Что является характерным признаком синхронных машин
Перейти к содержимому

Что является характерным признаком синхронных машин

  • автор:

6 Машины постоянного тока

Лекция 6 Цель лекции: Ознакомление с устройством, принципом действия, режимами работы, характеристиками машины с различными системами возбуждения и видами коммутации машины постоянного тока.

6.1 Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока

Электрические машины постоянного тока используются в качестве генераторов и двигателей, но наибольшее применение имеют двигатели постоянного тока. Двигатели постоянного тока используются для привода подъемных и транспортных средств, т. к. обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами, а также возможностью получения частоты вращения более 3000 об/мин. Недостатками являются высокая стоимость, сложность в изготовлении и пониженная надежность, которые обусловлены наличием в них щеточно-коллекторного узла. Характерным признаком коллекторных машин является наличие у них коллектора – механического преобразователя переменного тока в постоянный и наоборот. Необходимость в преобразователе связана тем, что в обмотке якоря коллекторной машины должен протекать переменный ток, т. к. только в этом случае в машине происходит процесс электромеханического преобразования энергии. Коллектор состоит из соединенных с витками обмотки якоря изолированных между собой пластин, которые, вращаясь вместе с обмоткой якоря, поочередно соприкасаются с неподвижными щетками, соединенными с внешней цепью. Одна из щеток является положительной, а другая – отрицательной. В генераторе за счет коллектора и щеток переменный ток обмотки якоря преобразуется в пульсирующий ток во внешней цепи, то есть ток неизменный по направлению. Таким образом, под щеткой А всегда находится пластина коллектора, которая соединена с проводником, находящимся под северным полюсом, а под щеткой В – пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. Благодаря этому полярность щеток остается неизменной независимо от положения витка якоря. Пульсации тока ослабляются с увеличением числа витков и пластин коллектора. В соответствии с принципом обратимости электрических машин упрощенную модель машины постоянного тока можно рассмотреть в качестве двигателя. Для этого необходимо отключить нагрузку генератора подвести к щеткам машины напряжение от источника постоянного тока. В результате взаимодействия тока с магнитным полем постоянного магнита появятся электромагнитные силы, которые создадут в якоре электромагнитный момент, вращающий якорь против часовой стрелки. После поворота якоря на 180 0 электромагнитные силы не изменят своего направления, так как одновременно с переходом каждого из проводников якоря из зоны одного магнитного полюса в зону другого, в проводниках меняется направление тока. Назначение коллектора и щеток в двигателе – изменять направление тока в проводниках обмотки якоря при переходе из зоны магнитного полюса одной полярности в зону другой полярности.

6.2 Устройство коллекторной машины постоянного тока

Отдельные узлы электрические машины постоянного тока, предназначенных для работы в различных отраслях могут иметь различную конструкцию, но общая конструкция одинакова (рисунок 6.1). Неподвижная часть машины постоянного тока называется статором, а вращающаяся – якорем. Статор состоит из станины 8 и главных полюсов 6. Станина служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода, так как через нее замыкается магнитный поток машины. Станину изготавливают из стали – материала, обладающего механической прочностью и большой магнитной проницаемостью. По окружности станины расположены отверстия для крепления сердечников главных полюсов 6. Главные полюса предназначены для создания в машине магнитного поля возбуждения и состоят из сердечников 6 и полюсных катушек 7. Со стороны, обращенной к якорю, сердечник имеет полюсный наконечник, который обеспечивает необходимое распределение магнитной индукции в зазоре машины. Сердечники полюсов выполняют шихтованными из пластин листовой электротехнической стали толщиной 1-2 мм, которые не изолируют, т. к. окисная пленка на их поверхности достаточна для ослабления вихревых токов. Рисунок 6.1 – Устройство машины постоянного тока В машинах малой мощности полюсные катушки делают бескаркасными, то есть наматывают медный обмоточный провод непосредственно через изоляционную прокладку на сердечник полюса. В большинстве машин полюсную катушку делают каркасной, т. е. обмоточный провод наматывают на каркас (обычно пластмассовый), а затем надевают на сердечник. Якорь состоит из вала 1, сердечника 5 с обмоткой и коллектора 3. Сердечник якоря имеет шихтованную конструкцию и набирается из пластин электротехнической стали. Листы покрываются изоляционным лаком, собирают в пакет и запекают. Готовый сердечник напрессовывают на вал якоря. Такая конструкция якоря позволяет ослабить вихревые токи, которые возникают в якоре в результате его перемагничивания в процессе вращения в магнитном поле. На поверхности сердечника якоря имеются продольные пазы, в которые укладывается якорная обмотка. Якорную обмотку выполняют медным проводом круглого или прямоугольного сечения. Пазы якоря после заполнения их проводами обмотки обычно закрывают клиньями (текстолитовыми или гетинаксовыми). В некоторых машинах пазы не закрывают, а накладывают на поверхность якоря бандаж из проволоки или стеклоленты. Коллектор является сложным узлом машины постоянного тока. Основными элементами коллектора являются пластины трапецеидального сечения из твердотянутой меди. Эти пластины собирают так, что коллектор приобретает цилиндрическую форму. Различают два основных типа коллекторов: со стальными конусными шайбами и на пластмассе. Нижняя часть коллекторных пластин имеет форму «ласточкин хвост». После сборки коллектора эта часть («ласточкин хвост») оказывается зажатыми между стальными шайбами, которые изолируются от коллекторных пластин миканитовыми манжетами (прокладками). Коллекторы на пластмассе применяют в машинах малой мощности, где набор медных и миканитовых пластин удерживается пластмассой, которая и образует корпус коллектора. В процессе работы машины рабочая поверхность коллектора постепенно истирается щетками. Чтобы при этом миканитовые прокладки не выступали над рабочей поверхностью, между коллекторными пластинами фрезеруют пазы на глубину до 1,5 мм. К выступающей части коллекторных пластин в паз закладываются проводники обмотки якоря и припаиваются. Электрический контакт с коллектором осуществляется щетками, которые располагаются в щеткодержателе. Щетка снабжается гибким тросиком для включения ее в электрическую цепь машины. Все щеткодержатели одной полярности соединены между собой сборными шинами, которые подключаются к выводам машины. Одно из главных условий бесперебойной работы машины постоянного тока – плотный и надежный контакт между щеткой и коллектором. Давление на щетку должно быть отрегулировано, т. к. сильный нажим может вызвать преждевременный износ щетки и перегрев коллектора, а недостаточный нажим – искрение на коллекторе. Кроме этих основных частей машина имеет два подшипниковых щита: передний 2 задний 9. В передней щите имеется смотровое окно с крышкой, через которое можно осмотреть коллектор и щетки не разбирая машины. Концы обмоток выведены на зажимы коробки выводов. Вентилятор 10 служит для самовентиляции машины: воздух поступает в машину обычно со стороны коллектора, омывает нагретые части (коллектор, обмотки и сердечники) и выбрасывается с противоположной стороны через решетку.

Основные понятия. Характерным признаком синхронных машин является жесткая связь между частотой вращения ротора и частотой переменного тока в обмотке статора :

Характерным признаком синхронных машин является жесткая связь между частотой вращения ротора и частотой переменного тока в обмотке статора :

Другими словами, вращающееся магнитное поле статора и ротор синхронной машины вращаются синхронно, т. е. с одинаковой частотой.

По своей конструкции синхронные машины разделяются на явнополюсные и неявнополюсные. В явнополюсных синхронных машинах ротор имеет явно выраженные полюса, на которых располагают катушки обмотки возбуждения, питаемые постоянным током. Характерным признаком таких машин является различие магнитного сопротивления по продольной оси (по оси полюсов) и по поперечной оси (по оси, проходящей в межполюсном пространстве). Магнитное сопротивление потоку статора по продольной оси dd намного меньше магнитного сопротивления потоку статора по поперечной оси qq. В неявнополюсных синхронных машинах магнитные сопротивления по продольной и поперечной осям одинаковы, поскольку воздушный зазор у этих машин по периметру статора одинаков.

Конструкция статора синхронной машины в принципе не отличается от статора асинхронной машины. В обмотке статора в процессе работы машины индуцируются ЭДС и протекают токи, которые создают магнитодвижущую силу (МДС), максимальное значение которой

Эта МДС создает вращающееся магнитное поле, а в воздушном зазоре машины создается магнитная индукция, график распределения которой в пределах каждого полюсного деления зависит от конструкции ротора (рис. 13).

Для явнополюсной синхронной машины справедливо уравнение напряжений:

где основная ЭДС синхронной машины, пропорциональная основному магнитному потоку синхронной машины ; ЭДС реакции якоря синхронной машины по продольной оси, пропорциональная МДС реакции якоря по продольной оси ; ЭДС реакции якоря по поперечной оси, пропорциональная МДС реакции якоря по поперечной оси ; ЭДС рассеяния, обусловленная наличием магнитного потока рассеяния величина этой ЭДС пропорциональна индуктивному сопротивлению рассеяния обмотки статора

активное падение напряжения в фазной обмотке статора, обычно этой величиной при решении задач пренебрегают ввиду ее небольшого значения.

