Декан ЗО ИДО - Информационная система университета

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан ЗО ИДО
Темлякова З.С.___________
“___”___________ 2006 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов.
ООП: 140600 - Электротехника, электромеханика и электротехнологии для подготовки по специальности 140604 электропривод и автоматика промышленных
установок и технологических комплексов, заочное отделение.
Курс 5. Семестр 9 .
Лекции 12 час (включая установочную -2 часа)
Лабораторные работы 8 час
Контрольная работа - 1
Самостоятельная работа 50 час.
Экзамен
Всего часов 75
Новосибирск
2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного обазовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии для
подготовки по специальности 140604 – электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ЭАПУ
Протокол№______”____”______________2006г._______________________
название кафедры, номер протокола заседания кафедры и дата его проведения
Программу разработал: Путинцев Н.Н. к.т.н., доцент.
Заведующий кафедрой к.т.н., доцент
Аносов В.Н.
1.Внешние требования.
Курс «Автоматизированный электропривод типовых производственных
механизмов и технологических комплексов (АЭПТПМ и ТК) определен ГОС
высшего профессионального образования по направлению 140600 –
электротехника, электромеханика и электротехнологии.
Данный предмет относится к специальным дисциплинам по специальности 140604 – электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов.
Этот курс, по определению, имеет существенную практическую направленность, поскольку предметом его является изучение типовых производственных механизмов: их конструкции, технологии и систем электрооборудования. Поэтому определяющим внешним требованием можно считать заинтересованность предприятий специалистах, способных за короткий срок
научиться обслуживать конкретные производственные механизмы и совершенствовать системы автоматизации производственных процессов.
2. Цель и характерные особенности курса.
Курс АЭПТПМ читается для студентов дневной формы обучения в 5 и 6
семестрах.
Главная цель курса АЭПТПМ заключается в том, чтобы студенты детально изучили схемы электроприводов следующих производственных машин: подъемного крана, экскаватора, пассажирского лифта, насоса, конвейера, а также ознакомились с процедурой наладки электроприводов.
При этом курс строится так, чтобы изучение схем было фундаментальным. То есть, у студента должно сформироваться понимание взаимосвязи
между принципиальной схемой электропривода (ЭП), структурной схемой
системы управления (СУ) механизма и математической моделью (системой
уравнений), характеризующей процесс функционирования механизма. Более
того, студент должен научиться составлять структурную схему СУ по принципиальной схеме ЭП, а по структурной схеме – записывать соответствующую систему уравнений.
При таком подходе к изучению схем ЭП студенты повторяют и закрепляют материал ранее изучаемых дисциплин: теории электропривода, системы
автоматического управления, элементы систем автоматики.
Следующей целью и особенностью курса является ознакомление
студентов с процедурой научно – технологического подхода к проблеме разработки автоматизированного ЭП технологических машин и комплексов.
Под научно–технологическим подходом здесь понимается такой порядок
проектирования ЭП, который включает следующие этапы:
-изучение технологического процесса, обслуживаемого электроприводом;
-изучение законов природы (физических законов), в соответствии с которыми осуществляется данный технологический процесс;
-разработка математической модели машины и материала (среды), отражающей техническую и технологическую суть производственного процесса;
-расчет количественных характеристик машины и материала, определяющих параметры математической модели;
-формулирование требований к электроприводу (разработка технического задания на проектирование ЭП);
-выбор силового электрооборудования;
-синтез и анализ системы управления ЭП.
Конкретно студент должен знать структуру определенного технологического комплекса добывающего производства и определенного технологического комплекса городского хозяйства.
Целью курса является также ознакомление студентов с предметом теории надежности (ТН), основными понятиями ТН, расчетом количественных
характеристик, и методами повышения надежности.
Особенностью курса в методическом плане является следующее.
1.Студенту дается определенная свобода в выборе схемы ЭП, которую
он должен детально изучить. Например, по заданию студент должен составить описание работы схемы ЭП подъемного крана. Студент имеет возможность выбрать схему ЭП механизма подъема или механизма перемещения,
схему ЭП постоянного тока или переменного. Более того, студент может
предложить схему ЭП любого другого механизма, если эта схема по сложности и объему образовательного материала соответствует схеме кранового ЭП.
Дозволенность такого выбора объясняется тем, что студенты заочного
отделения, как правило, работают по специальности на производстве. И, следовательно, его выбор может оказаться максимально полезным для профессиональной подготовки.
2. В процессе выполнения учебной программы студенты в определенной
степени выполняют методическую и учебную работу. Это заключается в том,
что описание схем, заданных в рамках контрольных работ студент составляет
самостоятельно (по графику самостоятельной работы) и докладывает перед
аудиторией. Четыре остальных схемы он изучает по описанию, составленному другими студентами.
Следует заметить, что по техническому уровню (по элементной базе, по
алгоритму функционирования) схемы управления ЭП могут существенно отличаться. Изучаются схемы современные, где роль коммутирующих элементов выполняют полупроводниковые элементы и электронные устройства и, в
то же время схемы с традиционными релейно-контакторными аппаратами,
которые еще используются в производстве.
