9.2. Дополнительная

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
___________________
Руководитель ООП
по направлению 210100
декан ЭФ проф. В.А. Шпенст
_______________________
Зав.кафедрой ЭС
проф. В.А. Шпенст
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«ЭЛЕКТРОНИКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА»
Направление подготовки бакалавра
210100 – электроника и наноэлектроника
Профиль № 6
Квалификация выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: доцент каф. ЭС А.Л. Камышев
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Составитель
доцент А.Л. Камышев
Научный редактор
профессор В.А. Шпенст
2
ЭЛЕКТРОНИКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА
1. Цели и задачи дисциплины
Целью дисциплины состоит в усвоении принципа действия электрических
машин как объектов регулирования и нагрузки электросиловых преобразователей, а
также принципов построения схем управления электроприводами различных типов.
Задачей курса является формирование у студентов инженерных умений
формулировать требования и осуществлять выбор схем управления электроприводами
для конкретных целей.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина
относится
к
модулю
профессиональной
подготовки
профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки
специалистов 210100 «Электроника и наноэлектроника».
Для освоения этой учебной дисциплины требуется предварительная подготовка
в объёме полной средней школы, освоение дисциплин: «Физика», «Математика»,
«Химия».
Дисциплина является предшествующей для освоения отдельных разделов
учебных дисциплин «Теория автоматического управления», «Электронные
промышленные устройства», «Энергетическая электроника», а также для выполнения
выпускной квалификационной работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
б) профессиональных, в том числе
в области производственно-технологической деятельности:
- способность выполнять работы по наладке и использованию современного
электропривода в различных производственных процессах.(ПК19);
сервисно-эксплуатационная деятельность:
-способность к сервисному обслуживанию измерительного, диагностического,
технологического оборудования (ПК29);
-готовность осуществлять регламентную проверку технического состояния
оборудования, его профилактический осмотр и текущий ремонт (ПК30);
-способность составлять заявки на запасные детали и расходные материалы, а также на
поверку и калибровку аппаратуры (ПК31).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
принцип действия электрических машин как объектов регулирования и принципы
построения схем управления электроприводами.
Уметь:
выбрать тип электрической машины , разработать схему управления электрической
машиной с использованием
современной элементной базы применительно к
производственному процессу.
3
Владеть:
- информацией о современном электроприводе и электронной базе, используемой для
построения схем управления электроприводами.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 6 зачётных единиц.
Вид учебной работы
Всего часов
Всего
108
Семестры
6
108
Аудиторные занятия: в том числе
Лекции
Практические занятия (ПЗ), в том числе в
интерактивной форме:
Лабораторные работы
Самостоятельная работа: в том числе
Контрольные работы
Курсовой проект
Другие виды самостоятельной работы
Подготовка к лекциям, практическим,
лабораторным работам
Работа с литературой
Вид промежуточной аттестации (зачёт,
экзамен)
Общая трудоёмкость
108 час.
3 зач. ед.
51
17
17
51
17
17
17
57
12
17
57
12
16
16
29
29
экзамен
108
216
3
3
4
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
Наименование
п/п раздела дисциплины
1
2
1 Электрические
машины
Содержание раздела
3
Электрические машины постоянного тока.
Устройство и принцип работы машины
постоянного тока. Двигатели постоянного тока с
параллельным,
последовательным
и
смешанным
возбуждением.
Скоростные
и
механические
характеристики.
Пуск
двигателя.
Принципы
регулирования частоты вращения двигателей. Тормозные
режимы.
1.2
Асинхронные машины переменного тока
Создание кругового вращающего магнитного
поля в машинах переменного тока. Устройство и
принцип работы асинхронного двигателя (АД).
Вращающий момент и механические характеристики
АД. Пуск трёхфазных АД и регулирование частоты их
вращения.
1.3
Синхронные машины переменного тока
Устройство и принцип действия синхронных машин.
Синхронный двигатель (СД). Принцип работы и пуск в
ход синхронного двигателя.