Рис. 13. Графики распределения магнитной индукции по поперечной оси

неявнополюсной (а)и явнополюсной (6)синхронных машин:

1 — график МДС; 2— график магнитной индукции

Для неявнополюсной синхронной машины уравнение напряжений имеет вид

где ЭДС реакции якоря неявнополюсной синхронной машины.

Рассмотренным уравнениям напряжений соответствуют векторные диаграммы напряжений. Эти диаграммы приходится строить для определения либо основной ЭДС машины , либо напряжения обмотки статора . Следует иметь в виду, что уравнения напряжений и соответствующие им векторные диаграммы не учитывают магнитного насыщения магнитопровода синхронной машины, которое, как известно, влияет на величину индуктивных сопротивлений, вызывая их уменьшение. Учет этого насыщения представляет сложную задачу, поэтому при расчетах ЭДС и напряжений синх ронных машин обычно пользуются практической диаграммой ЭДС, которая учитывает состояние насыщения магнитной системы, вызванное действием реакции якоря при нагрузке синхронной машины. При построении практической диаграммы ЭДС намагничивающую силу реакции якоря не разлагают на продольную и поперечную составляющие, поэтому эта диаграмма может быть применена как при расчетах явнополюсных, так и неявнополюсных машин.

При решении задач, связанных либо с синхронными генераторами, включенными параллельно с сетью, либо с синхронными двигателями, пользуются угловыми характеристиками синхронных машин, представляющими собой зависимость электромагнитного момента М от угла нагрузки : М = f(). При этом следует помнить, что в явнополюсных синхронных машинах действуют два момента: основной и реактивный , а в неявнополюсных машинах — только основной момент:

Угол нагрузки соответствует номинальному моменту . Максимальный момент синхронной машины определяет перегрузочную способность синхронной машины, что имеет важное значение как для синхронных генераторов, работающих параллельно с сетью, так и для синхронных двигателей. В неявнополюсных синхронных машинах максимальный момент соответствует углу нагрузки = 90°, в явнополюсных машинах < 90° и обычно составляет 60 – 80° в зависимости от соотношения основного и реактивного электромагнитных моментов этой машины.

Для расчета критического угла нагрузки, определяющего перегрузочную способность явнополюсных синхронных машин, можно воспользоваться выражением:

При расчетах параметров синхронных машин применяют U-образные характеристики, представляющие собой зависимость тока статора от тока в обмотке возбуждения при постоянной нагрузке . При этом изменение тока в цепи статора происходит лишь за счет его реактивной составляющей . Поэтому регулировка величины тока возбуждения сопровождается одновременным изменением не только тока статора, но и коэффициента мощности . Активная составляющая тока статора при этом остается неизменной. Создавая режим перевозбуждения > , вызывают опережение по фазе тока сети относительно напряжения ,что способствует повышению коэффициента мощности в сети.

Энергетические характеристики в синхронной машине зависят от режима ее работы. Если машина работает в режиме генератора, то подводимая к генератору механическая мощность определяется вращающим моментом приводного двигателя и частотой вращения

Часть этой мощности расходуется на покрытие механических , магнитных и добавочных потерь. Если возбуждение генератора происходит от возбудителя, приводимого во вращение от общего приводного двигателя, то к перечисленным потерям добавляются еще и потери на возбуждение

где и – напряжение и ток в цепи возбуждения; –КПД возбудителя.

Оставшаяся после вычитания перечисленных потерь мощность, представляет собой электромагнитную мощность генератора , которая передается на статор генератора электромагнитным путем. Полезная мощность на выходе генератора меньше электромагнитной мощности на величину электрических потерь в обмотке статора

Суммарные потери синхронного генератора

Полезная мощность генератора

где – полная мощность на выходе генератора, В×A; – коэффициент мощности в цепи нагрузки генератора.

Если синхронная машина работает в режиме двигателя, то виды потерь остаются прежними, но электрическая мощность на входе двигателя

а мощность на выходе двигателя является механической

Коэффициент полезного действия синхронной машины

Задачи

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Рекомендуем для прочтения:

Неблагоприятное воздействие на организм сестры отходов анестезирующих газов Вредное воздействие на организм хлор- и фенолсодержащих дезинфектантов, сенсибилизаторов (лекарственных средств), фотосенсибилизаторов.
Конституция 1993 г. Общая характеристика Конституция Российской Федерации была принята на всенародном референдуме 12 декабря 1993 года.
Формирующий эксперимент Хотя факторный эксперимент позволяет изучать совместное влияние многих факторов.
Медицинская этика и деонтология Медицинская этика – это совокупность нравственных норм профессиональной деятельности медицинских работников.
Правовая охрана Конституции: понятие, формы Правовая охрана Конституции – это совокупность юридических средств.

Что является характерным признаком синхронных машин

Синхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна или кратна частоте вращения вращающегося в зазоре магнитного поля, создаваемого током якорной обмотки. Принцип действия синхронных машин основан на явлении электромагнитной индукции при взаимодействии магнитных полей .

Общее устройство синхронных машин

Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор (обмотка возбуждения).

Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле (так называемое поле реакции якоря), которое сцепляется с полем индуктора и таким образом происходит преобразование энергии. В генераторах поле реакции якоря создается переменными токами, индуцируемыми в обмотке якоря от индуктора.

Индуктор состоит из полюсов — электромагнитов постоянного тока или постоянных магнитов. Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную. Явнополюсная отличается тем, что полюса ярко выражены и имеют конструкцию, схожую с полюсами машины постоянного тока. При неявнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, весьма похоже на обмотку роторов асинхронных машин с фазным ротором, с той лишь разницей, что между полюсами оставляется место, не заполненное проводниками (так называемый большой зуб). Неявнополюсные конструкции применяются в быстроходных машинах, чтобы уменьшить механическую нагрузку на полюса.

Для уменьшения магнитного сопротивления, то есть для улучшения прохождения магнитного потока применяются ферромагнитные сердечники ротора и статора. В основном они представляют собой шихтованную конструкцию из электротехнической стали (то есть набранную из отдельных листов). Электротехническая сталь обладает рядом интересных свойств. В том числе она имеет повышенное содержание кремния, чтобы повысить её электрическое сопротивление и уменьшить тем самым вихревые токи Фуко.

Синхронный двигатель

Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося переменного магнитного поля якоря и постоянных магнитных полей полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт), в маломощных — постоянные магниты. Есть так-же обращенная конструкция двигателей, где якорь расположен на роторе, а индуктор — на статоре (в устаревших двигателях, а так же в современных криогенных синхронных машинах, в которых в обмотках возбуждения используются сверхпроводники)

Двигатель требует разгона до номинальной скорости вращения или частотного пуска, прежде чем может работать самостоятельно. При такой скорости вращающееся магнитное поле якоря сцепляется с магнитными полями полюсов индуктора (если индуктор расположен на статоре, то получается, что вращающееся магнитное поле вращающегося якоря (ротора) неподвижно относительно постоянного поля индуктора (статора), если индуктор на роторе, то магнитное поле вращающихся полюсов индуктора (ротора) неподвижно относительно вращающегося магнитного поля якоря (статора)) — это называется «вошел в синхронизм». Для разгона до номинальной скорости обычно используется дополнительный двигатель (чаще всего асинхронный). Так-же используется частотный пуск, когда частоту тока якоря постепено увеличивают от очень малых до номинальных величин.

Частота вращения (об/мин) синхронного двигателя напрямую связана с частотой тока питающей сети соотношением,

где — число пар полюсов машины.

Синхронные двигатели обладают ёмкостной нагрузкой, поэтому их выгодно использовать для компенсации индуктивной нагрузки (повышения коэффициента мощности). Синхронные двигатели применяют там, где нет необходимости частого пуска/остановки и регулирования скорости вращения (например в системах вентиляции).

Синхронный генератор

Обычно в синхронных генераторах якорем является статор, а индуктором — ротор. В индуктор через щётки подают постоянный ток, вращают ротор, тем самым создавая вращающееся магнитное поле, под действием которого в якоре индуцируется переменный ток, который отдаётся в сеть.

Частота вырабатываемого тока (Гц) напрямую связана с частотой вращения ротора (об/мин) соотношением:

где — число пар полюсов машины.

Разновидности синхронных машин :

  • Гидрогенератор — явно полюсный синхронный генератор, предназначенный для выработки электрической энергии в работе от гидравлической турбины (при низких скоростях вращения).
  • Турбогенератор — неявнополюсный синхронный генератор, предназначенный для выработки электрической энергии в работе от паровой или газовой турбины (при скоростях вращения ротора 6000, 3000, 1500 об/мин.).
  • Компенсатор — синхронная электрическая машина (в большинстве случаев неявнополюсная), предназначенная для выработки реактивной мощности (представляет из себя синхронный двигатель на холостом ходу, генерирование реактивной мощности регулируется током возбуждения обмотки индуктора).

Ответы на вопросы обязательного минимума

Машина постоянного тока — электрическая машина , предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую энергию постоянного тока и наоборот.

Машина постоянного тока состоит из двух основных частей: механическое деление: неподвижная часть – статор, вращающаяся часть – ротор. Электрически машина делится на якорь – часть машины, где наводится ЭДС, и индуктор – часть машины, где создаётся магнитное поле. В машинах постоянного тока, как правило, статор является индуктором, а ротор – якорем.

Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

Электрический двигатель — электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую.

Характерным признаком коллекторных машин является наличие у них коллектора — механического преобразователя переменного тока в постоянный и наоборот. Необходимость в таком преобразователе объясняется тем, что в обмотке якоря коллекторной машины должен протекать переменный ток, так как только в этом случае в машине происходит непрерывный процесс электромеханического преобразования энергии. Коллекторная машина постоянного тока состоит из: Якоря (подвижная часть) и Статора (неподвижной части), коллектора, корпуса и подшипниковых щитов.

6. Дать определение понятию: «Трансформатор»

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения.

Основными частями конструкции трансформатора являются:

  • магнитопровод; обмотки; каркас для обмоток; изоляция ; система охлаждения; прочие элементы (для монтажа, доступа к выводам обмоток, защиты трансформатора и т. п.).

В практичной конструкции трансформатора производитель выбирает между тремя основными типами конструкции магнитопровода (сердечника):

  • Стержневой ;Броневой;Тороидальный

8. Привести классификацию машин переменного тока

Машины переменного тока бывают синхронные и асинхронные. У синхронных машин скорость вращения ротора строго зависит от частоты переменного тока. Можно сказать скорость вращения «синхронна» с частотой тока. У асинхронных машин частота вращения в общем случае зависит от нагрузки на валу, а не только от частоты питающего тока.

Машины делятся также по количеству фаз – однофазные и трёхфазные.

9. Сформулировать понятие автотрансформатора

Автотрансформатор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

10. Сформулировать основные отличия синхронных и асинхронных двигателей

Главное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в соотношении величины частот вращения ротора и магнитного поля. В синхронной машине частота вращения ротора равна частоте вращения магнитного поля машины. В асинхронной машине ротор вращается с частотой немного меньше частоты вращения магнитного поля. Явление называют «скольжение ротора».

Исследование динамики синхронных электрических машин и электрических цепей с нелинейными резистивными элементами асимптотическими, качественными и численными методами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.16, доктор физико-математических наук Скубов, Дмитрий Юльевич

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Скубов, Дмитрий Юльевич

1. СИСТЕМЫ С МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ГАСИТЕЛЯМИ КОЛЕБАНИЙ.’.

1.1 Устойчивость равновесия механических систем с магнитоэлектрическими гасителями.

1.2 Оптимальные параметры магнитоэлектрического гасителя малых колебаний системы с одной степенью свободы.

1.3 Качания ротора синхронной машины и движения маятника с магнитоэлектрическими гасителями.

2. ДИНАМИКА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, АВТОНОМНО РАБОТАЮЩЕЙ НА АКТИВНО-ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ.

2.1 Уравнения переходных процессов и их асимптотическое преобразование

2.2 Стационарные решения и структура фазового пространства.

2.3 Асимптотическое преобразование уравнений электромеханических переходных процессов при работе синхронной машины на нагрузку через выпрямитель.

2.4 Определение программного управления напряжением возбуждения при работе СМ в режиме генератора кратковременного действия.

3. ДИНАМИКА ДВУХ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ, ВКЛЮЧЕННЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНО НА ОБЩУЮ АКТИВНО-ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ.

3.1 Уравнения в размерных переменных.

3.2 Безразмерные переменные, малые параметры. Уравнения в потокосцеп-лениях.

3.3 Асимптотическое преобразование уравнений.

3.4 Анализ возможных движений.

4. АСИМПТОТИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ УРАВНЕНИЙ СИНХРОННОЙ МНОГОКОНТУРНОЙ МАШИНЫ СО СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ.

4.1 Преобразование матрицы индуктивностей синхронной многоконтурной машины.

4.2 Асимптотическое преобразование уравнений синхронной многоконтурной машины, работающей на мощную сеть. Структура усредненных уравнений.

5. УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОДНОФАЗНЫХ ИНДУКТОРНЫХ ГЕНЕРАТОРАХ, РАБОТАЮЩИХ НА АКТИВНО — ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ.

5.1 Двухпакетная машина с аксиальным возбуждением (одноименнополюс-ная); уравнения электромеханических процессов.

5.2 Малые параметры, асимптотическое преобразование уравнений.

5.3 Определение стационарного режима.

5.4 Некоторые обратные задачи теории индукторных машин.

5.5 Однопакетные машины, машины с открытым пазом и разноименнополюс-ные машины.

6. УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТРЕХФАЗНЫХ ИНДУКТОРНЫХ ГЕНЕРАТОРАХ.

6.1 Разноименнополюсная машина, работающая на активно-индуктивную нагрузку по схеме «звезда-звезда» без нулевого провода.

6.2 Асимптотическое преобразование уравнений. Уравнения медленных нестационарных процессов.

6.3 Особенности переходных процессов при включении звездой с нулевым проводом.

7. АСИМПТОТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДИНАМИКИ СИНХРОННОГО ИНДУКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ.

7.1 Уравнения электромеханических процессов в трехфазном индукторном двигателе.

7.2 Асимптотическое преобразование уравнений. Структура усредненых уравнений как уравнений маятника с магнитоэлектрическими гасителями.

8. НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С НЕЛИНЕЙНЫМИ РЕЗИСТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.

8.1 Общие свойства цепей с нелинейными R — элементами.

8.2 Стационарные режимы в однофазной цепи с гармоническим возбуждением.

8.3 Стационарные режимы в симметричной трехфазной цепи.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (по отраслям наук)», 05.13.16 шифр ВАК

Цифровая математическая модель совмещенного индукторного возбудителя явнополосных синхронных машин 1984 год, кандидат технических наук Бармин, Олег Александрович
Разделение синхронных машин 1983 год, доктор физико-математических наук Лев, Олег Михайлович
Реактивный двигатель и методы регулирования его момента и скорости 2007 год, кандидат технических наук Стрижков, Анатолий Михайлович
Развитие методов расчета электромагнитных процессов в электромеханических системах 2003 год, доктор технических наук Птах, Геннадий Константинович
Установившиеся и переходные режимы асинхронного генератора с емкостным возбуждением для автономных энергоустановок 1984 год, кандидат технических наук Фаренюк, Александр Прокофьевич

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование динамики синхронных электрических машин и электрических цепей с нелинейными резистивными элементами асимптотическими, качественными и численными методами»

Развитие электроэнергетики, создание новых типов электрических машин, а также применение традиционных электроагрегатов в новых областях науки и техники требуют решения сложных нелинейных задач электромеханики. Таковыми, например, являются задачи энергообеспечения мощных электрофизических установок (токамаков, плазмотронов, мощных лазеров и электромагнитов). Вместе с тем и традиционные задачи электроэнергетики и электромеханики такие, как работа синхронной машины (турбогенераторов и других типов синхронных машин) на мощную сеть или автономно на различные типы нагрузок непосредственно либо через выпрямитель нельзя считать окончательно решенными.

Основные трудности, возникающие при исследовании динамики таких систем, связаны с высокой размерностью, большим числом варьируемых параметров и существенной нелинейностью систем дифференциальных уравнений, описывающих математические модели физических установок, включающих электрические машины и нагрузку. Высокая размерность системы, ее много-параметричность затрудняют динамический анализ, т.е. изучение возможных движений при различных сочетаниях параметров из области их изменения. Кроме того, при непосредственном анализе системы путем ее численного интегрирования возникают определенные вычислительные трудности, связанные с проблемой обеспечения устойчивости численных методов, поскольку исходные уравнения таких систем содержат быстроосциллирующие функции и описывают процессы с сильно различающимися скоростями, в частности, временной погранслой. С другой стороны именно наличие таких сильно различающихся по скорости переходных процессов приводит к мысли об эффективности применения в указанных задачах асимптотических методов нелинейной механики. Именно эта идея положена в основу настоящей работы.

Математическим выражением наличия в системе переходных процессов с существенно различными скоростями является возможность выделения в полной системе (путем обезразмеривания и замены переменных) подсистемы дифференциальных уравнений, правые части которых содержат множителем малый параметр. Можно сформулировать следующее «утверждение», что наличие медленных и быстрых движений является неотъемлимым признаком «оптимальной» конструкции электрической машины. Известно, например, что частота качаний ротора синхронной машины при включении на мощную сеть составляет величину порядка единиц Гц. Следовательно для «оптимального» демпфирования таких колебаний постоянные времени демпферных контуров Tk должны иметь величины близкие к периоду качаний ротора. Таким образом, соотношение синхронного периода вращения ^ (где о>0 = 314 1/с) к постоянной времени демпферных контуров определяет малый параметр е =

Структура вхождения малых параметров в систолы дифференциальных уравнений, описывающих динамику различных видов электромеханических систем, включающих синхронные машины, определяет асимптотическую процедуру упрощения уравнений таких систем. Среди задач, рассмотренных в настоящей работе, можно выделить два основных класса, различающихся типом быстрых переменных. Это квазилинейные системы и системы с двумя или более быстрыми фазами и несколькими быстрыми переменными отличными от фаз. В последнем случае практический интерес представляют движения вблизи главного резонанаса, т.е. движения с малым скольжением (рассогласованием угловых скоростей ротора и сети — как в задаче о внешней синхронизации машины с сетью, или угловых скоростей двух или нескольких роторов синхронных машин — как в задаче о внутренней синхронизации параллельно включенных машин, автономно работающих на общую нагрузку). После введения в качестве новых переменных разности фаз и скольжения в этих задачах также получаются квазилинейные системы с несколькими быстрыми переменными отличными от фаз и одной быстрой фазой.

