Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
(СПбГМТУ)
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФКЭ и А
«11» июня 2009 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Электромагнитная совместимость электрооборудования
Направление подготовки: 180201 «Системы электроэнергетики и автоматизации судов»
Профиль подготовки: 180201.01 «Системы электроэнергетики»
Квалификация (степень) выпускника: морской инженер
Форма обучения: очная
Санкт-Петербург
2009 г.
1. Место дисциплины в структуре ООП ВПО.
Дисциплина «Электромагнитная совместимость электрооборудования» относится к дисциплинам специализации ДС.0 и является одной из основных дисциплин в подготовке специалистов по профилю 180201.01 «Системы электроэнергетики» в рамках направления 180201 – «Системы электроэнергетики и автоматизации судов»
Номер дисциплины по учебному плану - ДС.5.0.
Дисциплина даёт студентам достаточно полное представление о теории и практической деятельности в области электромагнитной совместимости (ЭМС).
Изучение дисциплины базируется на знаниях студентами высшей математики, электротехники, систем электроэнергетики, измерительных комплексов, систем судовой автоматики.
Для активного закрепления знаний и получения навыков их практического применения предусматриваются аудиторные практические занятия, лабораторные работы.
Знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в дипломном проектировании, в практической профессиональной деятельности.
Изучение и успешная аттестация по данной дисциплине, наряду с другими дисциплинами, являются необходимыми для освоения других специальных дисциплин, прохождения учебной и производственной практик.
2.Цели и задачи дисциплины
Предметом дисциплины являются
Целью дисциплины является:
- формирование у студентов необходимого объема знаний, касающихся электромагнитной совместимости (ЭМС);
- формирование у студентов понятий и знаний, касающихся методологических основ электромагнитной совместимости, методов и средств обеспечения ЭМС на судах;
Задачами преподавания дисциплины, связанными с её содержанием, являются:
- изучение источников и параметров помех на судах
- изучение распространения помех от источников к рецепторам;
- изучение восприимчивости оборудования к помехам;
- изучение методов и средств обеспечения ЭМС и их практическое освоение;
- изучение требований Правил классификационных организаций и других специализированных нормативных документов в области ЭМС;
- освоение процедур испытаний на устойчивость к помехам;
- ознакомление и практическое освоение методов и средств измерений помех.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование компетенций, необходимых морскому инженеру.
В результате освоения содержания дисциплины студент должен:
знать:
- источники помех и возможные значения параметров помех на судах;
- особенности распространения помех от источников к рецепторам;
- параметры восприимчивости оборудования к помехам;
- методы и средства подавления помех
- методы и средства защиты от помех;
- Требований Российского морского регистра судоходства и нормативных документов по ЭМС;
- методы и средства испытаний на устойчивость к помехам;
- методы и средства измерений помех.
уметь:
- пользоваться Правилами Российского морского регистра судоходства и другими нормативными документами, регламентирующими требования по электромагнитной совместимости;
- решать задачи прогнозирования помех от основных источников
- оценивать изменение параметров помех при распространении;
- принимать решение по обеспечению электромагнитной совместимости;
- определить состав испытательного оборудования, необходимого для проведения испытаний;
- проводить основные виды испытаний на устойчивость к помехам и измерять уровни помех.
владеть:
- методами расчета параметров помех, создаваемых на судне;
- методами расчета изменения параметров помех при распространении;
- методиками проведения испытаний на электромагнитную совместимость.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы в соответствии с учебным планом
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | ||||
9 | ||||||
Аудиторные занятия (всего) | 85 | 85 | ||||
В том числе: | ||||||
Лекции (Л) | 51 | 51 | ||||
Практические занятия (ПЗ) | 17 | 17 | ||||
Семинары (С) | ||||||
Лабораторные работы (ЛР) | 17 | 17 | ||||
Из них в интерактивных формах | 17 | 17 | ||||
Самостоятельная работа (СР) (всего) | 56 | 56 | ||||
В том числе: | ||||||
Курсовой проект (работа) (КП), (КР) | ||||||
Расчетно-графические работы (РГР) | ||||||
Реферат (Р) | ||||||
Другие виды самостоятельной работы | 56 | 56 | ||||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Экз. | |||||
Общая трудоёмкость, часы | 141 | 141 | ||||
Общая трудоемкость, зачётные единицы |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание дисциплины и распределение часов
№ п/п. | Наименование и № раздела дисциплины | Л | ПЗ | ЛЗ | СЗ | СР | Все-го |
Электромагнитная совместимость электрооборудования | 51 | 17 | 17 | 56 | 141 | ||
1 | Проблема электромагнитной совместимости | 2 | - | 2 | 4 | ||
2 | Возникновение помех в судовых электроэнергетических системах | 8 | 3 | 3 | - | 8 | 22 |
3 | Распространение помех на судах | 8 | 2 | 2 | - | 8 | 20 |
4 | Влияние помех на судовое электронное и электротехническое оборудование | 4 | 2 | 2 | - | 4 | 12 |
5 | Снижение уровней помех | 6 | 2 | 2 | - | 6 | 16 |
6 | Защита оборудования от помех | 6 | 2 | 2 | - | 6 | 16 |
7 | Сертификация и стандартизация | 6 | 2 | 2 | - | 6 | 16 |
8 | Испытание технических средств на устойчивость к помехам | 6 | 2 | 2 | - | 8 | 18 |
9 | Измерение параметров помех | 5 | 2 | 2 | - | 8 | 17 |
5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | №№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
1. | Электропривод | + | + | + | + | |||||
2. | Проектирование электроэнергетических систем | + | + | + | + | + |
6. Содержание учебного материала
6.1 Лекции
Раздел 1. Проблема электромагнитной совместимости– 2 часа.
