Рабочая программа учебной дисциплины «Теория и расчёт устройств электрического транспорта» ООП – Направление 140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии (стр. 2 )

Уровень требований соответствует Стандарту.

2.7.Объем в часах

Курс изучается во 2 и 3 семестрах учебного плана и содержит:

Лекций - 30 часов, практических занятий – 20 час., лабораторных работ – 10 час., самостоятельную работу студентов – 140 часов.

Цели учебной дисциплины

После изучения дисциплины студент будет

иметь представление:
1	о перспективах и путях развития электрического транспорта
2	о тенденциях в совершенствовании электрического и механического оборудования подвижного состава
3	о направлениях в схемотехнических решениях тяговых электрических цепей подвижного состава
4	о возможностях применения различных видов тяговых приводов с импульсным регулированием и перспективах их развития в будущем
знать
1	конструктивное исполнение подвижного состава
2	методы расчета элементов механического и электрического оборудования подвижного состава
3	принципы проектирования и разработки электрических схем подвижного состава электрического транспорта с импульсными системами управления
уметь
1	обосновать выбор принятого схемного решения тяговых электрических цепей и цепей управления подвижным составом
2	рассчитывать параметры элементной базы электрооборудования подвижного состава
3	модернизировать электрические цепи подвижного состава при переходе от резисторно-контакторного способа управления подвижным составом к бесконтактному способу
4	применять типовые решения по реализации алгоритмов управления транспортными средствами
иметь опыт
1	синтеза принципиальных электрических схем силовых цепей и цепей управления подвижного состава различных видов транспорта
2	описания принципа работы электрических цепей подвижного состава в режимах тяги и торможения по предоставленным принципиальным схемам
3	расчета и выбора элементов электрического оборудования для сильноточных и слаботочных цепей подвижного состава