Асимптотическое интегрирование уравнений такого типа основывается на работах Н.Н.Боголюбова, Ю.А.Митрополъского, В.М.Волосова, Б.Н.Моргунова [10,26.79]. Основным моментом при построении усредненной системы с разделенными быстрыми и медленными движениями является усреднение правых частей медленной подсистемы вдоль интегральных кривых порождающей быстрой подсистемы, в которую медленные переменные входят как параметры.

Доказанная в [26] теорема сравнения исходной и усредненной подсистем базируется на условии существования и независимости от начальных условий по быстрым переменным среднего от правых частей медленной подсистемы при подстановке в них общего решения порождающей системы. Именно такая ситуация имеет место для квазилинейных систем, описывающих динамику синхронных машин, автономно работающих на активно-индуктивную нагрузку. В этом случае быстрая- подсистема обладает единственным асимптотически устойчивым периодическим квазистационарным решением и усреднение в медленной подсистеме в первом приближении сводится к взятию интеграла за период при подстановке этого стационарного решения в правые части медленной подсистемы. К указанной процедуре сводится и усреднение уравнений электромеханических процессов при работе машины на нагрузку через трехфазный выпрямитель. Хотя эта система уже не является квазилинейной, быстрая порождающая подсистема также обладает единственным глобально асимптотически устойчивым стационарным решением. Несколько иная ситуация имеет место при рассмотрении главного резонанса в системах со многими быстрыми фазами. В этом случае оказывается допустимым рассмотрение движений со скольжениями порядка л/i, но при этом оказывается необходимым построение второго приближения по s/i.

Особо следует сказать о сопоставлении решений усредненных и исходных уравнений. Наиболее общие теоремы метода усреднения для систем со многими быстрыми и медленными переменными [26] гарантируют е близость точных и приближенных решений на интервалах времени порядка 1/е или ~ l/v/е в случае главного резонанса систем с двумя или более быстрыми фазами. Для исследования свойств точных решений используются теоремы об аппроксимации точных решений приближенными на бесконечном интервале времени. К таким теоремам относится теорема Боголюбова о существовании у точной системы квазистационарного решения е близкого к стационарному решению усредненной системы, а также обобщения для систем со многими быстрыми переменными теоремы Банфи [118]. В последнем случае накладываются довольно жесткие ограничения на свойства решений усредненной системы — равномерная асимптотическая [118] или экспоненциальная устойчивость [78].

В то же время, руководствуясь довольно простыми рассуждениями, иногда удается судить о качественном соответствии точных и приближенных решений на всех временах, не прибегая к анализу устойчивости нестационарных решений усредненных уравнений [114]. К указанным теоремам мы будем неоднократно прибегать при анализе свойств исходной системы по свойствам гораздо более простой усредненной. .

Теория электрических машин, как отдельная научная дисциплина, начала складываться в конце XIX — начале XX веков. При этом основные усилия исследователей были направлены на создание наиболее простой и в тоже время адекватной реальным физическим процессам математической модели электрической машины. Пожалуй, первые наиболее значительные успехи в этой области были достигнуты в работах Р. Парка [127, 1281 и независимо от него А.А. Горева [36]. Ими была создана, ставшая классической идеализированная модель синхронной машины, основные предположения которой сейчас общеизвестны (см., например, [15, 27, 45]). Реальная демпферная обмотка (для явнополюсных машин) или играющее роль демпферной обмотки тело ротора (для неявнополюсных машин) заменяется двумя эквивалентными демпферными контурами с взаимоперпендикулярными осями d и q. С учетом только первой гармонической индукции магнитного поля в зазоре вычисляются коэффициенты само- и взаимоиндукции реальных и эквивалентных контуров.

Уравнения переходных процессов идеализированной синхронной машины (ИСМ) являются по существу уравнениями Л а гранжа -Максвелла соответствующей электромеханической системы с сосредоточенными параметрами, что отмечалось многими авторами (в том числе А.Ю. Львовичем, Ф.Ф. Родюковым [71 — 73] и К.Ш. Ходжаевым [112]). Несколько другой подход к записи уравнений электрической машины с заменой распределенных токов в теле ротора счетной системой контурных токов при разложении распределенного тока по полной системе соленоидальных векторных функций, постоянных в системе координат, связанной с телом, был предложен в работе Ю.И. Неймарка, Н.А. Фуфаева [81]. В этом случае система уравнений Лагранжа-Максвелла будет содержать счетное множество уравнений демпферных «контуров». При этом учет в представлении распределенного тока только первой гармоники приводит к идеализированной модели СМ.

Следует отметить, что система дифференциальных уравнений (уравнений Лагранжа-Максвелла) идеализированной синхронной машины существенно нелинейная с периодическими по быстрым фазам коэффициентами. При постоянной частоте вращения система дифференциальных уравнений ИСМ становится линейной с коэффициентами периодическими по времени. Для весьма узкого класса переходных режимов при симметрии токов в фазных обмотках исходные дифференциальные уравнения преобразованием Парка-Горева (см. уже упомянутые работы [36, 127, 128], а также многочисленные книги по теории переходных процессов электрических машин, например, [15, 57, 106]) приводятся к линейным уравнениям с постоянными коэффициентами, которые разрешимы в общем виде. Усилия многочисленных отечественных и зарубежных ученых долгое время были направлены на отыскание точных или приближенных решений уравнений ИСМ для несимметричных переходных режимов в предположении о малом изменении угловой скорости (см.[69] и др.). Вместе с тем для многих чрезвычайно важных задач электротехники, таких, например, как синхронизация машины с сетью или работа машины в качестве генератора кратковременного действия за счет кинетической энергии предварительно раскрученного маховика [33 — 35], наиболее существенным как раз является определение закона изменения угловой скорости.

Первой попыткой упрощения исследования задач динамики СМ при переменной угловой скорости ротора, не претендующей на математическую строгость, было отдельное рассмотрение уравнения вращения ротора под действием внешнего и электромагнитного моментов [104], причем в качестве последнего принималась его статическая характеристика — зависимость от угла нагрузки ■0 между вектором напряженности вращающегося магнитного поля и магнитной осью ротора СМ. Статическая характеристика СМ имеет вид где г\. — постоянный ток возбуждения, 1\ и h — коэффициенты, характеризующие индуктивные свойства обмоток статора (для неявноплюсной машины 12 = 0), U и wo — амплитуда и круговая частота трехфазной системы переменных наи l\ sintf + -—obsin2i9, 2u>5 «

В. 1) пряжений в обмотках статора. В результате уравнения вращения ротора СМ при эвристическом учете сопротивления, вносимого демпферными контурами принимало вид уравнения маятника

3 + РФ + «1 sin t? + а2 sin (В.2) где т — безразмерный внешний момент. Несмотря на то, что использование уравнения маятника при исследовании качаний ротора СМ не имеет строгого математического обоснования, оно тем не менее, как показали результаты автора (см. гл.1), качественно достаточно правильно описывает возможные движения ротора СМ при малом скольжении. По-видимому, именно это обстоятельство объясняет широкое использование модели связанных маятников при исследовании динамики энергосистем (см., например, работы В.А.Веникова [19], М.Я.Ваймана [16], Ю.Литкенс, В.ИЛуго [66]).

Следующий шаг в упрощении уравнений СМ, работающей на мощную сеть (или от сети, как в случае синхронного двигателя) был сделан в работе А.А. Янко-Триницкого [117]. Рассматривалась полная система уравнений СМ в переменных Парка. В пренебрежении активными сопротивлениями обмоток статора находилось частное решение уравнений статорных контуров, преобразованных к осям d,q. Найденные таким образом квазистационарные выражения для потокосцеплений = 17 cost? и Ф9 = —U sintf подставлялись в уравнения роторных контуров и уравнение вращения. Надо сказать, что несмотря на физический уровень строгости, полученные таким путем уравнения с точностью до замены переменных совпадают с уравнениями СМ, полученными позднее матаматически строгими асимптотическими методами.

Одной из первых попыток применения асимптотических методов для упрощения и анализа уравнений СМ были работы ИА.Фуфаева, П.В.Королева, Р.А.Чесноковой [60,109]. В них предполагалось, что постоянные времени всех электрических контуров много меньше постоянной времени механического движения, что справедливо, вообще говоря, только для СМ малой мощности. На основании такого предположения из уравнений быстрой «электрической» подсистемы при «замороженном» скольжении s находилось выражение для электромагнитного момента, как функции з, которое затем подставлялось в уравнение вращения. Полученное таким образом уравнение второго порядка было иссле-ч довано при помощи ЭВМ. Была прослежена смена устойчивости положения равновесия в зависимости от параметра характеризующего омические потери в цепях статора, и по анализу ляпуновских величин определены «опасные» и «безопасные» границы устойчивости. При пересечении «безопасной» границы с уменьшением £ численно определялся предельный цикл, отвечающий мягкому зарождению автоколебаний.