U-образные и угловые характеристики СД. Статическая
устойчивость. Управляемые синхронные машины:
вентильные, асинхронизированные, шаговые.
1.1
5
№
п/п
2
Наименование
раздела дисциплины
Основы
электропривода
Содержание раздела
2.1. Механика ЭП. Общие принципы построения
автоматизированного электропривода
Виды механического движения рабочих органов ЭП.
Механические
переменные
координаты
электропривода:
положение
(перемещение)
исполнительного органа, скорость, ускорение, сила,
момент. Уравнение движения. Расчётные схемы
механической части ЭП. Установившееся движение
электропривода и его устойчивость. Переходные
процессы. Время ускорения и замедления привода.
Определение
наивыгоднейшего
передаточного
отношения. Регулирование координат ЭП. Общие
принципы
построения
систем
управления
электроприводами.
2.2. Электропривод с двигателями постоянного гока
Схема включения и статические характеристики
двигателя постоянного тока (ПТ) независимого
возбуждения.
Энергетические
режимы
работы
двигателя ПТ независимого возбуждения. Способы
регулирования скорости двигателя ПТ независимого
возбуждения. Регулирование тока и момента при пуске,
торможении и реверсе. Схема включения, статические
характеристики и режимы работы двигателя ПТ
последовательного
возбуждения.
Способы
регулирования
скорости
двигателя
ПТ
последовательного
возбуждения.
Свойства
и
характеристики электропривода с двигателями ПТ
смешанного возбуждения. Типовые узлы и схемы
управления ЭП с двигателями постоянного тока.
2.3. Электропривод с асинхронным двигателем
Схема включения, статические характеристики и
режимы работы АД. Регулирование координат АД е
помощью резисторов и изменением напряжения.
Способы регулирования скорости АД. Торможение
асинхронного двигателя.
Типовые узлы и схемы управления электроприводов с
АД.
2.4. Электропривод с синхронным двигателем
Схема включения, статические характеристики и
режимы работы синхронного двигателя. Пуск СД.
Регулирование
скорости
и
торможения
СД.
Электропривод
с
вентельпым
двигателем.
Электропривод с шаговым двигателем.
Типовые узлы и схемы управления электроприводов с
СД.
6
№
Наименование
п/п раздела дисциплины
3 Замкнутые
системы
управления
электроприводом
Содержание раздела
3.1. Замкнутые системы управления электроприводом
с двигателями ПТ
Замкнута система «преобразователь-двигатель» с
отрицательной обратной связью по скорости двигателя
ПТ независимого возбуждения. Регулирование тока и
момента двигателя ПТ с помощью нелинейной
отрицательной обратной связи но току. Замкнутая
система Э11 с двигателями ПТ с обратными связями по
скорости и току. Замкнутые ЭП с подчинённым
регулированием
координат.
Замкнутая
схема
управления ЭП по системе «Источник тока - двигатель
ПТ». Схема серийного ЭП типа ЭТЗР. Схема ЭП с
использованием микропроцессора.
3.2. Замкнутые системы управления ЭП с
двигателями переменного тока
Замкнутая
система
управления
асинхронного
электропривода,
выполненного
по
системе
«тиристориый регулятор напряжения - двигатель».
Замкнутый ЭП с частотным управлением асинхронного
двигателя. Замкнутая
схема импульсного регулирования АД с помощью
резистора в цепи ротора. Система подчинённого
регулирования синхронного ЭП. Серийная схема
замкнутого
асинхронного
электропривода
с
регулятором напряжения.
3.3. Специальные электроприводы
Комплектные ЭП. Требования промышленности и
сельского хозяйства к управляющим устройствам.
Классификация и кодирование управляющих устройств.
Состав комплектных ЭП постоянного и переменного
токов
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ Наименование
п/п обеспечиваемой
(последующей) дисциплины
1.
2.
3.
