Рабочая программа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ

имени Ивана Федорова»

УТВЕРЖДАЮ

« 23 » июня 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине	ДН(М).В2.1 Электромеханические системы
По направлению	220200.62 – Автоматизация и управление
Факультет	Информационных технологий и медиасистем
Кафедра	Автоматизации полиграфического производства

Форма обучения	Курс	Семестр	Трудоемкость дисциплины в часах	Форма итогового контроля
Всего часов	Аудиторных часов	Лекции	Семинарские (практические) занятия	Лабораторные занятия	Курсовая работа	Курсовой проект	Самостоятельная работа
Очная	4	7	140	72	36	36				68	Зачет
Очно-заочная
Заочная

Москва – 2011 г.

Составитель:	, канд. техн. наук, доцент
Рецензент:	, докт. техн. наук, профессор; , канд. техн. наук, доцент

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Автоматизация полиграфического производства» 16.06.11 , протокол № 10 .

Зав. кафедрой

Одобрена Советом факультета информационных технологий и медиасистем 21.06.11 , протокол № 12 .

Председатель

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ТРЕБОВАНИЯ

К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ

1.1. Цели и задачи изучения дисциплины

Цель изучения дисциплины «Электромеханические системы» – обеспечить формирование общепрофессиональных знаний и умений, дать теоретические представления и знания в области электромеханических систем (ЭМС) и ее отдельных компонент: энергетических и информационных преобразователей, научить будущих специалистов правильно их выбирать в соответствии с требованиями, предъявляемыми к электроприводу и системе управления, грамотно эксплуатировать и формулировать технические задания на разработку электромагнитных и электромашинных устройств как элементов систем автоматического управления главного и вспомогательного электроприводов полиграфического оборудования.

Частные цели: дисциплина «Электромеханические системы» ориентирована на получение практических навыков, таких как умения экспериментально определять параметры и характеристики электромагнитных и электромашинных устройств автоматизированных полиграфических комплексов; умения выполнить расчетный анализ электрических машин и аппаратов при их эксплуатации; умения включения электромагнитных и электромашинных устройств автоматики, управления ими, контроля за их эффективной работой.

Основной задачей изучения дисциплины является овладение:

•  основными законами электромеханики;

•  законами электромагнитного поля;

•  теорией электрических и магнитных цепей;

•  переходными процессами в линейных цепях и методами их расчета;

•  переходными процессами в нелинейных цепях и методами их расчета;

•  основными законами управления электроприводом;

•  элементной базой современных электронных устройств;

•  современными пакетами прикладных программ расчета электромагнитных полей на ЭВМ;

•  принципом действия и основными характеристиками электромагнитных и электромеханических устройств.

1.2. Требования к уровню освоения

содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

•  законы электромеханики, методы анализа электромеханических устройств, электроприводов;

•  принцип действия, конструкции, свойства и области применения основных исполнительных электромагнитных и электромашинных устройств;

•  терминологию в области электрических машин и аппаратов;

владеть:

•  специальной терминологией в области электромеханики и привода;

•  принципами и методами расчета электромеханических устройств;

•  основными программными системами моделирования, анализа и расчета электромеханических устройств;

уметь:

•  экспериментально определять параметры и характеристики электромагнитных и электромашинных устройств автоматизированных полиграфических комплексов;

•  выполнять расчетный анализ электрических машин и аппаратов при их эксплуатации;

•  включать, отключать и управлять координатами электромагнитных и электромашинных устройств автоматики, контролировать их эффективную работу.

1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем),

усвоение которых студентами необходимо

для изучения данной дисциплины

•  Теоретические основы электротехники, электроники и электромеханики.

•  Высшая математика (дифференциальное и интегральное исчисления, дифференциальные уравнения, аналитическая геометрия и линейная алгебра, ряды, функция комплексного переменного).

•  Физика (электростатика, постоянный и переменный токи, магнитное поле, движение заряженных частиц в электромагнитных полях, электромагнитная индукция, магнитные свойства вещества, уравнение Максвелла, проводимость полупроводников).

•  Технология производства печатных средств информации и производственных процессов.