Соответствующие мощным СМ (турбогенераторам) предположения о малости ряда параметров были приняты в работе А.Халаная [122]. Однако полного анализа «скоростей» переходных процессов в этой работе не проведено,- все процессы в статорых обмотках отнесены к быстрым, что не соответствует известным в технике представлениям. Полученные А.Халанаем асимптотически упрощенные уравнения совпали с ранее известными [117], но выводов о их применимости, а также полного иследования движений сделано не было.

В последующих работах П.В.Киселева, О.М.Лева, С.Д.Татарнова, КШ.Ход-жаева [50,51] впервые был сделан полный анализ «скоростей» переходных процессов мощной СМ. Асимптотический метод разделения движений был применен к уравнениям в осях а, 0, что позволило выделить «скрытые» медленные процессы в цепях статора. Кроме того был выделен быстрый процесс в контурах ротора, обусловленный малым рассеянием между демпферным контуром в оси «d» и обмоткой возбуждения. В результате был сделан вывод о применимости упрощенных уравнений при коммутации цепей статора, что ранее считалось невозможным.

Этими же авторами, а также Е.Н.Власовым, А.Ю.Груздевым, А.Д.Саблиным на основе асимптотических методов была разработана теория генераторов кратковременного действия (ТКД [33-35]), предназначенных для импульсного питания мощных электрофизических установок [24,25,38,52-55,93,94]. Принцип действия таких машин следующий. Вначале при отключенной нагрузке и разомкнутой цепи возбуждения маховик вместе с ротором генератора раскручивается относительно маломощным двигателем. Затем замыкается цепь возбуждения и после установления соответствующего напряжения холостого хода подключается нагрузка. Начинается генераторный режим, в процессе которого кинетическая энергия маховика переходит в электроэнергию, необходимую для питания электрофизической установки. В указанных работах записаны уравнения ТКД с явно входящими малыми параметрами, выполнены асимптотические преобразования и получены уравнения медленных нестационарных процессов для СМ (турбогенераторов) с различными типами нагрузок: активно-индуктивной, подключенной к СМ непосредственно [24] или через выпрямитель [52], нагрузкой в виде индуктивного [25] или емкостного накопителя, а также плазмотрона переменного тока [53]. Основным техническим результатом использования усредненых уравнений ТКД явилось определение закона управления напряжением возбуждения для обеспечения заданного закона изменения мощности в нагрузке, а также поддержания заданных фазных напряжений и токов при снижении угловой скорости [55,93].

Иные способы упрощения уравнений СМ, основанные на введение так называемых гибридных переменных — токов и потокосцеплений обмоток статора, были предложены Ф.Ф.Родюковым, А.Ю.Львовичем [72,91]. Используя уравнения машины в системе координат, вращающейся с произвольной скоростью и пренебрегая сопротивлениями статорной обмотки, авторы получили упрощенные уравнения СМ в форме, отличной от известной [117] и не обладающей столь ясной физической интерпретацией как уравнения работы [50].

В 1987 году появилась еще одна работа американских авторов Othman Н.А., Lesieutre B.C., Sauer P.W. [126], где также с помощью асимптотического метода получены упрощенные уравнения СМ, работающей на мощную сеть (без ссылок на предыдущие работы [50,51]. В ней также как и в [117] в качестве исходных использовались уравнения в переменных Парка. Рассматривая в случае малых сопротивлений статорных обмоток систему как квазилинейную и делая замену переменных типа, замены Ван-дер-Поля, что эквивалентно переходу к осям а, 3, авторы сводили полную систему к стандартной форме. Рассматривая,как и в [51], движения со скольжениями порядка у/е , авторы работы [126] получили усредненные уравнения второго приближения, которые по форме близки к уравнениями работы [51]. Некоторое отличие имеют выражения коэффициентов, причиной чему — отсутствие в математической модели, использованной в [126], демпферной обмотки в продольной оси, что не соответствует общепринятой математической модели ИСМ.

Из вышесказанного следует, что задачу упрогцения уравнений «обычной» СМ, * работающей на мощную сеть можно считать решенной.

Иначе обстоит дело с качественным исследованием движений, описываемых упрощенными уравнениями. Наиболее полные результаты в этом плане получены Г.А.Леоновым и приведены в книге [28]. Для класса уравнений, к которому принадлежат уравйения, полученные в [117], [50] доказана дихотомия **, а также определены условия существования предельных циклов второго рода (круговых движений, для которых выполняется условие периодичности угловой скорости). Но факт, что в ряде практически важных случаев упрощенные уравнения имеют лагранжеву структуру и для них справедливы простые энергетические соотношения в [28] не отмечается и не используется.

Именно основываясь на лагранжевой структуре усредненных уравнений СМ автору совместно с К.Ш.Ходжаевым удалось существенно упростить доказательство некоторых теорем параграфа 4.6 книги [28], а таже в дополнении к [28] доказать существование неограниченных движений по углу и скольжению при сколь угодно малом постоянном внешнем моменте [103].

Если для «обычных» СМ задача упрощения уравнений нестационарных процессов имеет довольно обширную библиографию, то подобные исследования для других видов СМ автору не известны. В настоящей работе кроме «обычной» СМ задача асимптотического упрощения и качественного анализа уравнений нестационарных электромеханических процессов решена для генератора со сверхпроводящей обмоткой возбуждения и различных типов индукторных машин.

Особенность математической модели сверхпроводникового генератора обусловлена сложностью конструкции его ротора, который представляет собой вращающийся криостат, окруженный системой цилиндрических коаксиальных Под «обычной» синхронной машиной здесь и далее понимается СМ, для которой справедлива вышеописанная математическая модель ИСМ. Для дихотомичных систем справедлива альтернатива: любое решение либо не ограничено при t > 0, либо стремится при t оо к стационарному множеству (вращение при таком определении считаются неограниченными движениями)

УЗ оболочек [31,32]. Ряд оболочек, выполненных из хорошо проводящих материалов, например меди, играет роль демпферных контуров. Проводящие оболочки кроме того служат электромагнитными экранами, защищающими сверхпроводящую обмотку возбуждения от переменных магнитных полей в анормальных режимах. При учете только первой гармонической поля в активной зоне проводящие оболочки ротора представляются системой п демпферных контуров. Например, расчетная схема криотурбогенератора КТГ-300, использованная в [61] при расчете режима короткого замыкания, включает по семь демпферных контуров в каждой оси.

Вторая особенность исследования динамики сверхпроводникового генератора связана с отсутствием активного сопротивления обмотки возбуждения. С точки зрения механики ток возбуждения — это циклическая обобщенная скорость, которой соответствует постоянный циклический импульс — потокос-цепление обмотки возбуждения. Эта особенность отмечалась в литературе [68] при анализе статической устойчивости сверхпроводникового генератора при его работе на мощную сеть. С позиций метода Ляпунова данный случай рассматривался как критический, хотя, пожалуй, более простой способ определения устойчивости стационарного синхронного движения дает теорема Рауса.

Обширный класс синхронных машин составляют индукторные машины, их подробное описание можно найти, например, в [2,3,43]. Несмотря на большое число публикаций по теории индукторных машин, уравнения переходных процессов в них были известны лишь для специального вида обмоток якоря с достаточно большим числом пазов на полюс и фазу [42]. В этом случае коэффициенты само- и взаимоиндукции таковы, что можно применить преобразование Парка и свести уравнения индукторной машины к хорошо изученным уравнениям ИСМ. Для других типов обмоток уравнения переходных процессов ранее были неизвестны. Их выводу и асимптотическому упрощению посвящены работы автора совместно с КШ.Ходжаевым [101,102].

Из приведенного выше обзора видно, что нелинейные задачи динамики синхронных электрических машин актуальны как для многочисленных технических приложений, так и для развития общей теории электрических машин. Наиболее математически обоснованными методами решения таких задач являются асимптотические методы нелинейной механики. Позволяя существенно упростить исходные уравнения, асимптотические методы открывают возможность качественного исследования динамических процессов в электромеханических системах, включающих синхронные машины, позволяют более просто рассчитать стационарные и переходные режимы, а также провести их параметрическое исследование и оптимизацию.

Асимптотическому упрощению уравнений различных типов СМ с разными видами нагрузок и последующему динамическому анализу таких систем на основе упрощенных уравнений посвящены первые семь глав диссертации.

Первая глава посвящена исследованию свойств систем с магнитоэлектрическими гасителями колебаний. Магнитоэлектрические гасители (МЭГ) представляют собой систему короткозамкнутых проводящих контуров или массивных проводящих тел, жестко связанных с механической системой и движущихся в постоянном магнитном поле. При движении в магнитном поле в них возникают токи Фуко, что приводит к рассеиванию энергии и торможению колебаний. Необходимость изучения таких систем в контексте настоящей работы обусловлена тем, что исследование качаний ротора при синхронизации СМ с сетью сводится к определению свойств уравнений «маятника» с системой магнитоэлектрических гасителей. В первой главе устанавливаются теоремы об устойчивости положения равновесия систем с МЭГ, проводится оптимизация демпфирования колебаний линейного осциллятора с одноконтурным гасителем, а также качественное исследование усредненных уравнений качаний ротора СМ, работающей на мощную сеть.

