«Электрические машины и электропривод»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Электроэнергетический институт

полное наименование института/факультета

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

()

подпись, Ф. И.О.

«__» __________ 20___г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины 

«Электрические машины и электропривод»

полное наименование дисциплины

для направления подготовки специалистов / специальности (ей) 190400 «Системы обеспечения движения поездов» / 190402 «Автоматика, телемеханика и связь на ж. д. транспорте»

Составитель (и) _________доцент _________________

________________________________________________________________________

должность, Ф. И.О.

Обсуждена на заседании кафедры  «Электротехника, электроника и электромеханика»

полное наименование кафедры-разработчика

«__» ____________ 20____ г., протокол № ___

Заведующий кафедрой ______________ ()

Одобрена на заседании методической комиссии « Электроэнергетического института»

, _____________________

полное наименование института/факультета

«__» ____________ 20____ г., протокол № ___

.

Председатель комиссии ____________________ ( .)

подпись, Ф. И.О.

Одобрена на заседании методической комиссии «Института управления, автоматиза ции и телекоммуникаций»

полное наименование института/факультета

«__» ____________ 20____ г., протокол № ___

Председатель комиссии ____________________

подпись, Ф. И.О.

2010 г.

А Н Н О Т А Ц И Я

Рабочая программа разработана и составлена с учетом нового плана, предусмотренного для специальности 190402 “Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте” по дисциплине “Электрически машины и электропривод”.

Новый план предусматривает изучение дисциплины “Электрически машины и электропривод”. на третьем курсе 5 семестра.

Всего на дисциплину отводится 108 часа, из них:

лекции - 36 час.

лабораторные работы - 18 час.

всего аудиторных занятий - 54 час.

самостоятельная работа - 54 час.

Лектор -

Руководитель групповых занятий -

Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по специальности “Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте” по дисциплине “Электрически машины и электропривод”.

ОПД. Ф.07 А Т С 108

Электрические машины и электропривод: общие вопросы электромеханического преобразования энергии; машины постоянного тока; коммутация в машинах постоянного тока; характеристики машин постоянного тока; трансформаторы, автотрансформаторы; асинхронные машины; пусковые и рабочие свойства асинхронных машин; переходные процессы в асинхронных машинах; синхронные машины; эксплуатация электрических машин; электропривод как система; структурная схема электропривода; механическая часть силового канала электропривода; физические процессы в электроприводах с машинами постоянного тока, асинхронными и синхронными машинами; электрическая часть силового канала электропривода; принципы управления в электроприводе; элементная база информационного канала; синтез структур и параметров информационного канала; элементы проектирования электропривода.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

¨ Цель преподавания дисциплины“Электрически машины и электропривод”.

Показать роль и значение электрических машин и трансформаторов, работающих в устройствах автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта. Раскрыть преимущества этих преобразователей энергии по сравнению с другими устройствами.

¨ Задачи изучения дисциплины

Изучив дисциплину, студент должен знать: четкую формулировку принципа действия и конструктивные особенности всех типов электрических машин. Кроме того, выпускник должен понимать и уметь: взаимосвязь основных законов электротехники с работой электрических машин; выполнять расчет характеристик электрических машин постоянного и переменного тока с применением ЭВМ; выбрать электрическую машину для соответствующего технического устройства. .

¨ Логические связи курса “Электрические машины и электропривод” с другими дисциплинами ( специальность 190402 )

Таблица 1.1

Обеспечивающие дисциплины	семестр неделя	Разделы изучаемого курса	семестр неделя	Обеспечиваемые дисциплины	семестр неделя
Математика	2/10	Эл. машины постоянного тока	5/1	Станционные системы автоматики и телемеханики	6/3
Материаловедение	3/4	Трансформаторы	5/6	Автоматика и телемеханика на перегонах Радиосвязь на ж. д. транспорте	6/4 8/10
Обеспечивающие дисциплины	семестр неделя	Разделы изучаемого курса	семестр неделя	Обеспечиваемые дисциплины	семестр неделя
ТОЭ	3/8	Асинхронные машины	5/10	Системы железнодорожной автоматики и телемеханики	7/8
Химия	2/10	Синхронные машины	5/13	Эл. питание устройств в ЖАТС	5/10
Математика	3/6	Электропривод	5/16	Микроконтроллеры и промышленные комплексы	7/9

2. МОДУЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

¨ Основные виды учебных занятий и формы самостоятельной работы. Учебные занятия проводятся в виде лекций и лабораторных работ. Самостоятельная работа студентов заключается в изучении соответствующих разделов литературы, конспекта лекций, оформлении и подготовке к защите лабораторных работ, представленных на Internet-сайте Dvgups, и выполнении расчетно-графических работ, а так же в подготовке к сдаче экзамена. Объем отдельных видов учебной работы изучаемой дисциплины в пятом семестре представлен в табл.2,1

Объем дисциплины по видам учебной работы Таблица 2.1

Виды учебной работы	На дисциплину ( в часах )
Общий объем часов	108
Аудиторные занятия	54
Лекции	36
Лабораторные занятия	18
Самостоятельная работа	54
Изучение учебников и конспекта лекций	15
Подготовка отчетов по лабораторным работам	9
Расчетно-графические работы 1,2,3	30
Вид итогового контроля	Экзамен

Блок - схема курса электрические машины и электропривод Таблица 2.2

Семестр	Основные модули курса	Лекции	Лабораторные занятия
ч е т в е р т ы й	Наименование	Час.	Шифр	Час.	Шифр	Час.
Электрические машины постоянного тока	14	Л1 – Л4	8	ЛР1- ЛР3	6
Трансформаторы	10	Л5– Л8	8	ЛР4	2
Асинхронные двигатели	12	Л9 - Л11	6	ЛР5	6
Синхронные машины и коллекторные двигатели	8	Л12 - Л14	6	ЛР8	2
Электропривод	10	Л16 - Л18	8	ЛР9	2
И т о г о	54		36		18

¨ Контроль качества усвоения учебного материала

Цель и задачи контроля. Цели контроля заключаются в активизации, повышении планомерности работы студентов и создании обратной связи с преподавателем для оперативной корректировки форм и методов обучения. Указанные цели достигаются организацией систематического сбора контрольной ин формации, обеспечением объективности данных контроля, контролем всех видов учебной работы, гласностью результатов контроля знаний студентов, повышением престижности качественного усвоения учебного материала, что создает атмосферу соревновательности по результатам контроля у студентов.

Основные формы контроля по видам учебных занятий. На лекциях контроль осуществляется путем устного выборочного опроса студентов по изученному материалу, на котором основано изучение следующей темы и путем проверки ведения конспекта лекций. На лабораторных занятиях контроль осуществляется в виде беседы при допуске к работе, проверкой правильности выполнения эксперимента, расчета и оформления отчета по работе, а также при защите лабораторной работы. В течение семестра предусматривается 4 точки рубежного контроля (см. технологическую карту дисциплины). По результатам работы в 5 семестре проводится экзамен.

Использование ЭВМ и математических методов. ЭВМ используется при тестировании знаний по электрическим машинам в Интранете, а также при решении задач по соответствующим разделам на основе программного комплекса по электротехнике.

¨ Тематическое содержание лекционного курса

Раздел 1. Электрические машины постоянного тока

Лекция 1. Роль электрических машин в техническом перевооружении железных дорог нашей страны. Вклад отечественных ученых в разработку фундаментальных законов электротехники. Классификация электрических машин. Электротехнические материалы, применяемые в электромашиностроении -2 час.

Лекция 2. . Конструкция и принцип действия электрических машин постоянного тока. Обмотки якоря. Особенности петлевых, волновых и печатных обмоток. Реакция якоря, коммутация и способы ее улучшения. Способы снижения уровня помех. – 2 час

Лекция 3. Генераторы постоянного тока, основные соотношения, характеризующие работу генераторов, ЭДС якоря. Характеристики генераторов. Тахогенераторы постоянного тока, погрешности и способы уменьшения – 2 час.

Лекция 4. Тахогенераторы постоянного тока, погрешности и способы уменьшения. Основные соотношения, характеризующие работу двигателей постоянного тока. Пуск и регулирование частоты вращения. Основные характеристик двигателей при различных способах возбуждения. Особенности работы двигателей стрелочных переводов. Исполнительные двигатели постоянного тока – 2 час.

Раздел 2. Трансформаторы

Лекция 5. Принцип действия и конструкция трансформаторов. Основные уравнения, схема замещения и векторные диаграммы трансформатора – 2 час.

