Рабочая программа учебной дисциплины Основы электрического транспорта (Ч.1 Теория электрической тяги) (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет мехатроники и автоматизации

Кафедра электротехнических комплексов

«УТВЕРЖДАЮ» Декан заочного факультета _____________ « » 2009г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

(Ч.1 Теория электрической тяги)

ООП 140606 «Электрический транспорт».

Уровень подготовки: инженер

Факультет заочный

Курс − 4; семестры − 7,8

Лекции − 68 час.

Лабораторные работы − 34 час.

Практические работы − 34 час.

Курсовая работа − 7 семестр

Курсовой проект − 8 семестр

Самостоятельная работа − 89 час.

Экзамен − 7 семестр

Зачет – 8 семестр

Всего часов по учебному плану – 225 час.

Новосибирск

2009

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению − 140600

«Электротехника, электромеханика и электротехнологии».

Регистрационный номер ГОС: N 207, утв. пр. МО РФ N686 от 02.03. 2000 г.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

«Электротехнические комплексы»

Протокол № 14 от « 14 » декабря 2009г.

Программу разработал

проф., д. т.н. ________________

Заведующий кафедрой

проф., д. т.н. ________________

Ответственный за основную

образовательную программу

профессор кафедры

электротехнических

комплексов, к. т.н., доцент ________________ ,

1  ВНЕШНИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Требования Государственного образовательного стандарта высшего образования (ГОС) по направлению подготовки дипломированного специалиста 140600 − «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».

Шифр дисциплины	Содержание учебной дисциплины	Часы
СД.01	Основы электрического транспорта: теория электрической тяги и торможения, условия перемещения движителей по пути, устойчивость движения транспортных средств и их колебания, методы математического и физического моделирования электромеханических устройств, теоретические основы высокоскоростных транспортных средств.	225

1.1 Квалификационные требования

Для решения профессиональных задач дипломированный специалист бакалавр техники и технологии должен знать и уметь решать задачи, соответствующие его квалификации, указанной в ГОС.

− методы разработки обобщённых вариантов решения проблемы,

анализа, вариантов, прогнозирование последствий;

− порядок разработки проектов технических условий, стандартов и

технических описаний;

− методы и способы проведения работ по техническому обслуживанию

систем транспортного электрооборудования;

− методы создания и анализа теоретических моделей, позволяющих

прогнозировать свойства и поведение объектов электрического

транспорта (ЭТ);

− достижения науки и техники, передовой и зарубежный опыт в области ЭТ;

− методы проведения технических расчётов и определения

экономической эффективности исследуемых объектов.

− формулировать цели и выявлять приоритеты решения задач в области ЭТ;

− использовать информационные технологии при разработке

электротехнического оборудования и систем ЭТ;

− использовать компьютерные технологии моделирования и обработки

результатов;

− выбирать оборудование для замены в процессе эксплуатации и в

процессе проектирования систем ЭТ.

2  ОСОБЕННОСТИ (ПРИНЦИПЫ) ПОСТРОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Основание для введения

Программа курса соответствует ГОС по направлению 140600.

В основу программы курса «Основы электрического транспорта» (Ч.1 Теория электрической тяги) положены следующие принципы:

·  Соответствие программы курса ГОС.

·  Практическая направленность. Программа курса разработана с ориентацией на приобретение знаний и навыков работы в будущей практической деятельности. Теоретические знания доводятся до уровня умений и навыков при выполнении курсового проекта, основу которого составляет комплексные прикладные задачи из практической области деятельности будущего специалиста. Большое внимание уделено вопросам анализа практических задач и исследованию методов их решения при выполнении лабораторных работ.

·  Направленность обучения на достижение целей. Каждый модуль курса предварён целями, сформулированными в терминах, допускающих проверку.

·  Структуризация. Курс имеет модульную структуру. Каждый модуль состоит из тем.

·  Методическая обеспеченность курса. Комплект учебно-методических материалов по курсу включает в себя рабочую программу, учебно-методические пособия по выполнению курсового проекта (КП) и лабораторных работ, варианты заданий на выполнение КП, материалы для самоконтроля, тесты для промежуточного и итогового контроля, технические характеристики типов тяговых двигателей и электроподвижного состава, различные варианты графических профилей трассы, содержание и структуру выполнения КП и лабораторных работ. Это представляет студентам возможность самостоятельной работы над курсом.

2.2 Адресат

Настоящая программа является основным документом, определяющим содержание курса для подготовки инженеров по направлению 140600 − «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» в Новосибирском государственном техническом университете.

