НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Электромеханический факультет
Кафедра электротехнических комплексов
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан электромеханического факультета
“___ ”______________2006 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
ОСНОВЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ООП – Направление 140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии специальности: 140606 – Электрический транспорт, 140604 – Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов, 140601 – Электромеханика, 140605 – Электротехнологические установки и системы, 140607 – Электрооборудование автомобилей и тракторов, 220301 – Автоматизация технологических процессов и производств по отраслям.
Уровень подготовки: бакалавриат и инженерная подготовка
Факультет - электромеханический
Курс 3, семестр 5
Лекции – 34 часа по учебному плану
Практические работы - 17 часов по учебному плану
Лабораторные работы - 17 часов по учебному плану
Курсовая работа - 5 семестр
Самостоятельная работа - 51 час по учебному плану
Экзамен - 5 семестр по учебному плану
Всего - 119 часов по учебному плану
Новосибирск
2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по подготовке инженеров направления 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».
Индекс регистрации № 000 утв. пр. МО РФ № 000 от 01.01.2001г.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры электротехнических комплексов
Протокол № от «_____»___________________2006г.
Программу разработал
доцент кафедры ЭТК________________________, к. т.н., доцент
Заведующий кафедрой электротехнических комплексов
________________________, д. т.н., профессор
Ответственный за основную
Профессор кафедры ЭТК______________________, к. т.н., доцент
1. Внешние требования
1.Требования государственного образовательного стандарта (ГОС) отсутствуют.
2.Требования национально-регионального компонента:
Шифр дисциплины | Содержание учебной дисциплины | Часы |
ЕН. Р.О1 | Основы преобразования энергии в электротехнических системах: основные виды энергии, первичные энергоресурсы; сравнительная оценка различных видов энергии по их роли, качеству, основному назначению, возможностям получения, использования, транспортировке, аккумулированию, экологичности, надежности и безопасности; основные структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую; электроэнергия как способ передачи информации | 119 |
1.1.Квалификационные требования, требования к квалификационной
подготовленности
Для решения профессиональных задач бакалавр:
- выполняет работы по информационному обслуживанию, метрологическому обеспечению, техническому контролю;
- осуществляет теоретический анализ состояния и динамики объектов деятельности;
- осуществляет поиск и анализ научной информации, в том числе с помощью сетевых технологий международной информационной сети;
- осуществляет экспериментальные исследования;
- изучает и анализирует необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты экспериментальной работы, обобщает и систематизирует их, проводит необходимые расчеты, использует современные технические средства и информационные технологии;
- подготавливает научные публикации;
- следит за соблюдением установленных требований, действующих норм, правил и стандартов;
- способствует внедрению достижений отечественной и зарубежной науки и техники;
- проводит исследования, обеспечивающие постановку новых и модернизацию существующих лабораторных работ.
2. Особенности (принципы) построения дисциплины
2.1.Основание для введения
Программа курса соответствует ГОС по направлению 140600.
2.2.Адресат
Настоящая программа является основным документом, определяющим содержание курса для подготовки бакалавров по направлению 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» и последующей подготовки инженеров по специальностям:
140601 - Электромеханика,
140604 - Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов,
140605 - Электротехнологические установки и системы,
140606 - Электрический транспорт,
140607 - Электрооборудование автомобилей и тракторов,
140609 - Электрооборудование летательных аппаратов,
220301 – Автоматизация технологических процессов и производств по отраслям:
а)Автоматизация технологических процессов и производств в нефтяной и газовой промышленности,
б)Автоматизация технологических процессов и производств в пищевой промышленности,
в)Компьютерные системы управления производством и бизнесом в электромашиностроении
в Новосибирском государственном техническом университете.
2.3.Основная цель
Преподавание курса ОПЭ в ЭС преследует своей целью ознакомление студентов с перспективами использования традиционных и нетрадиционных источников энергии для получения электроэнергии, принципами преобразования электроэнергии одного рода тока в другой, возможностям получения, использования, транспортировки, аккумулирования, экологичности, надежности и безопасности процессов преобразования энергии.