Лекция 6. . Внешние характеристики. Трехфазные трансформаторы. Схемы и группы соединения. Многообмоточные трансформаторы малой мощности – 2 час

Лекция 7. Специальные трансформаторы, применяемые в устройствах автоматики и связи на железнодорожном транспорте – 2 час.

Лекция8. Импульсные и пиковые трансформаторы. Разрешающие и согласующие трансформаторы – 2 час.

Раздел 3. Асинхронные двигатели

Лекция 9. . Основные типы машин переменного тока. Принцип работы асинхронных и синхронных машин. Обмотки машин переменного тока однослойные и двухслойные. Обмотки микромашин повышенной точности -2 час.

Лекция 10. Работа асинхронной машины в режиме двигателя. Основные уравнения для цепей статора и ротора. Векторная диаграмма и схема замещения. Электромагнтный момент – 2 час.

Лекция 11. . Рабочие и механические характеристики двигателя. Переходные процессы в асинхронных машинах. Пуск в ход и регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей. Однофазные асинхронные микродвигатели. Асинхронные исполнительные микродвигатели. Асинхронный тахогенератор -2 час.

Раздел 4. Синхронные машины

Лекция 12. . Элементы конструкции синхронных машин примышленной и повышенной чатоты. Магнитное поле при симметричной нагрузки. Упрощенная диаграмма ЭДС явнополюсного и неявнополюсного генератора. Внешние и регулировочные характеристики синхронного генератора – 2 час

Лекция 13. Синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением. Способы пуска и рабочие характеристики. Синхронные микродвигатели: реактивный, гистерезисный, редукторный, шаговый – 2 час.

Раздел 5.

Лекция 14. Однофазный коллекторный двигатель. Особенности коммутации. Рабочие характеристики. Применение однофазного коллекторного двигателя на железнодорожном транспорте в устройствах автоматики и связи. Эксплуатация электрических машин – 2 час.

Раздел 6. Электропривод

Лекция 15. Область применеия электропривода в устройствах автоматики и электросвязи на железнодорожном транспорте. Режимы работы электродвигателей. Физические процессы в электроприводе с машинами постоянного тока, асинхронными и синхронными машинами..

Лекция 16. Электрическая часть силового канала электропривода. Принципы управления в электроприводе. Элементная база информационного канала – 2 час.

Лекция 17. Типовые схемы управления и защиты электродвигателей Синтез структур и параметров информационного канала – 2 час.

Лекция 18. Элементы проектирования электропривода.. Основы выбора типа и мощности двигателей. Особенности выбора мощности двигателя для стрелочного перевода – 2 час.

¨ Лабораторные занятия

Цель и формы проведения лабораторных занятий, отчетность. Основные цели, которые должны достигаться в процессе лабораторных занятий, заключаются в проверке студентами теоретических знаний на практике; знакомстве с измерительной аппаратурой и эксперименталь- ными методами исследования; в приобретении навыков сборки электрических цепей; в обучении обобщению данных эксперимента и в текущем индивидуальном контроле знаний студентов.

Формы проведения лабораторных занятий должны способствовать достижению указанных целей, поэтому работы выполняются студентами в определенной последовательности:

1) проверка готовности студентов к работе; 2) дополнительные методические указания преподавателя по проведению эксперимента и обработке результатов; 3) проведение студентами эксперимента, запись его результатов; 4) проверка преподавателем правильности результатов эксперимента; 5) самостоятельный расчет и оформление работы студентами с обязательной формулировкой основных выводов; 6) защита лабораторной работы.

Отчетность по лабораторным работам проходит на этапе допуска к работе в виде собеседования, при проверке результатов эксперимента, при контроле правильности расчета и оформлении отчета по работе, а также при защите лабораторной работы в форме тестового контроля на Internet – сайте по адресу http://www.dvgups.ru

Перечень лабораторных занятий.

Лабораторная работа 1.Исследование генератора постоянного тока параллельного возбуждения-2ч.

Лабораторная работа 2. Исследование генератора постоянного тока смешанного возбуждения-2ч.

Лабораторная работа 3. Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбужден-2ч.

Лабораторная работа 4. Исследование однофазного трансформатора с элементами УИРС-2ч.

Лабораторная работа 5. Исследование однофазного асинхронного двигателя-2ч.