•  Профильные информационные и программные средства.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Наименование тем, их содержание и объем в часах

Наименование тем	Общая трудоемкость (часов)
Аудиторные занятия (всего часов)	Лекции	Практические занятия (семинары)	Лабораторные занятия
очная	очно-заочная	очная	очно-заочная	очная	очно-заочная	очная	очно-заочная
Введение Тема 1. Содержание дисциплины «Электромеханические системы»	2		2
Тема 2. Структура, состав электромеханических систем	6		2		4
Тема 3. Асинхронные двигатели для устройств автоматики	8		4		4
Тема 4. Регулирование координат асинхронного привода	8		4		4
Тема 5. Синхронные двигатели для устройств автоматики	2		2
Тема 6. Коллекторные двигатели постоянного тока для устройств автоматики	8		4		4
Тема 7. Регулирование координат привода постоянного тока	8		4		4
Тема 8. Шаговый электропривод. Способы управления шаговым электроприводом	10		6		4
Тема 9. Вентильные электромеханические системы. Управление вентильным электроприводом	10		4		6
Тема 10. Информационные электромеханические устройства	10		4		6
Итого	72		36		36

2.2. Содержание тем дисциплины

Введение. Тема 1. Содержание дисциплины «Электромеханические системы»

Место дисциплины среди других изучаемых дисциплин, ее значение для специалиста по цифровым системам и управлению. Общая методология дисциплины и особенности ее изучения. Взаимосвязь с другими учебными дисциплинами. Тенденции совершенствования электропривода полиграфического оборудования, усложнение выполняемых им функций.

Тема 2. Структура, состав электромеханических систем

Определение электромеханической системы (ЭМС) и ее отличительные свойства. Возможности ЭМС в сравнении с отдельным электромеханическим преобразователем (ЭМП). Обобщенная функциональная схема ЭМС. Энергетические и информационные каналы. Управление в ЭМС. ЭМС как система автоматического управления. Основные элементы ЭМС и их назначение. Классификация ЭМС. Электропривод – наиболее важный представитель ЭМС. Примеры ЭМС различного функционального назначения для приводов и устройств автоматики. Энергетические преобразования в ЭМС. Основные элементы энергетического канала ЭМС – электромеханические преобразователи. Классификация ЭМП. Основные законы электромеханики. Энергия магнитного поля, силы и моменты. Примеры расчета силы и момента.

Тема 3. Асинхронные двигатели для устройств автоматики

Область применения, принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Магнитная цепь асинхронного двигателя. Математическая модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Векторная диаграмма и схема замещения. Электромагнитный момент, механическая характеристика. Потери и КПД. Рабочие характеристики. Экспериментальное определение характеристик. Конденсаторные однофазные асинхронные двигатели. Исполнительные асинхронные двигатели. Области применения. Устройство и принцип действия. Характеристики исполнительных асинхронных двигателей, методы управления. Структурная схема и передаточная функция асинхронного двигателя.

Тема 4. Регулирование координат асинхронного привода

Пуск асинхронного двигателя. Регулирование частоты вращения асинхронного привода изменением частоты питания, переключением числа пар полюсов обмотки статора и изменением скольжения. Способы ускоренного торможения. Контакторные и импульсные схемы управления.

Тема 5. Синхронные двигатели для устройств автоматики

Типы синхронных двигателей. Упрощенные уравнения двигателей с постоянными магнитами, векторная диаграмма. Особенности пуска и входа в синхронизм. Рабочие и угловые характеристики. Статическая и динамическая устойчивость. Стабильность частоты вращения. Частотный способ регулирования скорости. Исполнительные синхронные двигатели. Области применения. Устройство и принцип действия. Характеристики исполнительных синхронных двигателей. Структурная схема и передаточная функция синхронного двигателя.

Тема 6. Коллекторные двигатели постоянного тока для устройств автоматики

Область применения – главный регулируемый привод полиграфических машин. Принцип действия. ЭДС и момент. Двигатели параллельного и независимого возбуждения. Механическая и скоростная характеристики. Исполнительные двигатели постоянного тока. Области применения. Устройство и принцип действия. Характеристики и методы управления. Динамические характеристики. Структурная схема и передаточная функция двигателя постоянного тока.

Тема 7. Регулирование координат привода постоянного тока

Способы регулирования частоты вращения. Способы ускоренного торможения. Электронные методы управления и стабилизации.

Тема 8. Шаговый электропривод. Способы управления шаговым электроприводом

Область применения. Структура шагового электропривода, назначение блоков. Шаговые двигатели с активным и пассивным роторами. Принцип действия. Способы дробления шага. Способы управления шаговым двигателем. Режимы работы шагового привода. Частота приемистости. Рабочие характеристики. Линейный шаговый привод. Структурная схема и передаточные функции. Применение в полиграфии для сканирующих, экспонирующих устройств, вспомогательного электропривода.

Тема 9. Вентильные электромеханические системы. Управление вентильным электроприводом.