2.4.Ядро
№ п/п | Наименование модуля | Лекции, часов | Лабораторные и практические занятия, часов | Самостоятель-ная работа, часов |
1. | Задачи курса, общая характеристика источников энергии. | 4 | 0+2 | 10 |
2. | Способы получения электроэнергии. | 12 | 8+4 | 20 |
3. | Преобразование и передача электричес-кой энергии | 12 | 9+4 | 15 |
4. | Электроэнергия как способ передачи информации | 6 | 0+4 | 27 |
2.5. Требования к начальной подготовке
Для успешного освоения курса студент должен обладать знаниями, излагаемыми в объеме высшей школы в курсах математики, физики, теоретических основ электротехники, опытом работы на персональном компьютере.
Межпредметные связи
Название учебной дисциплины | Знать | Уметь |
Высшая математика | Дифференциальное и интегральное исчисления | Составлять и решать дифференциальные уравнения 1 и 2 порядка, определять экстремумы функций |
Физика | Разделы: электричество, магнетизм, теплота | Составлять уравнения, описывающие электромагнитные и тепловые процессы в элементах электрооборудования, определять КПД преобразования энергии |
Теоретические основы электротехники | Разделы: электрические цепи постоянного и переменного тока, теория электромагнитного поля | Составлять и решать уравнения электромагнитных процессов в электрических цепях постоянного и переменного тока |
Информатика | Пакеты прикладных программ | Пользоваться ПК, использовать программы для расчетов, графических построений схем и т. д. |
2.6. Уровень требований по сравнению со Стандартом
Уровень требований соответствует Стандарту.
2.7.Объем в часах
Курс изучается в 5 семестре учебного плана и содержит:
лекций - 34 часа, практических занятий – 17 часов, лабораторных работ – 17 часов, курсовую работу, самостоятельную работу студентов - 51 час.
3. Цели учебной дисциплины
После изучения дисциплины студент будет
иметь представление: | |
1 | об основных видах энергии, принципах преобразования одних видов энергии в другие |
2 | о роли, качестве и основном назначении различных видов энергии в электротехнических системах |
3 | о месте и роли нетрадиционных видов энергии в общем балансе энергии, потребляемой человеком |
4 | об основных способах получения, использования, транспортировке, аккумулирования, экологичности, надежности и безопасности процессов преобразования энергии |
5 | о тенденциях развития энергетического комплекса |
знать | |
1 | принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых преобразователей энергии |
2 | основные объекты, явления и процессы, связанные с преобразованием различных видов энергии в электрическую, и уметь использовать методы научных исследований при анализе их работы |
уметь | |
1 | использовать основные физические законы для описания процессов преобразования энергии |
2 | применять методы анализа режимов работы устройств для преобразовании различных видов энергии в электрическую энергию |
3 | использовать справочный аппарат по выбору оборудования при проектировании преобразовательных устройств |
4 | применять информационные технологии при моделировании и конструировании устройств преобразования энергии |
иметь опыт | |
1 | составления структурных схем преобразователей различных видов энергии в электрическую для анализа работоспособности и предварительной оценки технических характеристик |
2 | распознавания элементов преобразователей в электрических схемах электротехнических систем: автоматизированного электропривода, электрического транспорта, электротехнологических установок, летательных аппаратов, объектов нефтегазового комплекса и системах их электроснабжения |
3 | использования преобразователей в электромеханических системах и видеть перспективы их развития во взаимосвязи со смежными областями науки и техники |
4. Содержание и структура учебной дисциплины
Тематика лекционного курса
Блок, модуль, раздел, тема | Часы | Ссылки на цели* |
Модуль1. Задачи курса, общая характеристика источников энергии Раздел 1. Значение и задачи курса, его связь с другими дисциплинами. Основные виды энергии – определения и физическая сущность. Проблемы получения, преобразования, передачи и аккумулирования энергии как глобальная потребность человечества и фундаментальная задача для естественных и технических наук. Энергетика и общество. Роль энергии в обеспечении потребностей и улучшении качества жизни людей. Социальные проблемы энергетики. Раздел 2. Первичные энергоресурсы. Невозобновляемые и возобновляемые источники энергии. Сравнительная оценка различных видов энергии по их роли, качеству, основному назначению, возможностям получения, использования, транспортировке, аккумулирования, экологичности, надежности и безопасности. Общие понятия о качестве электроэнергии. | 4 2 2 | |
Модуль 2. Способы получения электроэнергии Раздел 1. Роль электроэнергии и ее использование в жизни современного общества. Раздел 2. Основные структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую по схеме: полезные ископаемые – электроэнергия, тепловая энергия – электроэнергия, энергия химических реакций – электроэнергия, ядерная энергия – электроэнергия, энергия ветра – электроэнергия и т. д. Раздел 3. Критерии и сравнительная оценка различных способов получения электроэнергии.