Обзор случаев аварий и ущерба из-за нарушения ЭМС. Основные термины и определения. Связь с другими общеинженерными и специальными дисциплинами. Задачи курса.
Раздел 2. Возникновение помех в судовых электроэнергетических системах. – 8 часов.
Тема 2.1. Импульсные помехи при коммутации в сети – 2 час.
Коммутация резистивных нагрузок и емкостных цепей. Модель для расчета импульсных помех при включении нагрузок. Особенности включения трехфазных нагрузок и цепей. Однофазное замыкание на корпус.
Тема 2.2. Помехи при работе некоторых потребителей электроэнергии– 2 час.
Отключение индуктивных цепей. Работа люминесцентных ламп. Работа машин постоянного тока. Работа радиооборудования.
Тема 2.3. Помехи при работе полупроводниковых преобразователей электроэнергии– 2 час.
Искажения синусоидальности напряжения и тока в ЭЭС с мощными полупроводниковыми преобразователями. Определение гармоник в судовой сети. Методы расчета.
Тема 2.4. Характеристики помех на судах– 2 час.
Вероятностные характеристики импульсных помех. Электростатический разряд. Параметры внешних помех большой энергии.
Раздел 3.Распространение помех на судах. – 8 часов.
Тема 3.1. Распространение помех по судовой кабельной сети – 2 час.
Распространение помех по волновому каналу. Отражение и преломление волн напряжения и тока. Многократные отражения. Методы расчета. Трехпроводная линия.
Тема 3.2. Распространение помех через элементы ЭЭС – 2 час.
Элементы ЭЭС на пути распространения кондуктивных помех. Распространение помех через сетевые фильтры. Распространение помех через трансформаторы.
Тема 3.3. Распространение помех излучением – 2 час.
Теория электромагнетизма. Источники поля. Распространение электромагнитных волн. Теория экранирования электромагнитного поля.
Тема 3.4. Распространение помех через электромагнитные связи в кабельной трассе – 2 час.
Пути распространение помех на судах. Электрическая (емкостная) связь. Магнитная (индуктивная) связь. Электрическая и магнитная связь в экранированных кабелях.
Раздел. 4. - Влияние помех на судовое электронное и электротехническое оборудование. – 4 часа.
Тема 4.1. Помехоустойчивость элементов электронных устройств– 2 час.
Помехоустойчивость цифровых и аналоговых элементов.
Тема 4.2. Механизм проникновения помех к восприимчивым узлам и компонентам ТС – 2 час.
Пути воздействия помех. Уровни помехоустойчивости. Цифровая и аналоговая аппаратура. Помехоустойчивость измерительных устройств. Электрооборудование.
Раздел 5. Снижение уровней помех в электроэнергетической системе. – 6 часов.
Тема 5.1. Общий подход к подавлению помех– 2 час.
Принципы подавления помех. Алгоритм проведения работ по помехоподавлению. Примеры реализации алгоритма.
Тема 5.2. Снижение помех при работе силовых полупроводниковых преобразователей – 2 час.
Выбор схем преобразования. Электрические средства подавления помех. Конструкторские средства снижения уровня кондуктивных помех
Тема 5.3. Снижение импульсных помех в электрической сети – 2 час.
Снижение напряжений, вызванных коммутациями и разрядом молнии. Разделение питания источников и рецепторов помех. Средства подавления помех.
Раздел 6. Защита оборудования от помех – 6 часов.
Тема 6.1. Общий подход к защите от помех и повышению помехоустойчивости – 2 час.
Особенности проектирования оборудования и систем.
Тема 6.2. Защита по порту питания и по порту ввода-вывода – 2 час.
Помехозащитные трансформаторы. Сетевые и входные фильтры. Защита от мощных импульсных помех. Симметрирование и гальваническая развязка. Выбор и прокладка кабелей. Особенности входных цепей технических средств
Тема 6.3. Защита по порту корпуса и заземления – 2 час.
