Цели и задачи дисциплины

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1 Цель преподавания дисциплины.

Цель преподавания дисциплины «Энергетическое и электротехническое оборудование» - приобретение студентами знаний по основам и тенденциям развития электромеханики и электротехнического оборудования.

1.2 Задачи изучения дисциплины

Дисциплина является основой для изучения профильных дисциплин высшего профессионального образования - бакалавриата.

В процессе изучения дисциплины студенты должны уяснить концепцию обеспечения потребителей электроэнергией, понять структуру систем электромеханики и электротехнического оборудования, взаимосвязь между различными ее звеньями, получить представление о составе потребителей электроэнергии в различных отраслях народного хозяйства.

1.3 Пререквизиты

Дисциплина ориентирует знания, полученные в химии, физике, теоретических основах электротехники, силовых преобразователях энергии на практические задачи электромеханики и электротехники, показывает их связь со специальными дисциплинами, процессами и технологиями в электроэнергетике, отраслях промышленности и применяемыми материалами.

1.4 Постреквизиты

Знания, полученные студентами при изучении дисциплины «Энергетическое и электротехническое оборудование» необходимы для более глубокого усвоения последующих базовых и специальных дисциплин. К которым относятся: «Электрические машины», «Автоматизированный электропривод», «Теория автоматического регулирования», «Электроснабжение предприятий» и др.

2. СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ

Для обеспечения систематического и регулярного контроля за учебной работой студентов в течение семестра в КазНТУ используется рейтинговый контроль знаний, суть которого состоит в следующем.

Суммарный итоговый рейтинг дисциплины равен 100 баллам. Итоговым контролем (во время сессии) является экзамен, который максимально оценивается в 40 баллов (таблица 1).

В течение семестра проводятся 2 рубежных контроля (на седьмой и четырнадцатой неделях), оценивающихся по 10 баллов.

В текущий контроль оценки знаний студентов входят выполнение 2 самостоятельных работ (по 8 баллов) .

Сроки сдачи результатов текущего контроля приведены в календарном графике учебного процесса (таблица 2).

Таблица 1

Распределение рейтинговых баллов по видам контроля

№ варианта	Вид итогового контроля	Виды контроля	Баллы
1	Экзамен	Итоговый контроль	40
Рубежный контроль	20
Текущий контроль	40

Календарный график сдачи всех видов контроля

Таблица 2

Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине «Энергетическое и электротехническое оборудование»

Недели	2	4	6	7	9	10	12	14	15
Виды контроля	СР1	СР1	СР1	РК1	СР2	СР2	СР2	РК2	ИС
Баллы	2	2	2	14	2	2	2	14	40

Виды контроля: СР - самостоятельная работа; РК - рубежный контроль; ИС - итоговое собеседование.

Студент допускается к сдаче экзамена если за семестр его суммарный рейтинговый балл больше или равен 30 баллам. Экзамен считается сданным в случае набора 20 баллов и выше. Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 3).

Таблица 3

Оценка знаний студентов

Оценка	Буквенный эквивалент	В процентах, %	В баллах
Отлично	А	95-100	4
А-	90-94	3,67
Хорошо	В+	85-89	3,33
В	80-84	3,0
В-	75-79	2,67
Удовлетворительно	С+	70-74	2,33
С	65-69	2,0
С-	60-64	1,67
D+	55-59	1,33
D	50-54	1,0
Неудовлетворительно	F	0-49	0

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучение дисциплины «Энергетическое и электротехническое оборудование» предполагает обязательные лекционные, лабораторные, практические занятия, а также самостоятельную работу студентов (СРС и СРСП). Такие комплексные занятия обеспечивают усвоение курса, способствуют приобретению студентами прочных знаний.

Тематический план дисциплины с указанием наименований тем и количества академических часов по всем видам занятий (по темам) приведен в таблице 4.

