Содержание курса в соответствии с образовательным стандартом

ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Наименование и краткое содержание лекций (5 семестр)
Количество
часов.
№
Тема лекций. Краткое содержание.
1
Предмет курса «Электромеханика» и основные задачи его изучения.
Трансформаторы. Устройство активной части трансформатора.
Конструкции
магнитопроводов
и
обмоток
современных
2
трансформаторов. Изоляционные и магнитные материалы. Схемы
соединения обмоток. Группы соединения обмоток трехфазного
трансформатора.
2
Принцип действия трансформатора напряжения. Образование
магнитного потока. Уравнения электрического равновесия первичной и
вторичной обмоток трансформатора. Трансформация напряжений и
2
ЭДС. Коэффициент трансформации. Независимость амплитуды
магнитного потока трансформатора. Уравнения МДС первичной и
вторичной обмоток. Трансформация токов.
3
Работа реального трансформатора под нагрузкой. Магнитное поле
реального трансформатора. Основной магнитный поток и потоки
рассеивания. Индуктивные сопротивления. Уравнения электрического 2
равновесия по контуру первичной и вторичной обмоток. Уравнения
равновесия МДС первичной и вторичной обмоток.
4
Понятия о приведенном трансформаторе. Пересчет (приведение)
значений вторичных величин к числу витков первичной обмотке на
основе инвариантности мощности системы. Уравнения приведенного
2
трансформатора. Физический смысл параметров схемы замещения.
Векторная диаграмма. Т-образная схема замещения приведенного
трансформатора.
5
Опыт холостого хода и короткого замыкания. Номинальное напряжение
короткого замыкания. Потери мощности и КПД трансформатора.
Энергетическая диаграмма. Основные формулы КПД. Зависимость
2
КПД трансформатора от нагрузки. Изменение вторичного напряжения
трансформатора
при
нагрузке.
Внешняя
характеристика
трансформатора.
6
Параллельная
работа
трансформаторов.
Схема
замещения
трансформатора
относительно
вторичных
зажимов
в
виде
двухполюсника. Условия отсутствия уравнительных токов при
2
параллельной работе трансформаторов. Параллельная работа
трансформаторов при неодинаковых напряжениях КЗ. Оптимальные
условия включения трансформаторов на параллельную работу.
7
Автотрансформаторы,
область
применения,
конструктивные
особенности.
Трансформация
токов
и
напряжений
в
автотрансформаторе. Соотношение между напряжениями и токами. 2
Электромагнитная, электрическая и проходная мощность. Сравнение
автотрансформатора и двухобмоточного трансформатора.
8
Влияние несимметричной нагрузки на симметрию фазных и линейных
2
вторичных напряжений трансформатора при различных схемах
№
Тема лекций. Краткое содержание.
Количество
часов.
соединения фаз первичной и вторичной обмоток (Y/Y, Y/D, D/Yн,
Yн/Yн, Y/Yн) и конструкции магнитопровода. Сопротивление нулевой
последовательности z00 как эквивалентный параметр. Зависимость z00
от схемы соединения обмоток и конструкции магнитопровода
трехфазного
трансформатора.
Экспериментальное
определение
сопротивления нулевой последовательности и его эксплуатационное
значение.
9
Типы машин переменного тока. Основные элементы конструкций
машин переменного тока. Особенность магнитного поля. Число
периодов. Полюсное деление. Назначение обмоток машин переменного 2
тока. Конструктивные элементы и параметры обмоток. Основные типы
обмоток.
Понятия о МДС распределенной обмотки машин переменного тока.
Графические построение кривой МДС. Определение фазы двухслойной
обмотки. Влияние на МДС распределения по пазам, укорочения шага,
10
2
скоса пазов. Обмоточный коэффициент. Влияние распределения,
укорочения шага, скоса и схемы соединения фаз обмотки на магнитное
поле высших пространственных гармоник.
Определение МДС трехфазной обмотки. Образование вращающейся
волны МДС с помощью трехфазной обмотки. Частота вращения волны
11 МДС основной гармоники. Изображение волны МДС пространственно- 2
временным вектором. Круговое или эллиптическое вращение. МДС
высших пространственных гармоник.
Асинхронные машины. Область применения. Единые серии
асинхронных двигателей. Конструкции основных частей. Принцип
12
2
действия асинхронного двигателя. Скорость вращения магнитного поля
и ротора. Скольжение. Режимы работы асинхронной машины.
