ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Филиал ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
в г. Смоленске
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Направление
подготовки бакалавров: 140600 Электротехника, электромеханика и электротехнологии
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Индекс дисциплины по учебному плану | 140600: СД.01.02.а |
По Госстандарту | отсутствует |
Часы (всего) по учебному плану | 92 |
По Госстандарту | отсутствуют |
2010 год
Целью преподавания дисциплины «Электромагнитные расчеты» является получение студентами знаний, необходимых для понимания сложных электромагнитных процессов в электрических машинах и получения практических навыков расчета магнитного поля при различной конфигурации магнитной системы.
Задачи изучения дисциплины
Предметом изучения данной дисциплины являются электромагнитные поля в электрических машинах:
· общие вопросы теории электромагнитного поля;
· магнитное поле в гладком зазоре электрической машины.;
· магнитное поле в зазоре электрической машины при его односторонней зубчатости.
Программа изучения дисциплины обеспечивает приобретение знаний, умений и навыков, в соответствии с государственным образовательным стандартом.
В результате изучения дисциплины студент должен:
· освоить теоретические основы электромагнитных расчетов;
· иметь представление об основных функциях, используемых при решении уравнений поля;
· освоить методы исследования электромагнитных полей;
· уметь проводить практические исследования электромагнитных полей в электрических машинах.
Содержание программы дисциплины «Электромагнитные расчеты»
Учебный план 2002 года
Лекции ( 32 часов) 6 семестр
Лабораторные занятия ( 16 часов) 6 семестр
Расчетные задания ( 20 часов сам. работы) 6 семестр
Экзамен 6 семестр
Объем самостоятельной работы по учебному плану ( 44 часов)
I. Содержание лекций
6 семестр
1.1. Общая характеристика электромагнитного поля в электрической машине (4 часа). Основные понятия. Допущения, принимаемые при решении задач. Граничные условия на поверхности раздела двух сред с различными магнитными проницаемостями.
Вспомогательные функции при решении уравнений поля. Векторный магнитный потенциал. Скалярный магнитный потенциал. Функция потока. Комплексная потенциальная функция.
1.2. Методы решения уравнений Лапласа ( 4 часа).
Метод конформного преобразования. Метод разделения переменных. Преобразование Кристоффеля – Шварца.
1.3.Магнитное поле в гладком зазоре электрической машины ( 10 часов).
Магнитное поле в гладком линейном зазоре при униполярном распределении потенциала. Магнитное поле в гладком линейном зазоре при гармоническом распределении потенциала. Магнитное поле в гладком кольцевом зазоре при гармоническом распределении потенциала.
Частные случаи магнитного поля в кольцевом зазоре при гармоническом распределении потенциала. Поле статора при удаленном роторе. Поле ротора при удаленном статоре. Допустимость замены кольцевого зазора плоским. Удельная магнитная проводимость воздушного зазора.
1.4.Магнитное поле в зазоре электрической машины при его односторонней зубчатости ( 10 часов).
Основные допущения. Магнитное поле в области паза без тока (расчет четного поля). Магнитное поле в области паза с током (расчет нечетного поля). Удельная магнитная проводимость воздушного зазора. Коэффициент зазора.
1.5.Метод проводимостей зубцовых контуров (4 часа).
Свойства поля контура. Проводимость зазора для поля контура. Влияние односторонней зубчатости магнитопровода на гармонический состав поля в зазоре.
II. Лабораторные занятия
6 семестр
Лабораторные работы включают в себя расчет и исследование стационарных магнитных полей в немагнитном зазоре и ферромагнитных сердечниках электрических машин.
При выполнении лабораторного практикума преследуются цели:
1. Проработка теоретического курса дисциплины.
2. Приобретение практических навыков по применению аналитических и численных методов исследования магнитных полей.
Перед выполнением лабораторных работ проводится вводное занятие, на котором производится обучение охране труда и правилам техники безопасности в компьютерном классе.
Продолжительность каждого лабораторного занятия – 2 часа.
ПЗ.1-2. | Расчет равномерных стационарных полей (4 часа). |
ПЗ. 3-4. | Расчет магнитного поля в гладком линейном зазоре при униполярном |
распределении потенциала (4 часа). | |
ПЗ. 5-6. | Расчет магнитного поля в гладком линейном зазоре при униполярном |
распределении потенциала (4 часа). | |
ПЗ. 7-8. | Расчет магнитного поля в зазоре с учетом односторонней зубчатости (4 часа). |
III. Расчетное задание
6 семестр
Расчетное задание дает студентам возможность приобрести навыки в аналитических расчетах магнитных полей в зазоре электрической машины без учета зубчатости сердечников, а также электромагнитных полей в локальных зонах области электрической машины (в пазах и зазоре с учетом зубчатости сердечников).
Целью расчетного задания является:
– расчет равномерного стационарного магнитного поля
– исследование магнитного поля в зазоре с учетом односторонней зубчатости.
Расчетное задание оформляется студентом в виде расчетно-пояснительной записки, которая должна содержать следующие обязательные разделы:
1. Расчет равномерного стационарного магнитного поля.