Теория
автоматического
управления
Электронные промышленные
устройства
Энергетическая электроника
Номера
разделов
данной
дисциплины,
необходимых для изучения обеспечиваемой
(последующей) дисциплины
1
2
3
+
+
+
+
+
7
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1.
2.
3.
Наименование
раздела
дисциплины
Электрические машины
Основы электропривода
Замкнутые системы управления
Лекц.
2
10
5
Практ. Лабор.
зан.
работы
10
7
11
6
СРС*
6
30
21
Всего
час.
8
61
39
Примечание: СРС – самостоятельная работа студентов
6. Лабораторный практикум
№
п/п
1.
Наименование
раздела
дисциплины
Основы
электропривода
2.
Основы
электропривода
3.
Основы
электропривода
4.
Замкнутые
системы
управления
Наименование лабораторных работ
Исследование
режимов
пуска,
торможения
и
регулирования скорости двигателя постоянного тока с
независимым возбуждением
Исследование
режимов
пуска,
торможения
и
регулирования
скорости
изменением
напряжения
асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Исследование
режимов
регулирования
скорости
асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
изменением
частоты
с
помощью
электронных
преобразователей
Исследование
замкнутой
системы
регулирования
координат асинхронного двигателя с короткозамкнутым
ротором
7. Практические занятия
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1.
2
Регулирование координат АД с помощью
резисторов , изменением напряжения, изменением
частоты
2.
2.
3.
3.
Механичсские
электропривода
Замкнутый ЭП
Тематика практических занятий (семинаров)
переменные
координаты
Трудоемкость
(час.)
6
4
7
8. Примерная тематика курсовых проектов.
Студенты выполняют одну контрольную работу на одну из тем.
8
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
ЛИТЕРАТУРА
9.1. Основная:
1. Усынин Ю. С. Электроприводы и генераторы с синхронной реактивной
машиной независимого возбуждения [Текст] / Ю. С. Усынин, М. А. Григорьев, К.
М. Виноградов // Электричество. - 2007. - 3. - С. 21
2. Мельников А. А. Управление техническими объектами автомобилей и
тракторов : системы электроники и автоматики [Текст| : учеб. пособие для вузов /
А. А. Мельников, 2003. - 375 с.
3. Москаленко В. В. Автоматизированный электропривод |Текст] : учебник для
вузов / В. В. Москаленко, 1986. - 414, [ 1] с.
9.2. Дополнительная:
4. Башарин, А. В. Управление электроприводами: учеб. пособие для вузов/ А.
В. Башарин, В.А. Новиков, Г. Г. Соколовский. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 392 с.
5. Никифоров Б.В. Вентильпо-индукторные двигатели для тяговых
электроприводов [Текст] / Б. В. Никифоров, С. А. Пахомин, Г. К. Птах //
Электричество. - 2007. - N 2. - С. 34-38
6. Москаленко, В. В. Электрический привод: учебник для техникумов/ В. В.
Москаленко. - М.: Высш. шк., 1991. - 429, с.
7. Чиликин М. Г. Общий курс электропривода [Текст] : учебник для вузов / М. Г.
Чиликин, А. С. Сандлер, 1981. - 575, [1] с.
8. Комплектные тиристорные электроприводы [Текст] : справочник / И. X.
Евзеров [и др.] ; под ред. В. М. Перельмутера, 1988. - 318 с,
Булгаков А. А. Частотное управление асинхронными двигателями [Текст] / А . А.
Булгаков, 1 9 8 2 . - 215 с.