Структура магнитного поля асинхронного двигателя. ЭДС,
индуктируемые в обмотках статора и ротора в асинхронного двигателя
рабочим магнитным потоком и потоком рассеивания. Коэффициент
трансформации ЭДС. Индуктивные сопротивления. Уравнение
13
2
равновесия ЭДС и напряжений по контуру фаз обмоток статора и
ротора. Коэффициент приведения (трансформации) токов. Приведение
параметров обмотки ротора к числу витков и числу фаз обмотки
статора.
Уравнения асинхронного двигателя в приведенных величинах.
Аналогия асинхронной машины и трансформатора. Схемы замещения
асинхронного двигателя. Аналитическое определение вращающего
14
2
(электромагнитного) момента асинхронного двигателя. Механическая
характеристика асинхронного двигателя. Максимальный и пусковой
моменты. Критическое скольжение. Формула Клосса.
Улучшение
пусковых
свойств
асинхронного
двигателей
с
короткозамкнутым ротором: увеличение сопротивления клетки,
15
2
двойная клетка, глубокие пазы на роторе. Влияние нагрузки на валу
двигателя на параметры установившегося режима: токи в обмотках,
№
Количество
часов.
Тема лекций. Краткое содержание.
потери мощности, активную и реактивную мощность, потребляемую из
сети, скорость вращения.
Способы пуска асинхронного двигателей. Прямой пуск. Начальный
пусковой ток. Способы его снижения. Пуск при пониженном
16
2
напряжении. Пуск асинхронной машины с фазным ротором.
Торможение асинхронного двигателя.
Регулирование скорости вращения асинхронного двигателей. Частотное
регулирование, закон Костенко. Изменение числа пар полюсов
17
2
вращающего магнитного поля. Однофазные асинхронные двигатели.
Двигатели с пусковой обмоткой. Конденсаторные двигатели.
Итого:
34
Наименование и краткое содержание лекций (6 семестр)
Количество
часов.
№ Тема лекций. Краткое содержание.
1
Синхронные машины. Классификация. Область применения. Устройство 2
активных частей. Системы возбуждения. Магнитное поле обмотки
возбуждения синхронной машины. Принцип действия синхронного
генератора (при работе на автономную нагрузку).
2
Магнитное поле синхронной машины. Реакция якоря неявнополюсного 2
синхронного генератора при работе на автономную нагрузку и ее
зависимость от характера нагрузки. Уравнения равновесия напряжении и
ЭДС по контуру фазы обмотки статора неявнополюсного синхронного
генератора (µ=const). Схемы замещения. Векторная диограмма.
3
Работа явнополюсного синхронного генератора при симметричной 2
нагрузки. Реакция якоря явнополюсного синхронного генератора. Метод
двух реакций. Уравнения равновесия напряжении и ЭДС по контуру
фазы обмотки статора явнополюсного синхронного генератора (µ=const).
Упрощенная векторная диаграмма.
4
Рабочие характеристики синхронного генератора при работе на 2
автономную нагрузку: холостого хода, внешняя, регулировочная.
Характеристики
трехфазного
КЗ
синхронного
генератора.
Экспериментальное определение ненасыщенных значений индуктивных
сопротивлений xd и xq стационарного режима синхронного генератора
по опытам ХХ и КЗ.
5
Параллельна работа синхронного генератора на сеть большой мощности. 2
Метод синхронизации. Регулирование активной мощности синхронной
машины при параллельной работе с сетью. Работа в режиме генератора и
двигателя.
6
Зависимость электромагнитной мощности и электромагнитного момента 2
синхронной машины (явно- и неявнополюсной) от угла нагрузки.
Угловая характеристика. Статическая устойчивость синхронной
машины.
7
Регулирование
реактивной
мощности
синхронной
машины
при 2
№ Тема лекций. Краткое содержание.
Количество
часов.
параллельной работе с сетью. Параллельная работа синхронного
генератора на сеть в режиме постоянной мощности. U-образные
характеристики.
8
Синхронные двигатели. Область применения. Устройство. Принцип 2
работы. Способы пуска. Асинхронный пуск. Синхронные компенсаторы.
Область применения. Работа в режиме компенсации реактивной
мощности и стабилизации напряжения.
9
Понятия о переходных процессах в синхронных машинах. Внезапное 2
короткое замыкание синхронного генератора. Теорема о постоянстве
потокосцепления.