Защита от электромагнитного поля. Защита от электростатического разряда
Раздел 7. Сертификация и стандартизация в области ЭМС электронного и электротехнического оборудования 6 часов.
Тема 7.1. Системы сертификации и организации по стандартизации в области электромагнитной совместимости – 2 час.
Системы сертификации. Европейская директива по ЭМС. Технический регламент. МЭК и его комитеты по ЭМС. Российский морской регистр судоходства.
Тема 7.2. Требования по электромагнитной совместимости – 2 час.
Основополагающие документы и требования по электромагнитной совместимости судового оборудования. Международные, региональные и национальные стандарты.
Тема 7.3. Рекомендации по мерам обеспечения ЭМС на судах – 2 час.
Основные вопросы при обеспечении ЭМС для судового оборудования. Планирование работ по ЭМС.
Раздел 8. Испытание технических средств на устойчивость к помехам – 6 часов.
Тема 8.1. Испытательное оборудование – 2 час.
Имитация помех при проведении испытаний на помехоустойчивость. Схемы основных имитаторов помех.
Тема 8.2. Проведение испытаний оборудования на устойчивость к помехам – 2 час.
Общие требования к организации испытаний. Испытания на устойчивость к электростатическому разряду. Испытания на устойчивость к электромагнитным и магнитным полям. Испытания на устойчивость к кондуктивным помехам
Тема 8.3. Определение параметров электромагнитной связи цепей и эффективности средств помехозащиты – 2 час.
Испытания фильтров, ограничителей напряжения, разрядников, помехозащитных трансформаторов, информационных цепей.
Раздел 9. Измерение параметров помех – 5 часов.
Тема 9.1. Средства измерения в области электромагнитной совместимости – 2 час.
Измерители радиопомех, анализаторы спектра, осциллографы, специализированные приборы.
Тема 9.2. Измерение кондуктивных радиопомех – 2 час.
Условия проведения измерений. Подготовка к измерениям. Процедура измерения несимметричных напряжений помех с помощью эквивалентов сети, измерения с помощью пробников напряжения, пробников тока, поглощающих клещей. Измерение гармоник и фликера. Измерение напряжений и токов во временной области.
Тема 9.3. Измерение электромагнитных полей – 2 час.
Процедура измерения излучаемых помех. Открытая площадка. Альтернативные методы измерений. Неопределенность измерения.
6.2 Практические занятия
ПЗ 1. Возникновение импульсных помех в судовых ЭЭС – 2 час.
Определяются параметры импульсных помех при включениии нагрузок.
ПЗ 2. Импульсные помехи при отключении индуктивной нагрузки – 2 час.
Определяются параметры импульсных помех при отключении катушки индуктивности от сети переменного и постоянного тока, определяется эффективность средств помехоподавления,
ПЗ 3. Искажения синусоидальности напряжения в электроэнергетической системе при работе полупроводниковых преобразователей– 2 час.
Рассчитываются параметры искажения синусоидальности напряжения в ЭЭС для различных режимов работы полупроводниковых преобразователей и различного состава ЭЭС.
ПЗ 4. Распространение импульсных помех по судовому кабелю – 2 час.
Определяются параметры распространения импульсных помех по кабелю, коэффициенты отражения и преломления волн напряжения в узлах и на нагрузке, используется метод распространяющихся волн.
ПЗ 5. Распространение импульсных помех через элементы вторичного источника питания – 2 час.
Рассчитываются коэффициенты вносимого затухания помех для средств помехозащиты. Определяются параметры импульсных помех при распространении через трансформатор, фильтры.
ПЗ 6. Восприимчивость электронных схем к импульсным помехам – 2 час.
Изучаются параметры восприимчивости электронных схем, сравниваются уровни помехоустойчивости различных элементов.
ПЗ 7. Испытание оборудования на электромагнитную соместимость– 5 час.
Изучаются требования по электромагнитной совместимости Российского морского регистра судоходства, базовые стандарты, устанавливающие методики проведения измерений помех и испытаний оборудования.
6.3 Лабораторные занятия
ЛЗ 1. Возникновение импульсных помех в судовых ЭЭС – 2 час.
Содержание лабораторной работы: изучается процесс возникновения импульсных помех при включении нагрузок в судовой электроэнергетической системе, определяются параметры импульсных помех и параметры сети, необходимые для расчета помех. Исследуемые процессы и используемые понятия рассмотрены в разделах 1, 2 лекционного курса.
ЛЗ 2. Импульсные помехи при отключении индуктивной нагрузки – 2 час.
Содержание лабораторной работы: исследуются закономерности возникновения импульсных помех при отключении катушки индуктивности от сети переменного и постоянного тока, определяется эффективность средств помехоподавления, приобретаются навыки измерения параметров случайных процессов. Исследуемые процессы и используемые понятия рассмотрены в разделах 1, 2, 5 лекционного курса.