2.3. Требования к начальной подготовке

Базовая электротехническая подготовка для изучения курса «Основы электрического транспорта» (Ч.1 Теория электрической тяги) обеспечивается дисциплинами излагаемыми в объеме Высшей школы в курсах математики, физики, информатики, теоретических основ электротехники, электрические машины, электрических и электронных аппаратов, владением основами управления и 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
9Физика	Разделы: кинематика, электричество, магнетизм, теплота	Составлять уравнения и описывать движение транспортных средств, представлять электромагнитные и тепловые процессы, протекающие в устройствах электрического транспорта
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
Физические основы электроники	Основы работы полупроводниковой техники	Проводить поиск, классификацию и выбор необходимого типа и класса прибора
Электрические и электронные аппараты	Разделы: электромагнитные реле и контакторы, полупроводниковые аппараты	Знать типы и марки современных электрических аппаратов. Уметь их классифицировать. Строить ВАХ диодов, тиристоров, транзисторов.
Информатика	Пакеты прикладных программ	Пользоваться ПК, использовать прикладные программы для расчетов и графических построений
Электрические машины	конструкцию и принципы действия различных тяговых двигателей	Составлять основные уравнения, описывающие работу ТЭД (переменного и постоянного тока).
Основы преобразования энергии в электротехнических системах	Сущность и принципы преобразования энергии в прямом и обратном направлении из механической в электрическую, механической в тепловую, и другие виды преобразований	Описывать энергетику движения поезда. Составлять уравнения энергетического баланса

3 ЦЕЛЬ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1 Общеинтеллектуальные цели

Изучение курса должно обеспечить у студентов следующих общеинтеллектуальных умений:

-  распознавание ситуации, формулирования целей исследований;

-  разработки методики решения задачи;

-  выбора из множества методов решения задачи оптимального, в смысле некоторых заданных или выбранных критериев качества;

-  представление результатов работы в удобной для восприятия форме;

-  анализа полученных результатов и прогнозирования их изменения при изменении начальных условий задачи или некоторых её параметров;

-  интерпретация полученных результатов в терминах решаемой прикладной задачи;

-  формирование гипотез о возможных причинах расхождения гипотетического и полученного результатов;

-  осуществление адекватной самооценки и самоконтроля в процессе выполнения работы;

-  планирование и организация собственной деятельности.

3.2 Предметные цели учебной дисциплины

Предметные цели изучения курса

Модуль	Знать смысл, различать и осознанно использовать следующие общие понятия	Уметь
Модуль № 1	1. Задачи электрической тяги (ЭТ), её основные элементы, классифика- ция и применение. 2. Системы тока и напряжения, при- меняемые в ЭТ. 3. Теоретические основы движения поезда. Силы, действующие на по- езд в различные периоды движения. 4. Уравнения движения поезда. Пе- рвая и вторая формы уравнений движения. 5. Силы тяги, торможения и сцепления колес с рельсами. Законы сцепления. 6. Расчетные значения и статисти- ческий анализ коэффициента сцеп- ления. 7. Сущность и классификация сил сопротивления движению. 8. Основное и дополнительное сопротивления движению, их ха- рактеристика.	1. Знать задачи стоящие перед ЭТ. Раз- личать существующие виды ЭТ и области их применения. 2. Характеризовать системы тока и на- пряжения ЭТ. 3. Различать периоды движения поезда и обосновывать силы действующие в различные периоды. 4. Знать уравнения движения поезда и практические формы этих уравнений. 5. Знать законы сцепления и их реализа- цию на практике. 6. Видеть и пояснять физический смысл коэффициента сцепления. 7. Различать основное и дополнительное сопротивления движению. Природа этих сил. Удельные формы сил сопро- тивления движению поезда.
Модуль № 2	1. Характеристики тягового режима поезда. Электромеханические хара- ктеристики ТЭД. 2. Электромеханические характери- стики ТЭД, приведенные к колесу. Тяговая характеристика поезда. 3. Характеристики действующих сил при тяговом режиме поезда. 4. Регулирование скорости поезда изменением питающего двигатель напряжения. 5. Регулирование скорости поезда изменением поля ТЭД. 6. Пересчёт характеристик ТЭД при изменении напряжения и поля ТЭД. 7. Сравнение тяговых двигателей различных систем возбуждения. 8. Пуск поезда, условия и способы пуска. Пусковые диаграммы. 9. Безреостатный пуск при импуль- сном регулировании скорости поезда.	1. Уметь рассчитывать электромеханиче- ские харктеристики ТЭД. 2. Знать отличительные особенности электромеханических характеристик поезда и уметь определять тяговую характеристику. 3. Строить характеристики действующих сил. 4. Знать способы регулирования ско- рости поезда. Уметь сравнивать различ- ные способы регулирования скорости. 5. Осуществлять пересчет характеристик при изменении магнитного потока и напряжения ТЭД. 6. Выполнять сравнение ТЭД по электри- ческой и динамической устойчивости и по распределению нагрузок. 7. Обосновывать различные способы пуска. Рассчитывать и строить пусковые диаграммы. 8. Объяснять процесс импульсного ре- гулирования скорости ТЭД, его особен- ности и преимущества.
Модуль № 3	1. Характеристики тормозного ре- жима поезда. Классификация систем торможения поезда. 2. Расчёт и построение тормозных характеристик при рекуперативном режиме ТЭД. 3. Реостатное торможение при раз- личных системах возбуждения ТЭД постоянного тока. 4. Регулирование скорости ТЭД. Построение тормозных характери- стик. 5. Импульсное регулирование при реостатном торможении. Следящее рекуперативно-реостатное тормо- жение. 6. Реверсивное и электромагнитное торможение.	1. Знать отличительные особенности систем торможения транспортных сре- дств. 2. Рассчитывать и строить характеристики режима рекуперативного торможения. 3. Рассчитывать и строить характеристи- ки реостатного торможения. Анализиро- вать электрическую и динамическую устойчивость процесса торможения. 4. Анализ и синтез процессов регули- рования скорости в режимах электри- ческого торможения. 5. Выполнять равнение различных ви- дов электрического торможения и раз- личать характеристики.