3.Структура и содержание курса.
Изучение данного предмета предусматривается на заочной форме обучения в девятом семестре.
Характер учебной нагрузки студентов и распределение ее по видам
учебных занятий приведено в табл. 3.1
Табл.3.1.
Вид занятий
Число часов
форма контроля
Лекции
Лаборатория
Контрольная работа
12
8
экзамен
письменный отчет
отчет, защита
На рисунке 3.1 представлена блок-схема структуры курса АЭПТПМ и
ТК, в элементах которой обозначены темы лекций.
3.1Содержание и распределение лекционной нагрузки по темам (по
элементам блок-схемы курса).
3.1.1. Введение. Классификация производственных машин и механизмов. Общие технические характеристики машин. 2 часа установочной лекции.
МОДУЛЬ 1.
3.1.2. Требования к электроприводам крановых механизмов. Схемы
электроприводов подъемных кранов. Схема замкнутой системы ЭП механизма подъема с импульсным регулированием сопротивления в цепи ротора.
Схема двухдвигательного электропривода механизма передвижения с импульсно–ключевым регулятором скорости. - 2 часа лекций, 10часов самостоятельной работы.
3.1.3. Требования к электроприводам экскаваторов. Схемы электроприводов экскаваторов. ЭП по системе магнитный усилитель – генератор – двигатель. ЭП по системе тиристорный преобразователь – двигатель с подчиненным регулированием координат (тока и напряжения). - 2 часа лекций 6
часов самостоятельной работы.
3.1.4. Многодвигательные ЭП производственных механизмов. Анализ
режимов работы двухдвигательного ЭП при различных схемах включения
двигателей. Способы и схемы выравнивания нагрузки двигателей в многодвигательных электроприводах. -2 часа лекций, 4 часов самостоятельной
работы.
3.1.5. Требования к электроприводам пассажирских лифтов. Основные
узлы ЭП лифта. Схема ЭП переменного тока лифта с релейно-контакторным
управлением.
-6 часов самостоятельной работы.
МОДУЛЬ 1. ЭП механизмов циклического действия.
ЭП
экскаваторов
ЭП
Подъемных
кранов
ЭП
Пассажирских
лифтов
МОДУЛЬ 2. Динамические нагрузки в
ЭП механизмах циклического действия.
МОДУЛЬ3.ЭП механизмов непрерывного действия
ЭП насосов и компрессоров.
ЭП
конвейеров
МОДУЛЬ 4. . Автоматизация технологических комплексов.
МОДУЛЬ 5 Основы обеспечения надежности электрооборудования
Рис. 3.1 Блок-схема структуры курса.
МОДУЛЬ 2.
3.1.6. Влияние упругих связей и зазоров в элементах кинематической цепи и законов управления электроприводом на динамические нагрузки. Аналитическая оценка влияния упругой связи и зазора в режиме пуска двухмассовой системы ЭП. Схемы ЭП, обеспечивающие компенсацию зазоров в кинематической цепи: схема ЭП с наблюдающим устройством; схема двухдвигательного ЭП при питании двигателей от общего источника; схема двухдвигательноо ЭП при питании от индивидуальных источников с общим регулятором скорости.
-2 часа лекций.
МОДУЛЬ 3.
3.1.7. Электропривод насосов и компрессоров. Q – H характеристика
насоса и магистрали. Способы регулирования подачи.
- 4 часа самостоятельной работы
3.1.8. Электропривод конвейеров и эскалаторов. Конструктивные и технологические особенности транспортных линий. Требования к ЭП, типовые
схемы ЭП. -4 часа самостоятельной работы.
МОДУЛЬ 4.
3.1.9 Классификация и структура технологических комплексов базовых
отраслей промышленности. Средства управления комплексами. Автоматизированные технологические комплексы городского хозяйства. Автоматизированные технологические комплексы добывающих производств. - 2 часа лекций и 6 часов самостоятельной работы.
МОДУЛЬ 5.
3.1.10. Основы обеспечения надежности электрооборудования. Основные понятия теории надежности, количественные характеристики надежности, способы повышения надежности, статистический контроль качества и
надежности массовой продукции. 2 часа лекций и 10 часов самостоятельной
работы.
3.2. Лабораторные работы.
Программа лабораторных работ ориентирована на приобретение навыков моделирования различных технологических машин и рабочих процессов.
Программы работ предписывают составление структурных схем электроприводов, расчет параметров схем и внешних воздействий. По результатам моделирования требуется расчитать статические и динамические характеристики электропривода, а также сделать выводы о влиянии характера нагрузки и
параметров кинематической цепи на динамические характеристики электропривода. Кроме того, предполагается, что студент освоит способы моделирования нагрузки (активной, реактивной, диссипативной, возникающей при
деформации упругих звеньев), характерной для различных типов производственных механизмов.
3.2.1. Лабораторная работа № 1. Исследование двухдвигательного ЭП
постоянного тока при различных схемах подключения двигателей к источникам питания.
- 4 часа аудиторных,
3.2.2. Лабораторная работа № 2. Исследование электропривода постоянного тока с упругим звеном и зазором в кинематической цепи. -4 часа.