Лабораторная работа 6. Исследование трехфазного асинхронного двигателя с элемент. УИРС-2ч.

Лабораторная работа 7. Исследование линейного асинхронного двигателя-2ч. Лабораторная работа 8. Исследование синхронного генератора-2ч.

Лабораторная работа 9. Исследование разгона электропривода на основе двигателя независимого вобужд-2ч.

Методическое обеспечение лабораторных занятий. Методическое обеспечение лабораторных занятий включает в себя учебники, конспект лекций, методические указания к выполнению лабораторных работ, а также электронные версии методических и тестовых материалов.

¨ Вопросы к экзамену

Роль электрических машин в техническом перевооружении железных дорог нашей страны. Вклад отечественных ученых в разработку фундаментальных законов электротехники. Классификация электрических машин. Электротехнические материалы, применяемые в электромашиностроении.. Конструкция и принцип действия электрических машин постоянного тока. Обмотки якоря. Особенности петлевых, волновых и печатных обмоток. Реакция якоря, коммутация и способы ее улучшения. Способы снижения уровня помех. Генераторы постоянного тока, основные соотношения, характеризующие работу генераторов, ЭДС якоря. Характеристики генераторов. Тахогенераторы постоянного тока, погрешности и способы уменьшенияТахогенераторы постоянного тока, погрешности и способы уменьшения. Основные соотношения, характеризующие работу двигателей постоянного тока. Пуск и регулирование частоты вращения. Основные характеристик двигателей при различных способах возбуждения. Особенности работы двигателей стрелочных переводов. Исполнительные двигатели постоянного тока. Принцип действия и конструкция трансформаторов. Основные уравнения, схема замещения и векторные диаграммы трансформатора. . Внешние характеристики. Трехфазные трансформаторы. Схемы и группы соединения. Многообмоточные трансформаторы малой мощности. Специальные трансформаторы, применяемые в устройствах автоматики и связи на железнодорожном транспорте. Импульсные и пиковые трансформаторы. Разрешающие и согласующие трансформаторы. Основные типы машин переменного тока. Принцип работы асинхронных и синхронных машин. Обмотки машин переменного тока однослойные и двухслойные. Обмотки микромашин повышенной точности. Работа асинхронной машины в режиме двигателя. Основные уравнения для цепей статора и ротора. Векторная диаграмма и схема замещения. Электромагнтный момент. Рабочие и механические характеристики двигателя. Переходные процессы в асинхронных машинах. Пуск в ход и регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей. Однофазные асинхронные микродвигатели. Асинхронные исполнительные микродвигатели. Асинхронный тахогенератор. Элементы конструкции синхронных машин промышленной и повышенной чатоты. Магнитное поле при симметричной нагрузки. Упрощенная диаграмма ЭДС явнополюсного и неявнополюсного генератора. Внешние и регулировочные характеристики синхронного генератораСинхронный двигатель с электромагнитным возбуждением. Способы пуска и рабочие характеристики. Синхронные микродвигатели: реактивный, гистерезисный, редукторный, шаговый. Однофазный коллекторный двигатель. Особенности коммутации. Рабочие характеристики. Применение однофазного коллекторного двигателя на железнодорожном транспорте в устройствах автоматики и связи. Эксплуатация электрических машин Область применеия электропривода в устройствах автоматики и электросвязи на железнодорожном транспорте. Режимы работы электродвигателей. Физические процессы в электроприводе с машинами постоянного тока, асинхронными и синхронными машинами..Электрическая часть силового канала электропривода. Принципы управления в электроприводе. Элементная база информационного канала. Типовые схемы управления и защиты электродвигателей Синтез структур и параметров информационного канала.. Элементы проектирования электропривода.. Основы выбора типа и мощности двигателей. Особенности выбора мощности двигателя для стрелочного перевода.

ПЕРЕЧЕНЬ ОБЯЗАТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

¨ Учебная литература

1.Электрические машины переменного тока./, .-СПб.:Высшая школа.,Питер, 2с, ил.

2.Электрические машины – 3е изд. Испр..-М:Высшая школа,2000,- 443 с, ил.

3. .Основы электропривода. Учебное пособие для вузов. М.:Издательство МЭИ,2003.-220 с. ил.

4. Электрические машины / М.:Высшая школа, ЛОГОС, 2000,- 607 с, ил.

