. Алексеев, А.П. Баранов. Микропроцессорная система управления электроэнергетической
системой «АSА – S» . Учебное пособие для ВУЗов. СПб, ГМА им. адм. С.О. Макарова 2000 г., 13
Ремезовский В.М. Токарев Л.Н.Переходные процессы в электроэнергетических системах
промысловых судов Учебное пособие для спец. 1809001809 « Электрооборудование и автоматика
судов (эксплуатация)» ч1
Ильинский Н.Ф., Козаченко В.Ф. Общий курс электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1992.
Башарин А.В., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного привода на ЭВМ. Л.:
Энергоатомиздат, 1990.
Горбачев Г.Н. Чаплыгин Е.Е.Промышленная электроника Энергоатомиздат, 1988
Штумпф Э.П. Судовая электроника и силовая преобразовательная техника: Учебник.–СПб:
Судостроение, 1993. -352
Розанов Ю.К Основы силовой электроники Энергоатомиздат, 1992
Бабаев А.М., Ягодкин В. Я. Автоматизированные судовые электроприводы. - М.: Транспорт,
318
1986. - 448 с
Самост
оятельн
ая
работа
Дополнительная литература
Ильинский Н.Ф. Основы электропривода. М.: Изд-во МЭИ, 2000.
Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981.
Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат,
1982.
Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными
преобразователями /О.В. Слежановский, Л.Х. Дацковский, И.С. Кузнецов и др. М.:
Энергоатомиздат, 1983.
Справочник по автоматизированному электроприводу /Под ред. В.А. Елисеева, А.В. Шинянского.
М.: Энергоиздат, 1983.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ-МИНИМУМ
1. СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
1.1 . Структура электроэнергетической системы. Элементы и параметры
электроэнергетической
системы (ЭЭС) судна
1.2 Качество судовой электроэнергии и её влияние на обеспечение бесперебойного
электроснабжения.
1.3 Общие принципы и функциональные задачи управления ЭЭС.
1.4 Автоматическое управление процессом генерирования электроэнергии в нормальных и
аварийных режимах.
1.5 Системы автоматического регулирования напряжения и частоты судовых генераторов
1.6 Математическое обеспечение и методология исследования процессов в системе,
Переходные режимы в судовых энергосистема Элементы математической теории
процессов в СЭЭС.
1.7 Изменения напряжения и частоты.
Влияние приемников электроэнергии на судовую сеть. Особенности работы судовых
электроприводов, как потребителей электроэнергии. Способы пуска асинхронных
двигателей. Методы расчета провалов напряжения при набросах нагрузки. Динамическая
устойчивость потребителей.
1.8 Защита в СЭЭС.
Коммутационная и защитная аппаратура, применяемая в САЭЭС. Электрическая дуга и
методы её гашения. Электрические контакты. Выбор электрических аппаратов. Проверка
аппаратов на термическую и электродинамическую устойчивость. Измерительные
трансформаторы.
Защита в судовых энергосистемах. Схемы защиты и требования к ним. Защита при
коротких замыканиях и перегрузках по току. Селективность защиты. Защита от обратной
мощности и обратного тока Комплексы защиты генераторов, принцип их построения,
аппаратная реализация. Защита трансформаторов. Требования Регистра к защите судовых
генераторов и сетей.
1.9 Устойчивость работы СЭЭС..
318
Статическая устойчивость работы судовых синхронных генераторов в различных режимах
и динамическая устойчивость системы в целом. Причины нарушения устойчивости и
меры, направленные на её повышение.
1.10 Принципы построения и алгоритмическое описание основных функций управления
электроэнергетической системой, генераторными агрегатами на функциональных
элементах, с применением микропроцессоров и микро-ЭВМ.
2. Электронные устройства электромеханических систем
2.1 Силовые полупроводниковые приборы. Структура и характеристики кремниевых
диодов, тиристоров, динисторов, симисторов. Защита диодов и тиристоров.
2.2 Силовые МОПБТ- транзисторы. Область применения, .структура. Защитные
устройства и устройства управления. Электронные силовые модули.
2.3 Силовые полупроводниковые преобразователи, ведомые сетью. Классификация и
параметры выпрямителей. Способы регулирования выходного напряжения.
Двухполупериодные однофазные и трехфазные выпрямители. Коммутация токов и её
влияние на характеристики выпрямителей. Ведомые сетью инверторы. Характеристики
ведомых инверторов
2.4. Гармонический состав напряжений и токов в выпрямителях. Сглаживающие фильтры.
Расчет и характеристики сглаживающих фильтров. Искажение напряжения сети при
работе выпрямителей. Меры по ограничению высших гармоник в сетях.
2.5 Энергетические характеристики выпрямителей и меры по их улучшению.Активные
выпрямители.
2.6 Преобразователи тока, напряжения, частоты. Автономные инверторы тока. Принципы
регулирования выходного напряжения и характеристики. Резонансные инверторы.
Обеспечение синусоидальности выходного напряжения
2.7. Автономные инверторы напряжения. Принципы регулирования выходного
напряжения. Обеспечение синусоидальности выходного напряжения
2.8 Непосредственные преобразователи частоты. Принципы управления. Работа
реверсивного преобразователя с раздельным управлением в системе тиристорного
электропривода.
2.9 Импульсные преобразователи переменного напряжения. Принципы регулирования
частоты и напряжения. Тиристорные пускатели.
2.10 Импульсные преобразователи постоянного тока. Преобразователи с прямой
передачей энергии. Преобразователи с параллельным ключом.
2.11 Схемы управления тиристорами и силовыми транзисторами. Импульсная и цифровая
техника в схемах управления. Аналоговые системы управления. Структура
микропроцессорной системы управления.
3. СУДОВОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Принцип построения электромеханических систем с непрерывным управлением
Классификация и основные характеристики управляемых электроприводов
Обобщенная функциональная схема построения электропривода
3.1.2. Общие принципы построения систем управления ЭП
3.1.3. Структурное построение систем управления ЭП
3.1.4. Одноканальные и многоканальные системы управления ЭП.
3.1.5. Определение параметров контура регулирования тока в замкнутой системе
электропривода
3.1.6. Регулирование скорости электродвигателя с применением последовательнопараллельной коррекции
3.2. Электромеханические системы с цифровым управлением
3.1.
3.1.1.
318
3.2.1 Структура цифро-аналоговой схемы однокоординатного объекта
3.2.2 Дискретное представление дифференциальных уравнений непрерывных регуляторов
3.2.3 Сопряжение непрерывной и цифровой частей электропривода с микропроцессорным
управлением.
3.2.4 Многокоординатная структура цифрового следящего привода.
3.3. Реализация систем управления электропривода с различными усилительнопреобразовательными устройствами.
3.3.1 Тиристорный электропривод с микропроцессорным управлением.
3.3.2 Электропривод постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем.
3.3.3 Частотно-регулируемый привод на базе трехфазного асинхронного двигателя.
3.3.4 Принцип формирования выходного напряжения преобразователя частоты.
4. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ
4.1 Элементы и их классификация. Основные определения теории автоматического
управления. Определение элемента и основные характеристики.
4.2 Типовые динамические звенья. Типовые нелинейности.
4.3 Измерительные преобразователи и датчики. Общие понятия и определения. Типы
преобразователей. Метрологические характеристики первичных измерительных
преобразователей.
Первичные измерительные преобразователи температуры
Первичные преобразователи давления и движения
Двухпозиционные датчики.
Измерительные нормирующие преобразователи.
4.4 Усилительные элементы. Классификация и характеристики.
4.5 Электромагнитные устройства. Основные определения и характеристики. Типы
электромагнитных реле и их характеристики.
4.6 Электронные реле. Триггеры. Электронные ключи на основе силовых
полупроводниковых приборах.
4.7 Аналоговые интегральные схемы. Операционные усилители. Компараторы.
4.8 Цифровые интегральные схемы. Основные типы логических элементов.
Комбинационные логические устройства. Дешифраторы. Мультиплексоры. Сумматоры.
Цифровые компараторы.
4.9 Счетчики и распределители импульсов. Регистры.
4.10 Аналого- цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Принципы аналого –
цифрового преобразования. Принцип действия устройства выборки и хранения. Принцип
построения, аппаратная реализация ЦАП..
4.11. Структура микропроцессора. Примеры последовательности выполнения простых
операций сложения и умножения чисел.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
1.Общие принципы и функциональные задачи управления ЭЭС. Автоматическое
управление процессом генерирования электроэнергии в нормальных и аварийных
режимах.
2. Влияние приемников электроэнергии на судовую сеть. Особенности работы судовых
электроприводов, как потребителей электроэнергии. Способы пуска асинхронных
двигателей
3. Защита в судовых энергосистемах. Схемы защиты и требования к ним. Защита при
коротких замыканиях и перегрузках по току. Селективность защиты. Защита от обратной
мощности и обратного тока.
318
4. Статическая устойчивость работы судовых синхронных генераторов в различных
режимах и динамическая устойчивость системы в целом.
5. Силовые МОПБТ- транзисторы. Область применения, .структура. Защитные устройства
и устройства управления. Электронные силовые модули.
6. Силовые полупроводниковые преобразователи, ведомые сетью. Классификация и
параметры выпрямителей. Способы регулирования выходного напряжения.
7. Энергетические характеристики выпрямителей и меры по их улучшению.Активные
выпрямители.
8. Автономные инверторы тока. Принципы регулирования выходного напряжения и
характеристики.
9. Автономные инверторы напряжения. Принципы регулирования выходного напряжения.
Обеспечение синусоидальности выходного напряжения
10. Автономные инверторы напряжения. Принципы регулирования выходного
напряжения. Обеспечение синусоидальности выходного напряжения
11. Непосредственные преобразователи частоты. Принципы управления. Работа
реверсивного преобразователя с раздельным управлением в системе тиристорного
электропривода.
12 Схемы управления тиристорами и силовыми транзисторами. Импульсная и цифровая
техника в схемах управления. Аналоговые системы управления. Структура
микропроцессорной системы управления
13. Импульсные преобразователи постоянного тока. Преобразователи с прямой передачей
энергии. Преобразователи с параллельным ключом.
14. Классификация и основные характеристики управляемых электроприводов
Обобщенная функциональная схема построения электропривода
15. Структурное построение систем управления ЭП
16. Определение параметров контура регулирования тока в замкнутой системе
электропривода.
17. Дискретное представление дифференциальных уравнений непрерывных регуляторов.
18. Реализация систем управления электропривода с различными усилительнопреобразовательными устройствами.
19. Частотно-регулируемый привод на базе трехфазного асинхронного двигателя.
20. Основные определения теории автоматического управления. Определение элемента и
основные характеристики.
22. Измерительные преобразователи и датчики. Общие понятия и определения. Типы
преобразователей. Метрологические характеристики первичных измерительных
преобразователей.
23. Электромагнитные устройства. Основные определения и характеристики. Типы
электромагнитных реле и их характеристики.
24. Электронные реле. Триггеры. Электронные ключи на основе силовых
полупроводниковых приборах.
25 Аналого- цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Принципы аналого –
цифрового преобразования. Принцип действия устройства выборки и хранения.
318
.
318