3.3.Содержание контрольных работ.
3.3.1. Описание схемы электропривода механизма подъема крана с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и релейо-контакторным
управлением .
3.3.2. Описание Изучение схемы двухдвигательного электропривода механизма передвижения моста крана с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения с релейо-контакторным управлением.
3.3.3. Описание схем электропривода механизма подъема крана с асинхронным двигателем с фазным ротором и релейо-контакторным управлением.
.
3.3.4. Описание схемы электропривода механизма передвижения крана с
асинхронным двигателем с фазным ротором и релейо-контакторным управлением.
4. Оценка уровня подготовки.
. Предэкзаменационная оценка уровня подготовки студента производится по трем составляющим:
- лабораторные работы
0 – 2 балла,
- защита схем кранового электропривода
0 - 2балла,
- посещаемость аудиторных занятий
0 – 2 балла.
Студент, не имеющий пропусков занятий и выполнивший пункты 1,2,3 в
установленные сроки и набравший 5-6 баллов имеет право соответственно на
хорошую или отличную оценку без сдачи экзамена.
Студент, не выполнивший 1ый или 2-ой или 3-ий пункт, не допускается
к экзамену.
Студент, пропустивший более 50 % лекций, сдает экзамен без конспектов и дополнительной литературы.
5. Список литературы.
1. Ключев В. И. Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. – М: Энергия 1980.
2. Белов М.П.,Новиков В.А., Рассудов Л. Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов. М. АСАДЕМА. 2004.
3. Капунцов Ю. Д. Электрооборудование и электропривод промышленных установок. М: Энергия 1979.
4. Яуре А. Г., Певзнер Е. М. Крановый электропривод. Справочник. М:
Энергия. 1988.
5. Электротехнический справочник. Изд. 7.,т.3, кн. 2. Под ред. Герасимова К. Т. М. Энергия 1988.
6. Промышленная робототехника. Под ред. Шифрина Я. А. М. Машиностроение, 1982.
7. Дружинин Г. В. Надежность автоматизированных производственных
систем. М. Энергоатомиздат. 1988.
Контрольные вопросы по курсу АЭПТПМ.
1. Назовите признаки классификация производственных машин. Какими
типовыми механизмами обеспечивается рабочий процесс экскаватора и
подъемного крана. Приведите расчетные формулы и графики механических
характеристик механизмов подъема и передвижения.
2.Приведите расчетную схему кинематической цепи подъемной лебедки
и определите ее параметры с учетом упругости и провисания каната. Составьте структурную схему, соответствующую расчетной.
3.Объясните принципиальную схему ЭП лебедки экскаватора, выполненную по системе МУ-Г-Д и составьте соответствующую структурную схему
САУ.
4.Приведите структурную схему и объяснить принцип действия регуляторов унифицированной системы ЭП экскаватора с подчиненным регулированием координат. Объяснить процедуру наладки системы управления ЭП.
5.Объясните принципиальную схему ЭП лебедки крана с импульсным регулированием сопротивления в цепи ротора. Приведите соответствующую
структурную схему.
6.Объясните принципиальную схему двухдвигательного ЭП механизма
передвижения с импульсно-ключевым регулятором скорости.
7.Объясните принцип действия и схему узла контроля положения кабины
пассажирского лифта и узла автоматического выбора направления движения
лифта.
8.Объяснить релейно-контакторную схему управления ЭП переменного
тока пассажирского лифта.
9.Охарактеризовать возможные схемы включения двигателей в двухдвигательном ЭП. Привести механические и скоростные характеристики ЭП при
различных схемах включения двигателей.
10.Объяснить достоинства и недостатки многодвигательных систем ЭП.
Объяснить схему двухдвигательного ЭП с автоматическим выравниванием
токов двигателей.
11.Показать аналитически влияние упругой связи в кинематической цепи
механизма на динамические нагрузки в ЭП.
12.Показать аналитически влияние зазора в кинематической цепи механизма на динамические нагрузки в ЭП.
13.Привести и объяснить схему однодвигательного ЭП, обеспечивающую
плавный выбор зазора.
14.Привести и объяснить схему духдвигательного ЭП, обеспечивающую
компенсацию зазора.
15. Назвать технологические параметры, характеризующие режим работы механизмов центробежного типа. Привести соотношения между этими
параметрами. Объяснить Q-H характеристики насоса и магистрали и рассказать порядок расчета Q-H характеристик насоса для скорости, отличающейся
от номинальной.
16. Привести соотношения для расчета механической характеристики и
мощности насоса. Охарактеризовать способы регулирования подачи.
17. Охарактеризовать составляющие автоматизированного комплекса открытой разработки месторождений на базе роторного экскаватора.
18. Охарактеризовать составляющие автоматизированного комплекса холодного и горячего водоснабжения города.
19. Сформулировать предмет теории надежности. Дать определение основных понятий ТН.
20. Назвать критерии надежности и дать определение количественным
характеристикам надежности.
21. Привести пример расчета надежности устройства при последовательном соединении элементов.
22. Перечислить способы повышения надежности. Привести соотношения для расчета надежности резервированных систем.