1.1. Исходные данные.
1.2. Определение составляющих напряженности магнитного поля.
1.3. Определение функции скалярного магнитного потенциала.
1.4. Определение функции потока.
1.5. Определение комплексной потенциальной функции.
1.6. Построение линии потока и эквипотенциальной линии.
2. Исследование магнитного поля в зазоре с учетом односторонней зубчатости.
2.1. Исходные данные. Эскиз расчетной области.
2.2. Расчет и построение распределения напряженности магнитного поля вдоль границы области
IV. Контроль и оценка качества изучения дисциплины
IV.1. Лекции и практические занятия
Оценка контрольных работ и заданий для самостоятельной проработки по пятибалльной шкале.
IV.2. Расчетные задания
Оценка защиты расчетного задания по пятибалльной шкале.
IV.3. Методика определения итоговой оценки практических занятий студента в семестре среднеарифметическая оценка по п.IV.1 и п.IV.2.
V. Итоговый контроль теоретических и практических знаний студента в сессию
6 семестр
Экзамен по учебному плану.
В приложение к диплому выносится оценка за 6 семестр.
VI. Литература
VI.1. Учебники
Автор(ы), название учебника | Кол-во в библ. |
1. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле: Учеб. для вузов / - 9-е изд. – М.: Гардарики, 2001. – 316 с. | 99 |
2. Иванов- Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. - М.: Высш. школа, 1989. – 312 c. | 15 |
3. Иванов- Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. - М.: Энергия, 19с. | 15 |
VI.2. Учебные пособия
Автор(ы), название учебных пособий | Кол-во в библ. |
1. Теория и расчет пондеромоторных и электродвижущих сил и преобразование энергии в электромагнитном поле. – М.: Изд-во МЭИ, 19с. | 6 |
2.Иванов-, Методы расчета магнитных полей - М.: Изд-во МЭИ, 19с. | 22 |
3.Иванов-, и др. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах. - М.: Энергоатомиздат, 19с. | 12 |
4. Учеб. пособие по курсу "Электромагнитные расчеты": Магнитное поле в зазоре электрической машины.- М.: МЭИ, 19с. | 187 |
VI.4. Технические справочники, обеспечивающие практическую деятельность по дисциплине
Автор(ы), название учебника | Кол-во в библ. |
1. Анализ и расчет электрических и магнитных полей / Пер. с англ. – М.: Энергия, 1970. – 376 с. | 6 |
2. , , Электромагнитные поля в электрических машинах. – Л.: Энергия, 1979. | 4 |
VIII.3. СD – носители информации по дисциплине отсутствуют
Программу составила: |
| к. т.н., доцент |
|
|
|
| Утверждаю |
|
Зав. кафедрой: |
|
|
«Электромеханические системы» |
| к. т.н. профессор |
| ||
Учебная программа дисциплины рассмотрена и утверждена на заседании кафедры ЭМС________________протокол № _______ |
Приложение 1.
ВОПРОСЫ
к экзамену по курсу «Электромагнитные расчеты»
1. Общая характеристика электромагнитного поля в электрической машине. Основные понятия.
2. Граничные условия на поверхности раздела двух сред с различными магнитными проницаемостями. Допущения, принимаемые при решении задач.
3. Вспомогательные функции при решении уравнений поля. Векторный магнитный потенциал.
4. Вспомогательные функции при решении уравнений поля. Скалярный магнитный потенциал.
5. Вспомогательные функции при решении уравнений поля. Функция потока.
6. Вспомогательные функции при решении уравнений поля. Комплексная потенциальная функция
7. Методы решения уравнений Лапласа. Метод конформного преобразования.
8. Методы решения уравнений Лапласа. Метод разделения переменных.
9. Методы решения уравнений Лапласа. Преобразование Кристоффеля – Шварца
10. Магнитное поле в гладком линейном зазоре при униполярном распределении потенциала.
11. Магнитное поле в гладком линейном зазоре при гармоническом распределении потенциала.
12. Магнитное поле в гладком кольцевом зазоре при гармоническом распределении потенциала.
13. Частные случаи магнитного поля в кольцевом зазоре при гармоническом распределении потенциала. Поле статора при удаленном роторе.
14. Частные случаи магнитного поля в кольцевом зазоре при гармоническом распределении потенциала. Поле ротора при удаленном статоре.
15. Удельная магнитная проводимость гладкого воздушного зазора.
16. Магнитное поле в зазоре электрической машины при его односторонней зубчатости. Основные допущения.
17. Магнитное поле в области паза без тока (расчет четного поля).
18. Магнитное поле в области паза с током (расчет нечетного поля).
19. Удельная магнитная проводимость воздушного зазора. Коэффициент зазора (четное поле).
20. Удельная магнитная проводимость воздушного зазора. Коэффициент зазора (нечетное поле).
21. Метод проводимостей зубцовых контуров. Основные положения. Допущения.
22. Метод проводимостей зубцовых контуров. Этапы расчета.
23. Метод проводимостей зубцовых контуров. Методы расчета поля ЗК.
24. Метод проводимостей зубцовых контуров. Проводимость зазора для поля контура.