Доказательство теорем об устойчивости систем с МЭГ основано на использовании энергетических соотношений, специфичных для данных систем. Возможность записания таких соотношений обусловлена особенностями структуры уравнений Лагранжа — Максвелла для систем с МЭГ. А именно тем, что э.д.с. движения и пондеромоторные силы, связывающие подсистемы для электрических и механических степеней свободы, образуют при движении в постоянном магнитном поле гироскопические члены, суммарная мощность которых на обобщенном движении равна нулю. Показано, что МЭГ при определенных условиях, эквивалентных не равенству тождественному нулю э.д.с., наводимых в контурах гасителей при их движении вместе с механической системой, усиливают устойчивость до асимптотической. Если же равновесие в системе без гасителей неустойчиво, то его нельзя стабилизировать при помощи МЭГ.

Задача оптимизации демпфирования малых колебаний осциллятора с одноконтурным гасителем сводится к изучению расположения корней характеристического уравнения «в зависимости от двух безразмерных параметров, характеризующих активное сопротивление МЭГ и величину постоянного магнитного поля. В качестве критерия оптимальности принимается критерий максимальной степени устойчивости, т.е. максимальной величины модуля вещественной части корня характеристического уравнения, наиболее близко расположенного к мнимой оси. Проводится полная аналитическая оптимизация по обоим параметрам, в результате чего строятся зависимости максимальной степени устойчивости от величины одного из параметров при оптимальном выборе второго. Интересно, что абсолютному максимуму критерия максимальной степени устойчивости отвечает выбор параметров, соответствующих тройному корню характеристического уравнения.

Качественное исследование качаний ротора «обычной» СМ при её работе на мощную сеть проводится на основе усредненных уравнений, полученных асимптотическим методом в работе [50]. Эти уравнения являются частным случаем уравнений Лагранжа — Максвелла для систем с МЭГ и имеют структуру уравнений маятника с внешним моментом и двумя контурами гасителя, совершающими вместе с маятником угловые колебания в постоянном магнитном поле. Лагранжева структура усредненных уравнений позволяет записать энергетическое соотношение, на основе которого доказывается дихотомия указанной системы. Кроме того показывается, что при постоянном внешнем моменте (т) система допускает неограниченные движения по углу и скольжению, что ранее в литературе, по-видимому, не отмечалось. При учете в уравнении вращения механической диссипации, предполагая, например, что статическая характеристика приводного двигателя имеет вид т(6) = то — (36, где 6 — угол поворота маятника (для СМ угол 6 характеризует рассогласование между магнитной осью ротора и вращающимся полем статора), неограниченные движения по 8 становятся невозможны. Неограниченные по углу б вращения маятника с гасителями, реализуемые при определенных условиях, указанных в теореме 4.6.6 книги [28], стремятся к периодическому по 6 движению (круговому предельному циклу второго рода), что для СМ эквивалентно асинхронному ходу с постоянным средним скольжением.

Во второй главе исследуется динамика «обычной» СМ, автономно работающей на активно-индуктивную нагрузку. Запись исходных уравнений в безразмерных переменных и выделение малых параметров, определяемых отношениями постоянной времени демпферного контура в оси «к» соответственно к постоянной времени обмотки возбуждения е/ = Т*/Т/ и механической постоянной времени еш = Тк/Тт, проведены в [24]. Метод асимтотического интегрирования отличен от предложенного в [24]. В частности, показывается, что расчет токов в нагрузке в первом приближении по параметру е — сводится к определению квазистационарного режима в трехфазной цепи под действием фазных э.д.с., представимых в виде гармонических функций с медленно меняющимися амплитудой и фазой. После подстановки найденного квазистационарного решения быстрой подсистемы в «медленные» уравнения и осреднения по быстрой фазе, соответствующей углу поворота ротора, получается нелинейная система третьего порядка. Малость параметров е/ и е^ позволяет провести повторное усреднение и свести задачу к исследованию автономной системы второго порядка относительно переменных Ф/,и>, где Ф/ — средняя составляющая потокосцепления обмотки возбуждения, и> — средняя угловая скорость. Стационарные решения определяются равенством среднего электромагнитного момента как функции средней частоты вращения и внешнего момента, определяемого статической характеристикой приводного дйигателя т(и>). В случае m (u;) = const меньшем, чем максимум электромагнитного момента, существуют два стационарных решения, которым отвечают устойчивое узловое и седловое состояния равновесия. Причем первое соответствует меньшей, а второе — большей частоте стационарного режима. Для реальных приводов зависимость т(и>) определяется их статической характеристикой, убывающей при росте и быстрее гиперболической функции. При монотонном убывании т(ы) оказываются возможными либо одно устойчивое — узловое, либо три стационарных решения. В последнем случае области притяжения устойчивых узловых положений равновесия на плоскости Ф/.о>, отвечающих устойчивым стационарным вращениям, разделены сепаратриссами седловой точки, соответсвующей среднему из возможных стационарных значений частоты.

Изложенная асимптотическая процедура легко обобщается на случай включения СМ на нагрузку через выпрямитель. Построение квазистационарного решения быстрой подсистемы в этом случае сводится к определению периодического режима в цепях выпрямителя (рассматривается схема Ларионова [85]) при гармоническом трехфазном возбуждении. Исследование стационарных решений усредненной системы приводит к результатам, качественно совпадающим с результатами полученными для случая прямого включения СМ на активно-индуктивную нагрузку. В этой же главе приводится решение одной из возможных задач програмного управления напряжением возбуждения с целью поддержания заданной мощности при работе СМ в качестве генератора кратковременного действия на активно-индуктивную нагрузку. На этом примере показывается решение задачи определения напряжения возбуждения на основе уравнений медленных нестационарных процессов. Характерным для закона изменения напряжения возбуждения при поддержании постоянной мощности на нагрузке является провал напряжения в начале рабочего процесса, вызванный более быстрым ростом потокосцепления демпферного контура в попереченой оси по сравнению с падением потокосцепления обмотки возбуждения.

Рассмотренная в третьей главе задача о параллельной работе двух СМ на общую нагрузку является непосредственным обобщением задачи об автономной работе одного генератора на активно-индуктивную нагрузку и исследования синхронизации двух генераторов, включенных навстречу друг другу [49]. Установки такого типа могут служить автономными источниками электропитания различных электрофизических устройств и использоваться как в стационарных, так и в переходных режимах, например, как генераторы кратковременного действия. Использование двух генераторов вместо одного оказывается принципиальным в космической технике для обеспечения равенства нулю суммарного кинетического момента орбитальной станции.

Математической особенностью задачи о динамике двух СМ, работающих на общую нагрузку, является наличие двух быстрых фаз, отвечающих углам поворота роторов генераторов. С технической точки зрения наибольший интерес представляют движения системы с малой разностью угловых скоростей (малым скольжением), т.е. рассмотрение главного резонанса системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы в такой установке. Второй особенностью является то, что определение квазистационарного решения быстрой подсистемы сводится к расчету периодического режима в трехфазной цепи под действием не одного как в предыдущей главе, а двух параллельно включенных источников э.д.с. гармонических относительно углов поворота каждой из машин и имеющих медленно меняющиеся амплитуды и фазы. В рассматриваемом случае главного резонанса введением эквивалентной э.д.с., параметры которой зависят от медленных переменных обеих машин, нахождение квазистационарного решения быстрой подсистемы сводится к расчету периодического режима в трехфазной цепи с гармоническим возбуждением. В результате применения процедуры усреднения изучение динамики системы двух машин, работающих на общую нагрузку, сводится к исследованию системы 7-ого порядка вместо исходной 16-ого порядка.

На основе усредненных уравнений проведен анализ возможных движений для двух одинаковых генераторов в двух вариантах: когда моменты приводных двигателей равны гги = гпг, и когда они различаются по величине. Численное решение усредненых уравнений показало, что равенство приводных моментов неизбежно ведет к синхронизации генераторов. При анализе движений в случае, когда mi Ф шг показана возможность синхронной работы генераторов при отключении одного из двигателей, т.е. работы СМ в режиме «электрического вала».

Четвертая глава посвящена асимптотическому упрощению уравнений электромеханических переходных процессов в сихронной многоконтурной машине (СММ) со сверхпроводящей обмоткой возбуждения. Как указывалось выше сложная конструкция ротора такой машины приводит к отличной от «обычной» СМ расчетной схеме, включающей множество демпферных контуров в каждой оси с существенно различными сопротивлениями. Ещё одной отличительной особенностью расчетной схемы многоконтурной машины является постоянство потокосцепления сверхпроводящей обмотки возбуждения.

Разделение переходных процессов СММ проводится на основание анализа собственных чисел и собственных векторов матриц RtGt и RkGk, где Я*, Rk -диагональные матрицы сопротивлений контуров ротора в продольной и поперечной осях, a Gt,Gk — обратные матрицы индуктивностей системы роторных контуров. Для выделения быстрых и медленных переменных к системе роторных уравнений, записанной относительно потокосцеплений Фг, применяется преобразование к нормальным переменным Фг

Фг = 5ГФГ, г =t, к (В.3) где Sr- т = t, к — модальные матрицы, столбцы которых являются собственными векторами матриц RtGt и RkGk

ArjE — RrGr)srj = О <ВА)

Xrj — соответствующие собственные числа, обратные постоянным времени системы роторных контуров. Анализ параметров криотурбогенератора, приведенных в [44], показал, что собственные числа Ап можно разбить на две группы, отличающиеся друг от друга по крайней мере на порядок. Такое разделение собственных чисел позволило выделить в системе, преобразованной к нормальным переменным, явно входящие малые параметры и применить метод усреднения для систем с многими быстрыми и медленными переменными в случае главного резонанса, т.е. при малой разности угловых скоростей ротора и вращающегося поля статора.