ЛЗ 3. Искажения синусоидальности напряжения в электроэнергетической системе при работе тиристорного выпрямителя – 2 час.
Содержание лабораторной работы: изучаются закономерности возникновения импульсных помех и искажения синусоидальности напряжения в ЭЭС в различных режимах работы тиристорного выпрямителя, приобретаются навыки измерений несинусоидальности напряжения и периодических импульсных помех. Исследуемые процессы и используемые понятия рассмотрены в разделах 2, 3, 5 лекционного курса.
ЛЗ 4. Распространение импульсных помех по судовому кабелю – 2 час.
Содержание лабораторной работы: изучается распространения импульсных помех по кабелю, отражения и преломления волн напряжения в узлах и на нагрузке, приобретаются навыки работы с импульсным рефлектометром. Исследуемые процессы и используемые понятия рассмотрены в разделах 3, 4 лекционного курса.
ЛЗ 5. Распространение импульсных помех через элементы вторичного источника питания – 2 час.
Содержание лабораторной работы: Изучается распространение импульсных помех через трансформатор, выпрямитель, фильтры, приобретаются навыки применения средств помехозащиты. Исследуемые процессы и используемые понятия рассмотрены в разделах 3, 4, 6 лекционного курса.
ЛЗ 6. Восприимчивость электронных схем к импульсным помехам – 2 час.
Содержание лабораторной работы: Изучается восприимчивости электронных схем, построенных на основе транзисторов, тиристоров и микросхем к импульсным помехам во входных цепях и цепях питания. Исследуемые процессы и используемые понятия рассмотрены в разделах 4, 6 лекционного курса
ЛЗ 7. Испытание оборудования на электромагнитную соместимость– 5 час.
Содержание лабораторной работы: изучаются требования по электромагнитной совместимости, имитация помех, проведение испытаний на устойчивость к помехам и измерение эмиссии помех. Приобретаются навыки проведения испытаний и измерений. Процедуры испытаний, испытательное оборудование, методики измерений рассмотрены в разделах 6, 7, 8, 9 лекционного курса
6.4 Семинары
Семинары не предусмотрены
6.5. Курсовые проекты (работы)
Курсовые работы не предусмотрены
6.6. Домашние задания
Домашние задания не предусмотрены
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) Основная литература:
1. , Гальперин совместимость судовых технических средств. Учебник, СПбГМТУ.-СПб., 2010.
2. Воршевский совместимость в судовых электроэнергетических системах. Методические указания к лабораторным работам. Изд ЛКИ, 1996.
б) Дополнительная литература:
1. , Гальперин совместимость судовых технических средств. Учебник, СПбГМТУ.-СПб., 2006
2. , , Сухоруков и распространение импульсных помех в судовых электроэнергетических системах. Учебное пособие. Изд. ЛКИ, 1987.
3. , , Сухоруков электромагнитной совместимости судового электрооборудования. Учебное пособие. Изд. ЛКИ, 1988.
4. , , Сухоруков и испытания в области электромагнитной совместимости. Учебное пособие. Изд. ЛКИ, 1989.
в) Литература для самостоятельной работы студентов:
1. Российский морской Регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. Т.1., 2003, Изд. РМРС.
2. Публикации на сайте www. *****.
г) Программное обеспечение
1. Программное обеспечение из библиотеки кафедры электротехники и электрооборудования судов.
2. Моделирующая программа ”RANDPU” для расчета импульсных помех на персональном компьютере (автор ).
3. Учебная мультимедиа программа"ИСПЫТАНИЯ НА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ" для персонального компьютера (автор ).
д) Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
Не предусмотрены.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Библиотека университета (учебный и научный фонды).
2. Кафедральная библиотека, содержащая стандарты, методические указания по оформлению расчетных и графических работ.
3. Испытательная лаборатория по электромагнитной совместимости, аккредитованная Федеральным агенством по техническому регулированию и метрологии и Российским Морским Регистром судоходства.
4. Учебная лаборатория кафедры с оборудованием для проведения лабораторных работ.
9. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки предусматривается широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, определяется главной целью (миссией) программы, особенностью контингента обучающихся и содержанием, и в целом в учебном процессе составляет не менее 20 % аудиторных занятий.
Для текущего контроля самостоятельной работы используются контрольные задания, выполняемые студентами в течение семестра.
Разработчик: Санкт-Петербургский государственный морской технический университет | профессор кафедры электротехники и электрооборудования судов, доктор технических наук |
|
Заведующий кафедрой электротехники и электрооборудования судов | доктор технических наук, профессор |
|
Программа рассмотрена на заседании кафедры электротехники и электрооборудования судов
«20» мая 2009 г., протокол №5/09
СОГЛАСОВАНО:
Председатель методической комиссии д. т.н., профессор |
|