¨ Перечень дополнительной литературы

5. , , Хвостов машины и микромашины. - М.: Высшая школа, 19c.

6. Электрические машины автоматических устройств.-М.: Высшая школа,198c.

7. . Электрические машины систем автоматики. - Л.: - Высшая школа, 19c.

8. , . Электрические машины железнодорожного транспорта. - М.: Высшая школа, 19c.

9. Резников железнодорожной автоматики и телемеханикм. – М.: Транспорт, 1985.-288 с.

10. Электрические машины малой мощности / Под ред. - М.: Госэнергоиздат, 19c.

¨ Учебно-методические пособия

11. , Константинов машины и электропривод. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ. Хабаровск, 200с.

12. , . Электрические машины: Сборник лабораторных работ для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 2107 “ Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте”- Хабаровск: ДВГУПС, 19c.

13. Активные методы обучения на основе программного комплекса по электротехнике: Учебное пособие. - Хабаровск: ДВГАПС, 1c.

14. , . Электрические машины. Электронная версия учебного пособия для курсового проектирования на web-сайте университета по адресу http://www.dvgups.ru

15. Тестовые материалы к лабораторным работам в курсе электрических машин на web-сайте университета по адресу http://www. *****.

16. Электронная версия конспекта лекций по электрическим машинам на web-сайте университета по адресу http://www. *****.

¨ Перечень наглядных и других пособий

1. Физические модели электрических машин, плакаты, слайды и др.

2. Пакеты стандартных программ:

Приложения Microsoft Office (Word, Excel, Visio); Electronics WorkBench

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ

«Электрические машины и электропривод»

Специальность(и) -190402 Автоматика, телемеханика и связь на ж. д.транспорте Семестр - 5

Трудоемкость дисциплины - 3 зач. ед. Число часов в семестре - 108 Число часов в неделе - 3 лекций - 2 лабораторных работ - 1 практических (семинарских) занятий - 0 самостоятельной работы -54 Форма отчетности - экзамен

Семестровая технологическая карта дисциплины

Наименование элемента модуля	Неделя начала изучения элемента модуля	Номера разделов основных учебников	Аудиторная работа												Самостоятельная работа	Рубежный контроль
Лекции	Лабораторные работы	Практические (семинарские) занятия	Затраты времени в часах	Учебно-методическая литература	Неделя рубежного контроля	Рейтинговый балл
Номер лекции	Затраты времени в часах	ТСО	Учебно-методическая литература	Номер лабораторной работы	Затраты времени в часах	ТСО	Учебно-методическая литература	Номер практического (семинарского) занятия	Затраты времени в часах	ТСО	Учебно-методическая литература
Электрические машины постоянного тока	1	1[1], 1[2],	1,2,3,4	8	Сл	[1,15], [2]	1,2,3	6	Лу	[11], [13]	-	-	-	-	9	[21,14], [7], [10]	3	8
Трансформаторы	5	2,3[1], 2[1], 1,2[2]	5,6,7,8	8	Сл	[1,15], [2], [3]	4	2	Лу	[12], [13]	-	-	-	-	9	[3], [6], [7]	5	16
Асинхронные двигатели	9	3[2], 1[4],	9,10,11	6	Сл	[2,15], [4]	5,6,7	6	Лу	[11], [12],	-	-	-	-	9	[1], [5, [6]	8	26
Синхронные машины	12	3[5],6[4]	12,13	4	Сл	[5,16] ,[4]	8	2	Лу	[11], [12],	-	-	-	-	9	[41], [15], [16]	12	36
Однофазный коллекторный двигатель	14	7[4], 6[2]	14	2	Сл	[2,16], [4]	-	-	Лу	[11], [13],	-	-	-	-	9	[2], [4], [16]	16	46
Электропривод	15,16,17,18	7[2], 6[3]	15,16,17,18	8	Сл	[2,16], [4]	9	2	Лу	[11], [12],	-	-	-	-	9	[3], [8], [16]	18	60

Условные обозначения: номер раздела основного учебника – число перед скобками номер раздела, в скобках номер используемого учебника;

ТСО -– Сл (слайды), Мм (мультимедийные средства), Пл (плакаты), Лу (лабораторная установка), ВФ1 – видеофильм Порт Роттердам»-20мин. и т. д.