Показано, что усредненные уравнения СММ, также как и уравнения «обычной» СМ, работающей на мощную сеть, имеют структуру уравнений Рауса маятника с магнитоэлектрическими гасителями с тем отличием, что в МЭГ входит по два контура в каждой оси.

Главы с пятой по седьмую посвящены выводу, асимптотическому упрощению и качественному исследованию уравнений электромеханических процессов в различных типах индукторных электрических машин. Индукторными называются машины с неподвижной обмоткой возбуждения, расположенной на статоре, э.д.с. в обмотке якоря которых возникает в результате изменения магнитной проводимости рабочего зазора при вращении зубчатого ротора. По принципу действия индукторные машины относятся к синхронным. При скорости вращения Q частота наводимой в обмотке якоря э.д.с. равна zCl, где z — число зубцов ротора. Индукторные машины, как и обычные синхронные машины являются обратимыми, т.е. могут работать и как двигатели с магнитной редукцией скорости. Индукторные генераторы иногда ещё генераторами повышенной частоты, поскольку частота генерируемого тока в них лежит в диапазоне от нескольких сот до нескольких тысяч Гц.

Изобретенные в начале века индукторные машины первоначально применялись в радиотелеграфии, но были вытеснены на радиостанциях ламповыми генераторами. Однако, теряя свои позиции в радиотехнике, они нашли широкое применение в металлургии в установках индукционного нагрева для плавки качественных сталей и редких металлов, в кузнечном деле для поверхностной закалки, сварки и т.д. В последнее время интерес к индукторным машинам возрос всвязи с преимуществами бесконтактного возбуждения при работе на космических станциях и других труднообслуживаемых объектах. Предполагается также использование индукторных машин в нестационарных режимах в качестве генераторов кратковременного действия для питания электрофизических установок.

Несмотря на значительное число публикаций по теории индукторных машин (см.,например, [2,3,43]) переходные процессы в них были практически не изучены. Уравнения переходных процессов в индукторных генераторах были известны лишь для разноименнополюсных трехфазных машин с обмотками якоря, имеющими число пазов на полюс и фазу больше или равное двум. В этом случае коэффициенты коэффициенты индукции таковы, что применимо преобразование Парка и уравнения электромеханических процессов сводятся к уравнениям Парка-Горева «обычной» синхронной явнополюсной машины. Однако такое преобразование уравнений индукторной машины можно сделать отнюдь не всегда. Поэтому представляет интерес рассмотрение машин с другими типами обмоток, для которых уравнения Лагранжа — Максвелла не сводятся к известным в теории электрических машин.

Пятая и шестая главы посвящены исследованию динамики однофазных и трехфазных индукторных генераторов, работающих на активно-индуктивную нагрузку. После выделения малых параметров система уравнений электромеханических процессов сводится к квазилинейной, причем линейная часть представляется системой с переменными коэффициентами. Дальнейшая процедура усреднения состоит в отыскании периодического решения линейной подсистемы, для чего используется метод Фурье-разложения. Интересно отметить, что для трехфазной машины отыскание стационарного решения линейной подсистемы сводится к решению дифференциально-разностного уравнения с периодическими коэффициентами. Уравнения такого типа ранее, по-видимому, в теории электрических машин не встречались. Исследование структуры решений усредненых уравнений показало, что несмотря на иной принцип действия имеется качественное совпадение с процессами в «обычной» синхронной машине, работающей на тот же тип нагрузки.

Использование усредненых уравнений открывает также возможность решения некоторых обратных задач теории индукторных машин. Например, задачи определения магнитных проводимостей или формы зубцов ротора для обеспечения гармонического тока в нагрузке. Такая задача в явном виде решена в главе 5.

Для теории электрических машин определенный интерес представляет сравнение переходных процессов при включении на нагрузку звездой с нулевым и без нулевого провода. Однотипность переходных процессов для «обычных» СМ показывается с помощью преобразований Парка, «а,/3,0» преобразований и т.д. при любых значениях параметров. В случае индукторных генераторов доказательство сложнее и существенным образом опирается на предположение о малости потоков рассеяния.

В седьмой главе проведено асимптотическое преобразование уравнений трехфазного индукторного двигателя с зубцовой обмоткой якоря. Особенность асимптотической процедуры в данном случае состоит в том, что коэффициенты индукции в уравнениях Лагранжа-Максвелла заданы не явно, а через обобщенные выражения для магнитных проводимостей, конкретный вид которых как функций угла поворота ротора зависит от формы зубцов ротора. Используя только функциональные свойства магнитных проводимостей, показывается независимость в среднем переходных процессов в цепях якоря от процессов в обмотке возбуждения и связанных с ними механических качаний ротора. Усредненые уравнения переходных процессов как и для «обычной» СМ имеют структуру уравнений типа маятника с магнитоэлектрическим гасителем, для которых остаются справедливыми все те качественные выводы о характере возможных движений, что и для уравнений «обычной» СМ, работающей от мощной сети, сделанные в-пар. 1.3. Этот факт тем более интересен, так как физическая причина возникновения электромагнитного момента в индукторных двигателях отлична от синхронных. В «обычной» СМ электромагнитный момент создается силами Ампера, действующими на проводники с токами, а в индукторной силами магнитного тяжения, приложенными к зубцам ротора.

Кроме задач электромеханики, связанных с работой СМ на различные типы нагрузок, в диссертации также проведено исследование динамических свойств неавтономных электрических цепей, включающих нелинейные резистивные элементы. Такие цепи могут служить элементами различных электротехнических и радиоэлектронных устройств. Например, нелинейным резистором с падающим участком вольт-амперной характеристики может быть представлена электрическая дуга в сталеплавильных печах и других термоэлектрических установках [98].

Хотя описание нелинейной цепи осуществляется на языке дифференциальных уравнений, специфические цепевые свойства в ряде случаев позволяют получить более полную информацию о динамике цепи, чем применение общих подходов качественной теории дифференциальных уравнений. Особое значение для анализа цепей имеет энергетический подход, развитый в работах Л.В.Данилова, Л.А.Синицкого, П.Пенфилда, Р.Спенса, СДюинкера и других [40,83,96]. Так в [40, 96,120] на основании энергетических соображений были установлены критерии диссипативности цепей с нелинейными R-элементами, а также найдены достаточные условия их конвергентности *. В частности, для Под конвергентностью понимается независимость установившегося режима от начальных условий, т.е. выполнение для любых двух решений ij(t) и i2(t) следующего соотношения llm !!»!(*) — *a(t)l| = О

•00 конвергентных цепей с Т-периодическими независимыми источниками установлена теорема о существовании, единственности и асимптотической устойчивости Г-периодического режима. Таким свойством в общем случае не обладают неавтономные цепи, удовлетворяющие только критерию диссипативно-сти. На основании теоремы, доказанной в [84], для диссипативных цепей с Т-периодическим возбуждением можно только утверждать наличие хотя бы одного Т-периодического режима. Информации о числе периодических режимов, их устойчивости эта теорема не дает.

В восьмой главе на примере однофазной и симметричной трехфазной цепей с гармоническим возбуждением и нелинейными R-элементами, вольт-амперные характеристики которых не удовлетворяют условиям конвергентности, проводится полное исследование возможных стационарных режимов. Показано, что в однофазной цепи, нелинейные R-элементы которой имеют вольт-амперную характеристику с «падающим» участком возможны устойчивые периодические режимы с ненулевой средней составляющей. Для этого типа цепей чиленно-аналитическими методами изучены возможные бифуркации периодических режимов.

Интересный тип бифуркации периодического режима обнаружен в трехфазной цепи, вольт-амперные характеристики нелинейных R-элементов которой имеют достаточно длинные «падающие» участки. При определенной амплитуде внешнего напряжения симметричный периодический режим теряет устойчивость в результате чего рождается квазипериодический режим с ярко выделенной низкочастотной составляющей.

На защиту выносятся:

1. Исследование динамических свойств систем с магнитоэлектрическими гасителями колебаний. Доказательство общих теорем об устойчивости положения равновесия систем с МЭГ.

2. Вывод усредненных уравнений и качественный анализ на их основе возможных движений при работе различных типов СМ на мощную сеть.

3. Вывод уравнений медленных нестационарных процессов и изучение возможных движений при автономной работе одной или двух параллельно включенных СМ на активно-индуктивную нагрузку.

4. Асимптотическое преобразование уравнений синхронной многоконтурной машины со сверхпроводящей обмоткой возбуждения.

5. Разработка на основе асимптотических методов общей теории нестационарных электромеханических процессов в индукторных машинах.