Таблица 4

Распределение часов по видам занятий

Наименование темы	Количество академических часов
Лекция	Практические	СРСП	СРС
Ауд.	Офис.
1. Введение в электромеханику и электромеханотронику. Обобщенный электромеханический преобразователь. Устройство и принципы построения электромеханотронных систем.	5	2	2	8	8
2. Электроизоляционная и кабельная техника.	5	2	2	8	8
3. Электротехнологические установки и системы	5	4	4	14	16
4. Светотехника и источники света	5	4	4	20	24
5. Электропривод и автоматизация технологических комплексов	5	3	3	10	19
Всего часов	30	15	15	60	75

Таблица 5

3.1 Лекционные занятия и их содержание

№	Наименование темы	План и содержание лекций	Объем час
1	2	3	4
1	Введение. Обобщенный электромеханический преобразователь. Устройство и принципы построения электромеханотронных систем.	1.1  Введение. Объекты изучения дисциплины. Электрические машины - основа электроэнергетики, преобразование энергии. Обобщенный электромеханический преобразователь. Свойства двигателей постоянного и переменного тока. 1.2  Устройство и принципы построения электромеханотронных систем, виды систем и области их применения. Управление процессами электромеханического преобразования энергии.	5.0
2	Электроизоляционная и кабельная техника.	2.1 Электрическая изоляция в производстве электротехнических изделий и конструкций. Диэлектрики и управляемые диэлектрики, их классификация. Классификация нагрузок, действующих на изоляцию: электрических, температурных, механических и прочих. 2.2 Высоковольтные изоляционные конструкции. Классификация высоковольтных изоляторов, изоляции электрических машин, трансформаторов, конденсаторов. Требования к изоляционным материалам. 2.3 Кабельные изделия как средство передачи электромагнитной энергии. Классификация кабелей по составу конструктивных элементов, по материалам изоляции, назначению и области применения. Электрическое, тепловое и магнитное поле в кабелях. Материалы используемые в кабелях.	5.0
3	Электротехнологические установки и системы.	3.1 Основы теории теплопередачи в электротермических установках. Теплотехнические материалы. Физико-технические основы и классификация электротермических установок сопротивления. Основные типы, конструкции, расчет нагревательных элементов. Регулирование температуры в электротермических установках. 3.2 Физические основы индукционного нагрева, классификация индукционных установок. Источники питания, системы автоматического управления. Физические основы высокочастотного нагрева диэлектриков, принципы построения схем и установок диэлектрического нагрева. 3.3 Основы теории и свойства электродугового разряда, устойчивость и регулирование параметров электрической дуги. Классификация дуговых печей, основное электрооборудование, рабочие режимы и характеристики дуговых печей. Установки дуговой электрической сварки, автоматизированное управление дуговыми установками. 3.4 Физические и энергетические основы электролиза, электролизные промышленные установки. способы обработки металлов: электрохимические, электрофизические, ультразвуковые, магнитные и магнитоимпульсные.	5.0
		3.5 Устройства для получения низкотемпературной плазмы, область их применения. Плазменные промышленные установки. Установки электронно-лучевого нагрева. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Электронно-ионные технологии, электростатические промышленные установки.
4	Светотехника и источники света	4.1 Излучение оптической области спектра. Оптические и светотехнические характеристики материалов. Излучение тепловое, люминесцентное и вынужденное. Интегральные характеристики светового поля и световой вектор. Свет и световые расчеты. 4.2 Основные законы геометрической оптики, метрологические основы фотометрии, методы фотометрии, приемники излучения и оптические системы фотометрических устройств. Источники излучения: газоразрядные, тепловые, импульсные, лазерные. 4.3 Световые приборы. Теория элементарных отображений. Тепловой расчет световых приборов. Кривые силы света осветительных приборов. 4.4 Пускорегулирующие аппараты. Характеристики газоразрядных ламп как элементов электрической цепи. Схемы зажигания и стабилизации работы газоразрядных ламп. Схемы питания и конструктивное выполнения осветительных сетей. Эксплуатация осветительных установок. 4.5 Светотехнические установки. Нормирование осветительных установок, качество освещения. Основные положения светотехнического расчета. 4.6 Освещение производственных помещений промышленных зданий. Освещение общественных зданий, наружное освещение городов, и мест производства работ вне зданий. Освещение зрелищных и спортивных сооружений. 4.7 Светосигнальное оборудование аэродромов для обеспечения посадки, руления и взлета летательных аппаратов во всепогодных условиях.	5.0
5	Электропривод и автоматизация технологических комплексов	5.1 Функции электропривода и требования к нему. Роль АЭП в промышленном производстве, структурная схема и классификация электроприводов. 5.2 Моменты и силы, действующие в электроприводе. Характеристики производственных механизмов и двигателей в электроприводе. Обобщенные расчетные схемы механической части электропривода. Уравнение движения электропривода, статические и динамические свойства электромеханических систем. 5.3 Регулирование координат электропривода, основные технико-экономические показатели регулируемого АЭП. Способы регулирования двигателей постоянного и переменного тока, выбор системы электропривода для производственных механизмов. Релейно-контакторные схемы управления приводами. Замкнутые линейные и нелинейные системы автоматизированного и автоматического управления электромеханическими системами. 5.4 Энергетика электромеханических систем, потери энергии и потребление реактивной мощности, способы снижения потерь. Режимы работы электропривода, выбор мощности двигателей для длительного, кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы. 5.5 Современные системы АЭП и перспективы их развития. Силовые преобразовательные устройства управления машинами постоянного и переменного тока. Электронное и компьютерное управление электроприводами. 5.6 Электрический транспорт. Городской, промышленный электрический транспорт, метрополитен.	5.0
	Итого:		30,0

