Программа учебной дисциплины «Проектирование систем электропривода»
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
___________________ Руководитель ООП по направлению 140404 зав. каф. ЭЭЭ проф. | _______________________ Зав. кафедрой ЭЭЭ проф. |
ПРОГРАММА учебной дисциплинЫ
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»
Направление подготовки: 140404 Электроэнергетика и электротехника
Профиль подготовки: Электропривод и автоматика
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: доцент каф. ЭЭЭ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1 Цели и задачи дисциплины:
Целью изучения дисциплины является приобретение студентами основных навыков работы с конструкторской документацией, содержанием и методами расчетов, выполняемых в процессе разработки электропривода и, в частности. изучение современных методов синтеза систем управления электроприводами, используемых в горной промышленности.
Основная задача дисциплины заключается в получении студентами общего представления о процессе проектирования систем электроприводов для сложных электромеханических комплексов горного производства также в приобретение студентами знаний, необходимых для решения проектных и конструкторских задач в указанной технической области.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 учебного плана подготовки бакалавров по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника».
Изучение дисциплины базируется на полученных ранее знаниях по основным физическим явлениям и законам механики, физики, теплотехники и их математическому описанию, теоретическим основам электротехники, основным понятиям и законам электромагнитного поля и теории электрических и магнитных цепей, основам теории систем автоматического управления, а также теории электрических машин и теории электропривода.
Предшествующими данной дисциплине являются следующие дисциплины: «Электрические машины», «Силовая электроника», «Электрический привод», «Теория электропривода».
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способность к восприятию информации, ее анализу и обобщению;
-способность и готовность владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использования компьютера как средство работы с информацией;
- готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе;
- готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции;
- способность демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовности использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
-способность использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики, в своей предметной области;
- готовность и способности анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований;
-способность формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета с его публикацией;
- способность выполнять экспериментальные исследования по заданной методике, обрабатывать результаты экспериментов;
- способность понимать существо задач анализа и синтеза объектов в технической среде;
- способность разрабатывать простые конструкции электротехнических объектов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
-состав и требования, предъявляемые к конструкторской документации на различных этапах проектирования систем электропривода;
-основные положения теории электрических машин и теории электропривода.
-схемотехнические решения электроприводов различного назначения и математическое описание электромеханических процессов, протекающих в них;
Уметь:
-производить анализ технических требований, предъявляемых к проектируемому электроприводу, и на основании проведенного анализа принимать рациональные схемотехнические решения по его созданию;
- применять инженерные методы расчета и выбора элементов, входящих в состав разрабатываемого электропривода;
-осуществлять синтез системы управления электропривода и производить расчет корректирующих элементов, обеспечивающих требуемые динамические характеристики.
-производить разработку электрических схем (функциональная схема, принципиальная схема, схема внешних подключений) проектируемого электропривода;
Владеть:
- современными методами расчета, используемыми в процессе проектирования систем электроприводов;
-компьютерными технологиями, позволяющими производить исследование электромеханических процессов, протекающих в электроприводах;
-навыками обработки и анализа результатов эксперимента.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет _5_ зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
Аудиторные занятия (всего) | 122 | 7 | 8 | ||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 70 | 7 | 8 | ||
Практические занятия (ПЗ) | |||||
Семинары (С) | |||||
Лабораторные работы (ЛР) | 52 | 7 | 8 | ||
Самостоятельная работа (всего) | 58 | 8 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Курсовой проект (работа) | 58 | 6 | |||
Расчетно-графические работы | |||||
Реферат | |||||
Другие виды самостоятельной работы | |||||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Зач. | Экз. | |||
Общая трудоемкость 180 час 5 зач. ед. | |||||
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Опытно-конструкторская работа | Понятие «Опытно-конструкторская работа (ОКР)». Этапы выполнения ОКР. |
2. | Конструкторская документация, выпускаемая на различных этапах ОКР | Состав конструкторской документации, выпускаемой на этапах технического проектирования, рабочего проектирования, этапе изготовления опытного образца, а также на этапах проведения предварительных и межведомственных испытаниях. Требования, предъявляемые к разрабатываемой конструкторской документации. |
…3.. | Виды электрических схем электропривода. Требования к их оформлению | Основные виды электрических схем. Правила оформления функциональной, структурной, принципиальной электрических схем, схем внешних подключений. Условные графические обозначения, используемые при разработке электрических схем. Правила оформления текстовых документов. |
4 | Расчет механической части электропривода | Построение схемы механической части электропривода. Расчет статических моментов нагрузки и момента инерции производственной машины. Приведение их к валу двигателя. Расчет и построение нагрузочной диаграммы. Расчет требуемой мощности исполнительного двигателя и выбор его по мощности, частоте вращения, роду тока, величине напряжения, конструктивному исполнению. Выбор оптимального передаточного числа редуктора. |
Продолжение таблицы
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
5 | Расчет и выбор электрооборудования силовой части электропривода. Разработка принципиальной схемы | Анализ возможных способов построения электропривода. Выбор способа регулирования частоты вращения исполнительного двигателя. Разработка функциональной схемы электропривода, как замкнутой системы автоматического регулирования. Формирование технических требований, предъявляемых к электрооборудованию, входящему в состав силовой части электропривода (статическому преобразователю, коммутационно-защитной аппаратуре). Расчет и выбор типов электрооборудования по мощности, току, напряжению и конструктивному исполнению. Разработка функциональной схемы электропривода и перечня элементов. |
6 | Синтез системы управления электроприводом. Расчет и исследование динамических процессов, протекающих в электроприводе | Математическое описание электромеханических процессов, протекающих в элементах электропривода. Определение передаточных функций звеньев, образующих электропривод. Составление структурной схемы электропривода. Порядок расчета регуляторов, обеспечивающих динамические свойства, предъявляемые к разрабатываемому электроприводу. Построение компьютерной модели разрабатываемого электропривода. Проведение исследование динамических свойств электропривода на компьютерных моделях |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
Дисциплина является завершающей в учебном цикле, поэтому связи с обеспечиваемыми дисциплинами не имеет.