| 12 2 8 2 | |
Модуль 3. Преобразование и передача электрической энергии Раздел 1. Устройства преобразования электрической энергии: назначение, классификация, структурные схемы, краткая характеристика. Раздел 2. Структурные и принципиальные электрические схемы устройств для преобразования электрической энергии на постоянном и переменном токе: выпрямители, инверторы, регуляторы на полупроводниковых приборах; трансформаторы, преобразователи числа фаз на базе трансформаторов; электромашинные преобразователи. Раздел 3. Основные проблемы электроснабжения. Централизованные и автономные системы электроснабжения. Энергетические системы. | 12 2 8 2 | |
Модуль 4. Электроэнергия как способ передачи информации Раздел 1. Информационный сигнал как основа для передачи сведений о состоянии объекта и способ реализации воздействия на него. Принципы и способы получения и передачи информации о состоянии элементов электротехнических устройств. Раздел 2. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи неэлектрических и электрических величин в электрический сигнал. Раздел 3. Сравнительный анализ передачи информации в аналоговой и дискретной формах. | 8 3 4 2 |
Тематика практических занятий и лабораторных работ
Практические занятия | |||
Модуль 2 | 1. Структурные схемы устройств преобразования тепловой энергии в электрическую. 2. Структурные схемы устройств преобразования энергии воды в электрическую. 3. Структурные схемы устройств преобразования лучистой энергии в электрическую. 4. Структурные схемы устройств преобразования химической энергии в электрическую. 5. Структурные схемы устройств преобразования электрической энергии в механическую. 6. Структурные схемы устройств преобразования электрической энергии в электрическую. | 4 4 2 2 2 3 | … |
Лабораторный практикум | |||
Модуль 1 Модуль 4 Модуль 4 Модуль 4 | 1. Исследование преобразователей лучистой энергии в электрическую. 2. Исследование преобразователей электрической энергии в электрическую. 3. Исследование элемента Пельтье. 4. Исследование циркуляции энергии в мотор-генераторных установках постоянного тока | 4 4 4 4 | … |
5. Учебная деятельность
Курсовая работа
Целью курсовой работы является формирование и закрепление у студентов практических навыков по патентно-информационному поиску материалов по преобразователям энергии, анализу технических характеристике устройств преобразования энергии, перспектив их применения, расчётам необходимых характеристик, определению параметров элементов, разработке конструкций, оформлению расчётных материалов по нормам ЕСКД.
Тема КР каждым студентом выбирается из ”Методических указаний к выполнению курсовой работы“ в соответствии с шифром зачётной книжки и связана с исследованием преобразователей, используемых в электротехнических системах.
Темы курсовых работ
№ | Наименование темы |
1 | Основные виды энергии |
2 | Невозобновляемые источники энергии |
3 | Возобновляемые источники энергии |
4 | Сравнительная оценка различных видов энергии |
5 | Роль электроэнергии в жизни современного общества. |
6 | Преобразование тепловой энергии в механическую энергию |
7 | Преобразование энергии пара в механическую энергию |
8 | Преобразование лучистой энергии в электрическую энергию |
9 | Преобразование механической энергии в электрическую энергию |
10 | Преобразование электрической энергии в механическую энергию |
11 | Преобразование переменного тока в постоянный ток |
12 | Преобразование постоянного тока в переменный ток |
13 | Экологические аспекты преобразования энергии |
14 | Преобразование энергии ветра в электроэнергию |
15 | Преобразование энергии в топливных элементах |
16 | Преобразование солнечной энергии в тепловую энергию |
17 | Преобразование ядерной энергии в электрическую энергию |
18 | Преобразование энергии приливов в электрическую энергию |
19 | Геотермальные преобразователи энергии |
20 | Биоэнергетические преобразователи энергии |
21 | Водородная энергетика |
22 | Теплоэлектростанции с тепловым двигателем внешнего сгорания |
23 | Энергетические установки, использующие перепад температур |
24 | Электретные преобразователи энергии |
25 | Тепловые насосы |
26 | Гидроэнергетика |
27 | Малая гидроэнергетика |
28 | Теплоэлектростанции и теплоэлектроцентрали |
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
Выполненные в течение семестра лабораторные работы должны быть защищены до 17 учебной недели включительно. Студент, не защитивший хотя бы одну лабораторную работу, не допускается к сдаче экзамена.