Таблица 6

3.2 Практические занятия

№	Наименование темы	План и содержание лекций	Объем час
1	2	3	4
1	Введение в электромеханику и электромеханотронику. Обобщенный электромеханический преобразователь. Устройство и принципы построения электромеханотронных систем.	1.1 Электромеханические свойства и область применения электрических машин постоянного и переменного тока.	2,0
2	Электроизоляционная и кабельная техника	2.1 Выбор сечений проводов и кабелей по условию нагревания, проверка по допустимой потере напряжения, экономической плотности тока, термической и динамической устойчивости.	2,0
3	Электротехнологические установки и системы	3.1 Расчет проволочного нагревателя трехфазной однозонной печи сопротивления (ПС) косвенного действия. 3.2 Электрооборудование электротермических установок: - дуговые сталеплавильные печи (ДСП); - дуговые вакуумные печи (ДВП); - плазменные дуговые печи (ПДП); - электронно-лучевые плавильные установки (ЭППУ); - индукционные плавильные печи (ИПП).	2,0 2,0
4	Светотехника и источники света	4.1 Новые энергосберегающие технологии в светотехнике. 4.2 Методика расчета надежности систем электроснабжения.	2,0 2,0
5	Электропривод и автоматизация технологических комплексов.	5.1 Выбор мощности двигателя при различных режимах его работы: - длительный режим с неизменной нагрузкой; - длительный режим с переменной нагрузкой; - кратковременный режим.	3,0
	Итого:		15,0

3.3 Самостоятельная работа студентов

Одной из основных целей кредитной системы обучения является обеспечение более высокого качественного уровня самостоятельной работы студентов. Что, в свою очередь, требует повышения качества учебно-методического обеспечения дисциплины.

Самостоятельная работа студентов, проводимая под руководством преподавателя (СРСП) составляет 50% всей работы.

Общее количество часов самостоятельной работы студентов составляет 150 часов в семестре (15 недель), из них СРСП-75 часов.

В таблице 8 приведены планы - содержание самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (в аудиторное и внеаудиторное время) и самостоятельной работы студентов без преподавателя (СРС).

Таблица 7

Планы СРСП и СРС

№ нед	Задание	Объем час
1	2	3
1.	Краткая характеристика объектов изучения дисциплины с позиций основных процессов и технологий преобразования электрической энергии.	2,0
2.	Электромеханика - электрические машины как основа электроэнергетики, область применения электрических машин постоянного и переменного тока	2,0
3.	Обобщенный электромеханический преобразователь, свойства двигателей постоянного и переменного тока.	2,0
4.	Мехатроника, как система, состоящая из электромеханических, электронных и компьютерных компонентов.	2,0
5.	Электроизоляционная и кабельная техника	2,0
6.	Электротехнологические установки и системы. Теплотехнические материалы.	2,0
7.	Электротермические установки сопротивления.	2,0
8.	Индукционные и дуговые сталеплавильные печи.	2,0
9.	Основы электролиза. Установки электро-физикохимических методов размерной обработки деталей с заданными формами	2,0
10.	Устройства для получения низкотемпературной плазмы. Установки электронно - лучевого нагрева, оптические квантовые генераторы (лазеры).	2,0
11.	Светотехника и источники света. Излучение оптической области спектра.	2,0
12.	Метрологические основы и методы фотометрии, источники излучения.	2,0
13.	Световые приборы, пускорегулирующие аппараты, нормирование осветительных установок.	2,0
14.	Структурная схема и классификация электроприводов.	2,0
15.	Современные системы автоматизированного электропривода.	2,0