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Опытно-конструкторская работа | 6 | 6 | ||||
2. | Конструкторская документация, выпускаемая на различных этапах ОКР | 12 | 12 | ||||
3 | Виды электрических схем электропривода. Требования к их оформлению | 4 | 4 |
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
4 | Расчет механической части электропривода | 18 | 16 | 34 | |||
5 | Расчет и выбор электрооборудования силовой части электропривода. Разработка принципиальной схемы. | 14 | 14 | ||||
6 | Синтез системы управления электроприводом. Расчет и исследование динамических процессов, протекающих в электроприводе | 16 | 36 | 52 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 4 | 1 Исследование динамических процессов, протекающих в одномассовых механических частях. 2 Исследование влияния величины коэффициента упругости на характер протекания динамических процессов. 3 Исследование тепловых режимов, протекающих в исполнительном двигателе, работающего в режимах S1, S2 и S3/ | 4 4 8 |
2. | 6 | 1 Исследование электромеханических процессов, протекающих в электроприводе постоянного тока по схеме ТП-Д с обратной связью по скорости. 2 Исследование электромеханических процессов, протекающих в электроприводе постоянного тока по схеме ТП-Д с обратной связью по напряжению. 3 Исследование электромеханических процессов, протекающих в электроприводе по схеме АВК. 4 Исследование электромеханических процессов, протекающих в электроприводе с машиной двойного питания. 5 Исследование электромеханических процессов, протекающих в частотно –регулируемом электроприводе с скалярным управлением. 6 Исследование электромеханических процессов, протекающих в частотно –регулируемом электроприводе с векторным управлением. 7 Исследование электромеханических процессов, протекающих в частотно –регулируемом электроприводе с скалярным управлением. 8 Исследование электромеханических процессов, протекающих в частотно-регулируемом электроприводе с прямым управлением момента. 9 Исследование электромеханических процессов, протекающих в электроприводе на основе многоскоростного асинхронного двигателя. | 4 4 4 4 4 4 4 4 9 |
7. Практические занятия (семинары)
Проведение практических занятий по настоящей дисциплине не предусматривается
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Разработка автоматизированных электроприводов для производственных машин, эксплуатируемых в составе технологического оборудования предприятий горной отрасли (конвейеры, экскаваторы, подъемные машины, дробилки, насосы, шаровые мельницы, буровые станки и пр.)
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература 1 A., Сабинин электропривода. СПб. «Энергоиздат», 2000 -496 с.
2 Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов-М: Издательский центр «Академия», 2004-576 с.
3 Усынин управления электроприводами –Челябинск, Изд-во «ЮУрГУ», 2001-358 с.
4 , Рудаков и перспективное алгоритмтческое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов. Изд. Санкт - Петербургской Электротехнической компании. 2004.
б) дополнительная литература 1 , , Дартау электроприводы с векторным управлением. Л.:Энергоатомиздат, 1987.
2 Ключев электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985.
в) программное обеспечение
Пакет прикладных программ «MATLAB-SIMULING» версия не ниже 6.5
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
При изучении студентами настоящего курса предполагается использовать учебный компьютерный класс, оборудованный персональными компьютерами, на которых установлены пакеты прикладных программ «MATLAB-SIMULING», позволяющие проводить компьютерные исследования, электромеханических процессов, протекающих в статических и динамических режимах работы электроприводов.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Образовательные технологии
Лабораторные занятия проводятся в специализированной лаборатории кафедры электротехники и электромеханики университета, а также в компьютерном классе. На компьютерах должно быть установлено программное обеспечение, необходимое для изучения соответствующих частей дисциплины.
Самостоятельная работа
Приводится по рекомендациям преподавателей при этом. особо акцентируется внимание на необходимость самостоятельного изучения вопросов, которые не изучаются при проведении аудиторных занятий, но имеющих отношение к дидактическим единицам, знание которых необходимо при сдаче экзамена. При этом даются ссылки на материалы, которые могут помочь студенту при самостоятельной работе (сайты, электронные программы и т. п.)
Разработчик:
СПГГИ (ТУ) кафедра ЭЭЭ доцент
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Заведующий кафедрой ЭЭЭ профессор