Курсовая работа защищается на 15…17 неделях семестра дифференцированным зачетом. Студент, не защитивший курсовую работу, не допускается к сдаче экзамена.
7. Список литературы
Основная литература:
1. Пугач, энергетика – возобновляемые источники, использование биомассы, термохимическая подготовка, экологическая безопасность: учебное пособие/ , , – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006, 347 с.
2. Электроэнергетика и природа. / Под ред. , . - М., Энергоатомиздат, 1995, 352 с.
3. Энергетика и охрана окружающей среды. /Под ред. , , Ю. М. кострикина. – М.: Энергия, 1979, 352 с.
4. Жуловян, преобразование энергии: учеб. пособие / . – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. – 452 с. – (Учебники НГТУ).
б) дополнительная литература:
1. Пугач, и экология: Учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003, 504 с.
2. Брускин машины: В 2-х ч.: Учеб. для электротехн. спец. вузов. – 2-е изд. перераб. и доп. /, , . – М., Высш. шк., 1987, Ч1 – 335 с., Ч.с..
3. , , Соколовский электроприводами: Учебное пособие для вузов. – Л., Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1982, 392 с.
4. и др. Электроподвижной состав с полупроводниковыми преобразователями, М., Транспорт, 1976, 305 с.
5. Преобразование тепла и химической энергии в электроэнергию в ракетных системах. / Под ред. акад. и проф. . - М., Издательство ностранной литературы, 1963, с. 482.
6. Корнилович в примерах: Учебник. – Новосибирск: Издво НГТУ, 2003, - 280 с. – (Серия «Учебники НГТУ»).
8. Контролирующие материалы
для аттестации студентов по дисциплине
Вопросы экзаменационных билетов
1. Основные виды энергии – определения и физическая сущность.
2. Энергетика и общество.
3. Социальные проблемы энергетики.
4. Первичные энергоресурсы. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.
5. Сравнительная оценка различных видов энергии по их роли, качеству, основному назначению, возможностям получения, использования, транспортировке, аккумулирования, экологичности, надежности и безопасности.
6. Общие понятия о качестве электроэнергии.
7. Роль электроэнергии и ее использование в жизни современного общества.
8. Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую по схеме полезные ископаемые – электроэнергия, тепловая энергия – электроэнергия.
9. Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую по схеме тепловая энергия – электроэнергия.
10. Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую по схеме энергия химических реакций – электроэнергия.
11. Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую по схеме ядерная энергия – электроэнергия.
12. Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую по схеме энергия ветра – электроэнергия.
13. Критерии и сравнительная оценка различных способов получения электроэнергии.
14.Устройства преобразования электрической энергии: назначение, классификация, структурные схемы, краткая характеристика.
15. Структурные и принципиальные электрические схемы выпрямителей для преобразования электрической энергии.
16. Структурные и принципиальные электрические схемы инверторов для преобразования электрической энергии.
17. Структурные и принципиальные электрические схемы регуляторов на полупроводниковых приборах для преобразования электрической энергии постоянного тока.
18. Структурные и принципиальные электрические схемы регуляторов на полупроводниковых приборах для преобразования электрической энергии переменного тока.
19. Структурные и принципиальные электрические схемы преобразователей переменного тока на трансформаторах.
20. Структурные и принципиальные электрические схемы преобразователей числа фаз на трансформаторах.
21. Структурные и принципиальные электрические схемы электромашинных преобразователей.
22. Структурные и принципиальные электрические схемы электромеханических преобразователей.
23. Основные проблемы электроснабжения. Централизованные и автономные системы электроснабжения.
24. Информационный сигнал как основа для передачи сведений о состоянии объекта и способ реализации воздействия на него.
25. Принципы и способы получения и передачи информации о состоянии элементов электротехнических устройств.
26. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи неэлектрических и электрических величин в электрический сигнал.