Планы СРС

№ нед	Задание	Объем час
1	2	3
1.	Электрические машины – основа электроэнергетики.	4,0
2.	Механические и скоростные характеристики электродвигателей.	4,0
3.	Характеристики асинхронных и синхронных двигателей.	4,0
4.	Структура, классификация и системы управления мехатронными системами	4,0
5.	Нагрузки, действующие на электрическую изоляцию.	4,0
6.	Основы превращения электрической энергии в тепловую.	4,0
7.	Принципы действия электронагревательных печей и установок.	4,0
8.	Электротехническое оборудование печей и установок.	4,0
9.	Автоматическое регулирование температуры в печах и установках.	4,0
10.	Плазматроны.	4,0
11.	Электрическое освещение.	4,0
12.	Светосигнальное оборудование аэродромов.	4,0
13.	Электроприводы по системе: тиристорный преобразователь- двигатель (ТП-Д)	4,0
14.	Кинематическая схема электропривода.	4,0
15.	Электрический транспорт.	4,0

Таблица 8

График проведения занятий

№	Дата	Время	Наименование тем
1	2	3	4
			ЛЕКЦИИ
1			Введение. Объекты изучения дисциплины. Электрические машины - основа электроэнергетики, преобразование энергии. Обобщенный электромеханический преобразователь. Свойства двигателей постоянного и переменного тока.
2			Устройство и принципы построения электромеханотронных систем, виды систем и области их применения. Управление процессами электромеханического преобразования энергии.
3			Электрическая изоляция в производстве электротехнических изделий и конструкций. Диэлектрики и управляемые диэлектрики, их классификация. Классификация нагрузок, действующих на изоляцию: электрических, температурных, механических и прочих.
4			Высоковольтные изоляционные конструкции. Классификация высоковольтных изоляторов, изоляции электрических машин, трансформаторов, конденсаторов. Требования к изоляционным материалам.
5			Кабельные изделия как средство передачи электромагнитной энергии. Классификация кабелей по составу конструктивных элементов, по материалам изоляции, назначению и области применения. Электрическое, тепловое и магнитное поле в кабелях. Материалы используемые в кабелях.
6			Основы теории теплопередачи в электротермических установках. Теплотехнические материалы. Физико-технические основы и классификация электротермических установок сопротивления. Основные типы, конструкции, расчет нагревательных элементов. Регулирование температуры в электротермических установках
7			Физические основы индукционного нагрева, классификация индукционных установок. Источники питания, системы автоматического управления. Физические основы высокочастотного нагрева диэлектриков, принципы построения схем и установок диэлектрического нагрева.
8			Основы теории и свойства электродугового разряда, устойчивость и регулирования параметров электрической дуги. Классификация дуговых печей, основное электрооборудование, рабочие режимы и характеристики дуговых печей. Установки дуговой электрической сварки, автоматизированное управления дуговыми установками.
9			Физические и энергетические основы электролиза, электролизные промышленные установки. Способы обработки металлов: электрохимические, электрофизические, ультразвуковые, магнитные и магнитоимпульсные.
10			Устройства для получения низкотемпературной плазмы, область их применения. Плазменные промышленные установки. Установки электронно-лучевого нагрева. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Электронно-ионные технологии. Электростатические промышленные установки.
11			Излучение оптической области спектра. Оптические и светотехнические характеристики материалов. Излучение тепловое, люминесцентное и вынужденное. Интегральные характеристики светового поля и световой вектор. Свет и световые расчеты.
12			Основные законы геометрической оптики, метрологические основы фотометрии, методы фотометрии, приемники излучения и оптические системы фотометрических устройств. Источники излучения: газоразрядные, тепловые, импульсные, лазерные.
13			Световые приборы. Теория элементарных отображений. Тепловой расчет световых приборов. Кривые силы света осветительных приборов.
14			Пускорегулирующие аппараты. Характеристики газоразрядных ламп как элементов электрической цепи. Схемы зажигания и стабилизации работы газоразрядных ламп. Схемы питания и конструктивное выполнение осветительных установок.
15			Светотехнические установки. Нормирование осветительных установок, качество освещения. Основные положения светотехнического расчета.
16			Освещение производственных помещений промышленных зданий. Освещение общественных зданий, наружное освещение городов, и мест производства работ вне зданий. Освещение зрелищных и спортивных сооружений.
17			Светосигнальное оборудования аэродромов для обеспечения посадки, руления и взлета летательных аппаратов во всепогодных условиях.
18			Функции электропривода и требования к нему. Роль АЭП в промышленном производстве, структурная схема и классификация электроприводов.
19			Моменты и силы, действующие в электроприводе. Характеристики производственных механизмов и двигателей в электроприводе. Обобщенные расчетные схемы механической части электропривода. Уравнение движения электропривода, статические и динамические свойства электромеханических систем.
20			Регулирование координат электропривода, основные технико-экономические показатели регулируемого АЭП. Способы регулирования двигателей постоянного и переменного тока, выбор системы электропривода для производственных механизмов. Релейно-контакторные схемы управления приводами. Замкнутые линейные и нелинейные системы автоматизированного и автоматического управления электромеханическими системами.
21			Энергетика электромеханических систем, потери энергии и потребление реактивной мощности, способы снижения потерь. Режимы работы электропривода, выбор мощности двигателей для длительного, кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы.
22			Современные системы АЭП и перспективы их развития. Силовые преобразовательные устройства управления машинами постоянного и переменного тока. Электронное и компьютерное управление электроприводами.
23			Электрический транспорт. Городской, промышленный электрический транспорт, метрополитен.
			ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
1			Электромеханические свойства и область применения электрических машин постоянного и переменного тока.
2			Выбор сечений проводов и кабелей по условию нагревания, проверка по допустимой потере напряжения, экономической плотности тока, термической и динамической устойчивости.
3			Расчет проволочного нагревателя трехфазной однозонной печи сопротивления (ПС) косвенного действия.
4			Электрооборудование электротермических установок: - дуговые сталеплавильные печи (ДСП); - дуговые вакуумные печи (ДВП); - плазменные дуговые печи (ПДП); - электронно-лучевые плавильные установки (ЭППУ); - индукционные плавильные печи (ИПП).
5			Новые энергосберегающие технологии в светотехнике.
6			Методика расчета надежности систем электроснабжения.
7			Выбор мощности двигателя при различных режимах его работы: - длительный режим с неизменной нагрузкой; - длительный режим с переменной нагрузкой; - кратковременный режим.
8			Выбор мощности двигателя при длительном режиме работы с переменной нагрузкой
			ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
1			Исследование двигателя постоянного тока независимого возбуждения.
2			Исследование диэлектрических материалов на автоматизированном лабораторном стенде.
3			Техника чтения силовых систем электроснабжения основного оборудования электротехнологических установок.
4			Определение основных рабочих характеристик люминесцентной лампы
5			Изучение светотехнических установок различного назначения. Схемы, аппаратура.
6			Исследование асинхронного двигателя к КЗ ротором.
7			Исследование АЭП по системе ТП-Д на лабораторной установке.
8			Исследование АЭП по системе ТП-Д на лабораторной установке (1 час)