Условия
возникновения
периодических
и
апериодических составляющих токов в обмотках генератора. Ударный
ток короткого замыкания. Действие токов КЗ.
Машины постоянного тока. Область применения. Единые серии машин 2
10 постоянного тока. Устройство. Магнитная цепь. Схемы и способы
возбуждения.
Обмотки машин постоянного тока. Конструктивные параметры обмоток. 2
11 Простая петлевая обмотка. Уравнительные соединения. Простая
волновая обмотка.
12
Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока. ЭДС 2
обмотки якоря. Электромагнитный момент.
Магнитное поле в воздушном зазоре машины постоянного тока. Режим 2
13 холостого хода. Режим нагрузки: поперечная и продольная реакции
якоря и их воздействие на магнитное поле машины.
Генераторы постоянного тока. Область применения. Уравнения 2
равновесия напряжений и ЭДС цепи якоря. Принцип самовозбуждения
14
генераторов постоянного тока. Характеристики генераторов постоянного
тока независимого и параллельного возбуждения.
Двигатели постоянного тока. Область применения. Уравнения 2
напряжений и ЭДС цепи якоря. Уравнение механической
15
характеристики двигателя постоянного тока параллельного и
последовательного возбуждения.
16
Пуск в ход и торможение двигателей постоянного тока. Регулирование 2
скорости вращения.
Коммутация в машинах постоянного тока. Природа проводимости в 2
щеточном контакте. Причины искрения на коллекторе. Основное
17 уравнение коммутации машин постоянного тока. Прямолинейная,
ускоренная и замедленная коммутация. Способы улучшения коммутации
в машинах постоянного тока.
Итого:
Наименование и краткое содержание тем практических занятий
№ Темы практических занятий
1.
5 семестр
Расчет токов, напряжений, ЭДС, потерь и КПД трансформатора.
34
Количество
часов
2
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Расчет параметров схемы замещения трансформатора. Векторная
диаграмма.
Расчет изменения вторичного напряжения и внешней характеристики
трансформатора при нагрузке.
Определение группы соединений трехфазного трансформатора. Расчет
распределения
нагрузки
между
параллельно
работающими
трансформаторами.
Схемы обмоток машин переменного тока. Графическое построение кривой
МДС.
Расчет скольжения, скорости вращения, номинального и пускового тока,
номинального, максимального и пускового момента асинхронного
двигателя.
Расчет механической характеристики асинхронного двигателя.
Расчет потерь и КПД асинхронного двигателя
2
Итого :
17
Наименование и краткое содержание тем практических занятий
№ Темы практических занятий
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
6 семестр
Определение величины и частоты генерируемого напряжения синхронного
генератора, скорости вращения и числа полюсов.
Параллельная работа синхронного генератора с сетью.
U-образные характеристики.
Расчет параметров рабочего режима синхронной машины: угла нагрузки,
номинального и максимального моментов. Построение векторных
диаграмм синхронного генератора и двигателя.
Определение параметров рабочего режима машин постоянного тока.
Определение ЭДС, электромагнитного момента, частоты вращения якоря
машин постоянного тока.
Расчет потерь мощности и КПД машин постоянного тока
Расчет пусковых токов двигателей постоянного тока и сопротивления
реостатов. Расчет номинального и пускового моментов.
Итого :
Наименование и краткое содержание тем лабораторных занятий.
№ Темы лабораторных занятий
1.
2.
3.
4.
5.
6.
5 семестр
Соединение фаз обмоток трехфазного трансформатора в заданную группу.
Исследование однофазного двухобмоточного трансформатора.
Исследование однофазногоавтотранформатора
Исследование трехфазного трансформатора при несимметричной нагрузке.
Исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым
ротором.
Исследование трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
Итого :
Наименование и краткое содержание тем лабораторных занятий.
№ Темы лабораторных занятий
2
2
2
3
2
2
Количество
часов
2
2
4
2
2
2
2
17
Количество
часов
2
4
2
4
3
2
17
Количество
часов
1.
2.
3.
4.
6 семестр
Характеристики трехфазного синхронного генератора при работе на
автономную нагрузку.
Определение параметров стационарного и переходного режима
трехфазного синхронного генератора.
Исследование генератора постоянного тока параллельного и смешанного
возбуждения
Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
Итого :
4
4
5
4
17