Модуль № 4	1. Значение и задачи тяговых расчётов. Основы построения кривых движения, как интегрирование уравнений движения поезда. 2. Классификация методов построения кривых движения. Расчётно-графический метод построения кривых движения. 3. Графические методы интегрирования уравнений движения поезда. 4. Сопряжение между собой кривых движения для периодов тяги, выбега и торможения. 5. Тормозные задачи поезда, решения тормозных задач. 6. Расход энергии на движение поезда. Определение расхода энергии по кривым потребления тока и мощности. 7. Аналитический расчёт расхода энергии, определение среднего поездного тока, линейной нагрузки, средней потребляемой мощности. 8. Значение снижения расхода энергии на электрическую тягу. Контроль расхода энергии на движение поезда.	1. Знать и понимать задачи тяговых расчетов и основы интегрирования уравнений движения поезда. 2. Рассчитывать и строить кривые движения поезда различными инженерными методами. Объяснять и анализировать характер получаемых расчётных зависимостей. Осуществлять сопряжение между собой кривых движения для различных периодов движения. 3. Формулировать и решать тормозные задачи поезда и понимать их физический смысл. 4. Определять расход энергии, потребляемой поездом на движение различными методами и анализировать получаемые величины поездного тока, линейной нагрузки и потребляемой мощности. 5. Уметь осуществлять контроль за расходом электроэнергии на движение поезда и вырабатывать мероприятия по сокращению расхода энергии.
Модуль № 5	1. Проверка нагревания тяговых двигателей применительно к условиям работы на линии. 2. Условия применения уравнения нагревания однородного тела к расчёту нагревания ТЭД. Определение тепловых параметров двигателя. 3. Эквивалентные величины потерь мощ-ности, теплоотдачи и теплоемкости ТЭД. 4. Определение нагрева ТЭД при повторяющихся циклах (рейсах). Упрощенные методы тепловой проверки ТЭД. 5. Выбор основных параметров электрической тяги. Технико-экономические расчёты. 6. Системы тяги с бесколлекторными тяговыми двигателями. Системы с полупроводниковыми преобразователями. Характеристики ЭПС с вентильными ТЭД. 7. Системы высокоскоростного наземного транспорта. Функциональные схемы ВСНТ, основные их параметры и рабочие характеристики. 8. Системы электромагнитного подвеса и направления. Методы выбора параметров электромагнитного подвеса. Линейный тяговый электропривод.	1. Иметь понятие об ограничении мощности ТЭД по нагреванию. Нормы допустимых перегревов. 2. Знать и обосновывать применение уравнения нагревания однородного тела к расчету тепловой проверки ТЭД. 3. Владеть инженерными методами теплового расчёта ТЭД применительно к условиям работы ЭПС на линии. 4. Иметь представление о техникоэкономических тяговых расчётах. 5. Уметь сопоставлять системы тяги с бесколлекторными ТЭД и постоянного тока. 6. Знать принципы (высокоскоростной наземный транспорт) ВСНТ. Системы электромагнитного подвеса, методы выбора основных параметров.

4 СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