9.3. Доступ к полнотекстовым базам данных из сети Интранет СПГГУ:
- БД JSTOR полнотекстовая база англоязычных научных журналов
www.jstor.org
- Научная электронная библиотека www.eLibrary.ru (доступ к полным
текстам ряда научных журналов с 2007 по 2009 г. )
9.4. Электронные ресурсы других библиотек:
Национальные отечественныеи зарубежные библиотеки
1. Российская государственная библиотека http://www.rsl.ru
2. Российская национальная библиотека http://www.nlr.ru
3. Всероссийская государственная библиотека иностранной литературы
им. М.И.Рудомино http://www.libfl.ru
9
4. Библиотека Академии Наук http://www.rasl.ru
5. Библиотека РАН по естественным наукам http://www.benran.ru
6. Государственная публичная научно-техническая библиотека
http://www.gpntb.ru
7. Государственная публичная научно-техническая библиотека
Сибирского отделения РАН http://www.spsl.nsc.ru/
8. Центральная научная библиотека Дальневосточного отделения РАН
http://lib.febras.ru
9. Центральная научная библиотека Уральского отделения РАН
http://www.uran.ru
10. Библиотека Конгресса http://www.loc.gov/index.html
11. Британская национальная библиотека http://www.bl.uk
12. Французская национальная библиотека http://www.bnf.fr
13. Немецкая национальная библиотека http://www.ddb.de
14. Библиотечная сеть учреждений науки и образования RUSLANet
http://www.ruslan.ru:8001/rus/rcls/resources
15. Центральная городская универсальная библиотека им. В.Маяковского
http://www.pl.spb.ru
16. Научная библиотека им. М.Горького Санкт-Петербургского
Государственного университета (СПбГУ) http://www.lib.pu.ru
Фундаментальная библиотека Санкт-Петербургского Государственного
Политехнического
университета
(СПбГПУ)
http://www.unilib.neva.ru/rus/lib/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной
аудитории, снабженной мультимедийными средствами для презентаций лекций,
видеофайлов практических занятий и демонстрационных лабораторных работ.
Проведение лабораторных занятий требует наличия специализированных
учебных стендов по заявленной номенклатуре лабораторных работ, оснащённых
современной контрольно-измерительной аппаратурой.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом
рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки бакалавра 210100
«Электроника и наноэлектроника».
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Изучение дисциплины производится в тематической последовательности.
Студенты очной формы обучения работают в соответствии с временным режимом,
установленным учебным рабочим планом для данных форм обучения. Информация о
временном графике работ сообщается преподавателем на установочной лекции.
Преподаватель дает указания также по
организации самостоятельной работы
студентов, срокам сдачи контрольных работ, выполнения лабораторных работ и
проведения тестирования.
Дисциплина «Электроника электропривода», как указывалось выше, является
базовой дисциплиной. В связи с этим, приступая к ее изучению, необходимо
восстановить в памяти основные сведения из курса общей физики, математики и
указанных выше специальных дисциплин.
10
Методика и последовательность изучения дисциплины соответствуют перечню
содержания разделов дисциплины. Материал каждой темы насыщен математическими
соотношениями, физическая интерпретация которых зачастую достаточно сложна,
поэтому изучение материала требует серьезной, вдумчивой работы.
Изучать дисциплину рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с
содержанием каждой из них по программе учебной дисциплины. При первом чтении
следует стремиться к получению общего представления об изучаемых вопросах, а
также отметить трудные и неясные моменты. При повторном изучении темы
необходимо освоить все теоретические положения, математические зависимости и
выводы. Рекомендуется вникать в сущность того или иного вопроса, но не пытаться
запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на уровне сущности,
а не на уровне отдельных явлений, способствует наиболее глубокому и прочному
усвоению материала. Для более эффективного запоминания и усвоения изучаемого
материала, полезно иметь рабочую тетрадь (можно использовать лекционный
конспект) и заносить в нее формулировки законов и основных понятий, новые
незнакомые термины и названия, формулы, уравнения, математические зависимости и
их выводы. Целесообразно систематизировать изучаемый материал, проводить
обобщения разнообразных фактов, сводить их в таблицы. Подобная методика облегчает
запоминание и уменьшает объем конспектируемого материала. До тех пор пока тот или
иной раздел не усвоен, переходить к изучению новых разделов не следует. Краткий
конспект курса будет полезен при повторении материала в период подготовки к
экзамену.
Разработал:
доцент кафедры электронных систем
А.Л.Камышев
11