4. Содержание и структура учебной дисциплины

Тематика лекционного курса

2 семестр
Блок, модуль, раздел, тема	Часы	Ссылки на цели*
Модуль1. Задачи курса, общая характеристика устройств электрического транспорта Раздел 1. Задачи курса, объем и методика изучения, история развития устройств электрического транспорта. Назначение, структура и основные элементы устройств электрического транспорта, особенности условий их работы, классификация.	1
Модуль 2. Механическая часть электроподвижного состава. Раздел 1. Основные элементы механического оборудования подвижного состава (ПС) электрического транспорта (ЭТ), особенности его эксплуатации. Требования, предъявляемые к механическому оборудованию. Этапы разработки и создания ПС ЭТ. Раздел 2. Основные виды и методы расчетов элементов механического оборудования: расчет на прочность, усталость, работоспособность и др. Материалы, применяемые в транспортном машиностроении, краткая характеристика их свойств. ГОСТы на материалы.	1
Модуль 3. Кузова ПС и их оборудование. Раздел 1. Классификация кузовов, основные требования, предъявляемые к их конструкции. Конструктивное исполнение кузовов ПС ЭТ. Оборудование кузовов. Методы расчета кузовов на прочность и устойчивость. Рамы кузовов. Определение нагрузок, действующих на элементы рамы и расчет рамы методом отдельных балок. Тяговые сцепные устройства и сочленения кузовов. Пневмооборудование ПС ЭТ: Классификация и требования, предъявляемые к нему.	1
Модуль 4. Ходовые части ПС ЭТ. Раздел 1. Общая характеристика ходовых частей, требования, предъявляемые к их конструкции. Типовые схемы подвешивания тележечных и бестележечных ходовых частей: рычажные, упруго-направляющие, с фрикционными и поводковыми направляющими, жесткого типа. Схемы центрального подвешивания. Раздел 2. Основные типы ходовых и направляющих колес и связей между ними. Классификация мостовых конструкций ходовых частей. Конструктивное исполнение ведущих и управляемых мостов безрельсового ПС. Расчетные режимы и нагрузки, действующие на управляемые мосты. Расчет управляемых мостов ПС с пневматическими шинами. Расчетные режимы и нагрузки, действующие на ведущие мосты. Расчет ведущих мостов безрельсового ПС. Раздел 3. Системы упругого подвешивания ПС ЭТ, назначение, основные характеристики. Регулируемое упругое подвешивание. Основы инженерного расчета упругого подвешивания ПС. Элементы упругого подвешивания. Основные характеристики упругих элементов. Классификация упругих элементов. Особенности конструктивного исполнения, характеристики и расчет стальных листовых упругих элементов (рессор), стальных витых упругих элементов (пружин), пневматических упругих элементов, резиновых и комбинированных упругих элементов с применением резины, торсионных упругих элементов.	2
Модуль 5. Тяговая механическая передача. Раздел 1. Назначение, классификация и требования, предъявляемые к тяговому электроприводу современного ЭПС. Основные типы и схемы электропривода – индивидуального, группового, дифференциального. Элементы механической части тягового электрического привода. Расчетные нагрузки тяговых передач и методы их определения. Тяговый привод вагонов трамвая и метрополитена при рамно-осевой и независимой подвесках двигателя. Реакция привода. Расчетные схемы и методика расчета. Раздел 2. Редукторы тяговых передач. Назначение, общая характеристика и требования, предъявляемые к редукторам. Конструктивное исполнение редукторов ПС безрельсового и рельсового транспорта. Особенности расчета редукторов тяговых передач при продольной и поперечной установке тягового двигателя. Раздел 3. Карданная передача, назначение, классификация и требования, предъявляемые к конструкции карданных передач. Жесткие и упругие карданы. Кинематика и расчет карданной передачи. Раздел 4. Дифференциал и полуоси. Назначение и принцип действия дифференциала. Полуоси и их расчет. Раздел 5. Гасители колебаний ПС. Конструктивное исполнение, особенности и принцип действия гасителей рычажного и телескопического типов.	2
Модуль 6. Механизмы управления движением ПС ЭТ. Раздел 1. Общая характеристика систем направления ПС – рельсовая колея, стрелочные переводы безрельсовых и монорельсовых дорог, рулевое управление безрельсовым ПC. Установка колес, углы развала и схождения. Продольный и поперечный углы наклона шкворня. Раздел 2. Кинематическая схема механизма рулевого управления. Передаточные числа рулевого управления. Расчет элементов рулевого управления. Конструктивное исполнение механизмов поворота шарнирно-сочлененного ПС. Специальные путевые устройства для направления ПС. Раздел 3. Тормозные системы. Требования к тормозным системам. Оценка эффективности торможения и распределения тормозных сил по колесам. Тормозные механизмы – колесно-колодочный, барабанный, дисковый, износ и нагрев тормозных механизмов. Приводы механических тормозов – ручной, пневматический, электромагнитный и пружинный.	1