4 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4.1 Список основной литературы

1. Копылов машины. М.: Высшая школа, Логос, 2000.

2. Проектирование электрических машин. /Под общей редакцией -М.: Энергия, 2002.

3. , , Тареев материалы.-Л.: Энергоатомиздат, 1991.

4. , Ларина кабели и высоковольтные кабельные линии.-М.: Энергия, 1986.

5. , Шепель установки.-М.: ВШ, 1988.

6. Автоматическое управление электротермическими установками./ Под ред. .-М.: Энергоатомиздат, 1990.

7. Мешков светотехники. Ч.1., М.: Энергия, 1979.

8. Справочная книга по светотехнике./Под ред. .-М.: Энергоатомиздат, 1995.

9. Ильинский электропривода.-М.: Изд. МЭИ, 2003.

10. Гуторов светотехники и источники света. –М.: Энергоатомиздат, 1983.

4.2 Список дополнительной литературы

1. Брагин и тепловой расчет кабеля.-М.: Госэнергоиздат, 1990.

2. Электротермическое оборудование. Справочник/Под ред. .-М.: Энергоиздат, 1981.

3. Фотиев и электрооборудование металлургических цехов.-М.: Металлургия, 1990.

4. , Моржин печи.-М.: Металлургия, 1975.

5. , Марков печи.-М.: Металлургия, 1977.

6. Автоматическое управление металлургическими процессами.-М.: Металлургия, 1989.

7. Гуторов задач по основам светотехники.-М.: Энергия, 1988.

8. и др. Электросветосигнальное оборудование аэродромов.-М.: Транспорт, 1988.

9. , , Ильяшенко и электропривод промышленных установок. - М. ВШ, 1979.

10. , , Журкин и светоизмерения. – М.: Машиностроения, 1980.

5 СОДЕРЖАНИЕ

Цели и задачи дисциплины…………………………………………………………………3 Система оценки знаний……………………………………………………………………..3 Содержание дисциплины…………………………………………………………………...4 Список литературы………………………………………………………………………...14