Область применения. Структура вентильного электропривода, назначение блоков. Датчики положения. Схемы полупроводниковых коммутаторов. Принципиальная схема вентильного электропривода постоянного тока. Принцип действия. Диаграммы изменения момента и токов. Конструктивные особенности вентильного двигателя. Регулирование частоты вращения. Управление по силовой и слаботочной цепям. Импульсное и широтно-импульсное управление. Основные характеристики. Применение в главном и вспомогательном приводах полиграфического оборудования.

Тема 10. Информационные электромеханические устройства

Область применения. Место в структуре управления электромеханическими системами. Тахогенераторы постоянного и переменного тока. Импульсные электромеханические датчики. Сельсины. Принцип действия. Индикаторный и трансформаторный режимы работы. Основные характеристики. Факторы, влияющие на точность работы сельсинов. Синусно-косинусный и линейный вращающий трансформаторы. Особенности конструкции. Области применения. Фазовращатели. Погрешности.

2.3. Практические занятия, их наименование

и объем в часах

№ п/п	Наименование практических занятий	Объем в часах по формам обучения
Очная	Очно-заочная	Заочная
1	Изучение магнитных систем электромеханических преобразователей	8
2	Изучение структуры, состава электропривода, аппаратуры управления и защиты	4
3	Изучение конструкции асинхронных двигателей. Расчетное исследование характеристик асинхронных двигателей	4
4	Механические и рабочие характеристики асинхронного электропривода	4
5	Контрольная работа на ЭВМ по асинхронным двигателям	4
6	Изучение конструкции двигателей постоянного тока. Расчетное исследование характеристик двигателей	6
7	Контрольная работа на ЭВМ по двигателям постоянного тока	6

2.4. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах

Не предусмотрены.

2.5. Курсовой проект (работа) и его характеристика

Не предусмотрен.

2.6. Организация самостоятельной работы

Наименование тем	Виды и формы самостоятельной работы * (распределение часов по формам обучения)
Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе)	Подготовка рефератов (докладов, сообщений, информационных материалов и т. п.)	Выполнение домашних, контрольных и иных заданий	Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т. ч. к коллоквиуму, тестированию и пр.)	Подготовка к зачету (экзамену)
Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная
Введение Тема 1. Содержание дисциплины «Электромеханические системы»	2						2			2
Тема 2. Структура, состав электромеханических систем	2						2			2
Тема 3. Асинхронные двигатели для устройств автоматики	2						2			2
Тема 4. Регулирование координат асинхронного привода	2						2			4
Тема 5. Синхронные двигатели для устройств автоматики	2						2			2
Тема 6. Коллекторные двигатели постоянного тока для устройств автоматики	2						2			2
Тема 7. Регулирование координат привода постоянного тока	2						2			2
Тема 8. Шаговый электропривод. Способы управления шаговым электроприводом	2						2			2
Тема 9. Вентильные электромеханические системы. Управление вентильным электроприводом	2						2			2
Тема 10. Информационные электромеханические устройства	2						2			2			6

* Могут быть предложены иные формы СРС.

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

3.1. Литература

Основная

1. , Электромеханические системы. – М.: МГУП, 2005.

2. , Электромеханические системы. Расчет электромеханических устройств автоматизированных систем полиграфии. – М.: МГУП, 2011.

3. Электромеханические системы. Лабораторные работы. – М.: МГУП, 2008.

4. , Электромеханические системы, методические указания к РГР. – М.: МГУП, 2008.

5. , Электромеханика. – М.: Академия, 2007. – 512 с.

Дополнительная

6. Электрооборудование полиграфических машин: Учебник для вузов. – М.: МГУП, 2005. – 398 с.

7. , Основы электротехники. Электронный учебно-методический комплекс. – М.: МАТИ, регистрационный № 000 от 01.01.2001.

8. , Электрические машины. Машины переменного тока. – СПб.: Питер, 2010. – 352 с.

3.2. Перечень наглядных и других пособий,

методических указаний по проведению

конкретных видов учебных занятий,

а также используемых в учебном процессе

технических средств

•  Специализированные электротехнические и электронные стенды ЛОЭ 2, ЛСЭ-2.

•  Компьютерный класс для проведения расчетно-графических работ по электромагнитным и электромеханическим устройствам.

Программное обеспечение

•  Инструментальный пакет анализа и синтеза электрических и электронных цепей Microcap (версии 3, 5), Electronics Workbench.

•  Математические пакеты MathCAD (верс. 3, 5, 7), MathLab.

•  Специально адаптированные к содержанию дисциплины тестовые программы.

•  Специализированная компьютерная программа «Practika».