Модуль 7. Кинето-динамика подвижного состава рельсового и безрельсового транспорта. Раздел 1. Общая характеристика динамической системы «ПС-путь». Динамические характеристики ПС и ж.-д. пути. Особенности устройства пути на кривых участках. Положение тележки ПС в рельсовой колее кривой. Взаимодействие тележки ПС и пути при ее извилистом движении в кривой с различными поверхностями бандажей. Явление крипа. Система дифференциальных уравнений движения колесной пары и тележки с учетом скольжения колес по рельсам. Устойчивость ПС против опрокидывания при движении в кривых. Устойчивость колес против схода с рельсов. Раздел 2. Показатели устойчивости ПС безрельсового транспорта. Занос переднего и заднего мостов. Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на поперечную устойчивость ПС. Продольная устойчивость. Раздел 3. Управляемость ПС. Критическая скорость по условиям управляемости. Увод колеса и поворачиваемость ПС. Соотношение углов поворота колес управляемого моста. Колебания и стабилизация управляемых колес.	1
3 семестр
Модуль 8. Электрические аппараты подвижного состава. Раздел 1. Классификация и требования, предъявляемые к тяговым электрическим аппаратам. Контактные коммутационные электрические аппараты с индивидуальным и групповым приводом: контакторы, автоматические выключатели, реле, реверсоры, отключатели моторов, контроллеры, токоприемники – назначение, характеристики, кинематические схемы, конструктивное исполнение. Раздел 2. Бесконтактные электрические аппараты: резисторы, дроссели, конденсаторы, индуктивные шунты, трансформаторы, полупроводниковые ключи и преобразователи – назначение, характеристики, конструктивное исполнение.	2 1 1
Модуль 9. Резисторно-контакторное управление тяговыми электродвигателями. Раздел 1. Определение величины мощности тягового электродвигателя транспортного средства. Способы управления скоростью тягового двигателя постоянного и переменного  тока: регулированием уровня напряжения источника питания, изменением величины сопротивления цепи электродвигателя, регулированием поля машины и частоты питающего напряжения. Раздел 2. Способы ослабления поля тягового двигателя. Определение степени ослабления поля и количества промежуточных позиций при ступенчатом его регулировании.	2 1 1
Модуль 10. Управление тяговыми электродвигателями при питании от полупроводниковых преобразователей. Раздел 1. Принципы импульсного управления потреблением и возвратом электрической энергии электродвигателем постоянного тока. Условия использования импульсного управления в электрических цепях, содержащих электрические машины. Влияние параметров цепи электродвигателя на пульсацию напряжения на нем и протекающего по нему тока. Раздел 2. Выбор схемы подключения тягового электродвигателя к источнику питания в режиме пуска. Схема подключения электрических машин в многодвигательном подвижном составе. Пуск тягового электродвигателя постоянного тока с импульсным регулятором: принципиальные электрические схемы одно - и многодвигательного подвижного состава, пусковые диаграммы. Расчет параметров и выбор аппаратов электрических цепей. Рекуперативное и реостатное торможение тягового электродвигателя постоянного тока с импульсным регулятором: принципиальные электрические схемы одно - и многодвигательного подвижного состава, тормозные диаграммы. Расчет параметров и выбор элементов электрических цепей. Раздел 3. Пуск тягового электродвигателя переменного тока с автономным инвертором тока и напряжения: принципиальные электрические схемы, пусковые диаграммы. Расчет параметров и выбор элементов электрических цепей. Торможение тягового электродвигателя переменного тока: принципиальные электрические схемы одно - и многодвигательного подвижного состава, тормозные диаграммы. Расчет параметров и выбор аппаратов электрических цепей.	7 2 3 2
Модуль 11. Системы управления электроподвижным составом. Раздел 1. Классификация систем управления. Принципы автоматизации процессов пуска, выбега и торможения электроподвижного состава. Схемы и устройства управления тяговыми электродвигателями с различными способами возбуждения. Раздел 2. Структурные схемы систем управления полупроводниковыми преобразователями тяговых электрических двигателей постоянного и переменного тока. Сочетание схем управления подвижным составом со схемами управления преобразователями.	5 2 3
Модуль 12. Вспомогательное электрооборудование подвижного состава. Раздел 1. Состав и назначение вспомогательного оборудования. Принципиальные схемы питания вспомогательного оборудования и управления им.  Сочетание схем управления подвижным составом со схемами управления вспомогательным оборудованием.	1 1
Модуль 13. Защита электрического оборудования. Раздел 1. Назначение, классификация методов и средств защиты электрооборудования и электрических цепей подвижного состава. Приборы, устройства и схемные решения средств защиты тяговых электрических двигателей и полупроводниковых регуляторов электрической энергии.	1 1
Модуль 14. Принципы проектирования  электрической части подвижного состава. Раздел 1. Алгоритм проектирования электрической части: определение мощности тяговых двигателей и их технических характеристик, выбор принципа регулирования подводимой к двигателю энергии, разработка принципиальной электрической схемы сильноточных цепей подвижного состава для режима пуска и торможения, разработка схемного решения регулятора и расчет параметров его элементов, построение пусковых и тормозных диаграмм, разработка принципиальной электрической схемы цепей вспомогательного оборудования подвижного состава, разработка системы управления электроподвижным составом, разработка структурной схемы управления полупроводниковыми преобразователями.	2 2