6. Исследование стационарных режимов в неавтономных электрических цепях с нелинейными резистивными элементами, вольт-амперные характеристики которых не удовлетворяют условиям конвергентности.

По выполнению внеаудиторной самостоятельной работы студентов по МДК 01.01 Электрические машины и аппараты

Автор: Карпунина Людмила Николаевна
Должность: преподаватель
Учебное заведение: Лянторский нефтяной техникум
Населённый пункт: город Лянтор, Сургутского района
Наименование материала: методическая разработка
Тема: По выполнению внеаудиторной самостоятельной работы студентов по МДК 01.01 Электрические машины и аппараты
Раздел: среднее профессиональное

Лянторский нефтяной техникум (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Югорский государственный университет»
МЕТОДИЧЕСКИЕ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ВНЕАУДИТОРНОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ

РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
ПМ 01 Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования МДК 01.01 Электрические машины и аппараты
140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и

электромеханического оборудования (по отраслям)
1
2015 г Методические указания разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности
140448

Техническая

эксплуатация

обслуживание

электрического

электромеханического

оборудования

отраслям)
базового уровня подготовки программы ПМ 01 Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования МДК01.01 Электрические машины и аппараты Разработчик: Карпунина Л.Н. – преподаватель специальных дисциплин высшей квалификационной категории Лянторского нефтяного техникума Одобрено Методическим советом техникума Протокол №_______ от «_____» _________ 2015 г. 2 Рассмотрено цикловой комиссией электротехнических и электромеханических дисциплин и рекомендовано к утверждению: Протокол № ___ от «____» _____2015 г Председатель комиссии ____________________ Медведева Л.В. УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по УР _________ Энвери Л.А. «___» _______ 2015 г
Содержание ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 ВИДЫ ЗАДАНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1 Виды заданий для самостоятельной работы по МДК 01.01 Электрические машины и аппараты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2 Критерии оценок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 ПЕРЕЧЕНЬ ВНЕАУДИТОРНОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ . . . . . . . . . 9 3 СОДЕРЖАНИЕ ВНЕАУДИТОРНОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ . . . . . 15 Перечень вопросов для экзамена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Приложение А. Рекомендации по разработке конспекта лекции . . . . . . . . . . . . . 53 Приложение Б. Рекомендации по разработке сообщения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Приложение В.Рекомендации по разработке доклада . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Приложение Г.
Рекомендации по подготовке реферата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Приложение Д.
Рекомендации по подготовке презентации . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Приложение Е.
Пример оформления титульного листа доклада (реферата) . . . . 58 Приложение Ж. Оформление списка литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3
ВВЕДЕНИЕ Самостоятельная работа студентов – это средство вовлечения студента в самостоятельную познавательную деятельность, формирующую у него психологическую потребность в систематическом самообразовании. Сущность самостоятельной работы студентов как специфической педагогической конструкции определяется особенностями поставленных в ней учебно- познавательных задач. Основные задачи самостоятельной работы: — развитие и привитие навыков студентам самостоятельной учебной работы и формирование потребностей в самообразовании; — освоение содержания МДК в рамках тем, выносимых н а самостоятельное изучение студента; — осознание, углубление содержания и основных положений курса в ходе конспектирования материала на лекциях, отработки в ходе подготовки к семинарским и практическим занятиям; — использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий, при написании курсовых и дипломной работ, для эффективной подготовки к зачетам и экзаменам. ПМ 01 Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования МДК 01.01 Электрические машины и аппараты входит в профессиональный цикл образовательной программы по специальности 140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям). Данные методические указания предназначены для выполнения внеаудиторной самостоятельной работы студентами 2,3 курса. Самостоятельная работа подразумевает получение и закрепление знаний по некоторым вопросам программы МДК01.01. Знания, полученные при выполнении самостоятельной работы, позволят студентам расширить кругозор, а также воспитать в сознании студента необходимость работать со специализированной литературой. Самостоятельная работа студентов представляет собой теоретические и практические задания, вошедшие в программу ПМ01. МДК01.01, выполняется в виде конспекта по предлагаемой тематике. Приветствуется выполнение заданий, не предусмотренных в данной методразработке, самостоятельно изучаемые материалы могут быть зачтены и учтены в выставлении оценок по итогам семестра. Выполнение заданий по самостоятельной работе является обязательным, производится в отдельных тетрадях, которые проверяются как отчетный материал студента. Программа внеаудиторной самостоятельной работы предполагает осмысление и освоение таких тем как «Трансформаторы», «Электрические машины постоянного тока», «Электрические машины переменного тока», «Электрические аппараты». Данный профессиональный модуль предназначен для подготовки специалистов среднего технического звена. В результате освоения дисциплины обучающийся должен
уметь:
— определять электроэнергетические параметры электрических машин и аппаратов, электротехнических устройств и систем; 4
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
знать
: — технические параметры, характеристики и особенности различных видов электрических машин; Методические указания по внеаудиторной самостоятельной работе являются неотъемлемой частью учебно-методического комплекса и представляют собой дополнение к учебникам и учебным пособиям в рамках изучения МДК 01.01 Электрические машины и аппараты. 5
1 ВИДЫ ЗАДАНИЙ 1.1 Виды заданий для самостоятельной работы по МДК 01.01 Электрические машины и аппараты. В учебном процессе выделяют два вида самостоятельной работы: аудиторная и внеаудиторная. Аудиторная самостоятельная работа по МДК 01.01 Электрические машины и аппараты выполняется на учебных занятиях под непосредственным руководством преподавателя и по его заданиям. Внеаудиторная самостоятельная работа выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия. Учебно-методические рекомендации предусматривают следующие виды работ: подготовка конспекта, доклада, реферата (индивидуальный или групповой проект), электронной презентации, схем, таблиц, классификаций, кроссвордов и т.п. Рассмотрим некоторые виды работ более подробно. Конспект – краткое изложение существенного содержания информации; вид письменного сообщения; запись мыслей других лиц в свернутой, обобщенной форме, которая впоследствии служит базой для восстановления первоначального материала (Приложение А). Доклад – это вид самостоятельной работы, требующий составления плана, подбора источников, систематизации полученных сведений, выводов, обобщения, объем данной работы составляет до 5 страниц печатного текста (Приложение Б, В). Реферат – это один из самых сложных видов самостоятельной работы с книгой. Подготовка реферата и выступление с его изложением углубляет знания, расширяет кругозор, приучает логически, творчески мыслить, развивать культуру речи. Различают несколько композиционных решений реферата: во-первых, хронологическое, когда тема раскрывается в исторической последовательности; во-вторых, описательное, при котором тема расчленяется на составные части, в целом раскрывающие определенное явление; в-третьих, аналитическое, когда тема исследуется в ее причинно- следственных связях и взаимозависимых проблемах. Важно следить за тем, чтобы каждый пункт плана был соотнесен с главной темой и не содержал повторения в других пунктах. Важными разделами реферата является вступление и заключение. Во вступлении надо обосновать актуальность темы, обозначить круг составляющих ее проблем, четко и кратко определить задачу своей работы. В заключении делаются краткие выводы, подводятся итоги. В конце реферата должен быть приложен список литературы. В отличие от тематического конспекта реферат требует большей творческой активности, самостоятельности в обобщении изученной литературы, умения логически стройно изложить материал, оценить различные точки зрения на исследуемую проблему и высказать о ней собственное мнение. В реферате важно связать теоретические положения с практикой. Итак, реферат – это самостоятельное произведение автора, которое должно свидетельствовать о знании литературы по данной теме, ее основной проблематике, отражать точку зрения автора реферата на эту проблематику, его умение осмысливать явления жизни на основе теоретических знаний (Приложение Г). 6
Электронная презентация (видео материалы) – это набор слайдов¸ призванных быстро и эффективно донести до аудитории некоторую информацию. Презентация позволяет дополнять информацию изображениями и спецэффектами. Всё это повышает интерес слушателей представляемой информации и эффективность восприятия. Количество слайдов в презентации может варьироваться, но не должно быть менее 10 и более 20 слайдов (Приложение Д). Схемы – схематическая запись и изображение прочитанного материала. Таблицы являются удобной формой для отображения информации. Но они выполняют лишь тогда свою цель, когда между строчками и столбцами имеется смысловая связь; с другой стороны, таблицы сложнее обычного текста. Так что применять их имеет смысл лишь там, где они действительно улучшают восприятие материала. Алгоритм выполнения схемы, таблицы: 1) Подберите необходимый материал, раскрывающий содержание схемы (таблицы). 2) Систематизируйте материал по темам схем (таблиц). 3) Выберите основные схемы (таблицы), которые должны раскрыть суть темы. 4) Выполните схемы (таблицы) стараясь максимально раскрыть суть темы. 5) Внимательно просмотрите схемы (таблицы), исправьте ошибки, и по необходимости дополните схему (таблицу). Подготовка к лабораторно-практическим работам, их оформление – данная самостоятельная работа проводится после усвоения лекционного материала. Полезно до начала выполнения работы составить краткий план решения проблемы (задачи), затем следует продумать обоснование каждого этапа выполнения работы, исходя из теоретических положений учебной дисциплины. Примерные нормы времени по выполнению самостоятельной работы Вид самостоятельной работы Норма времени (час.) Подготовка конспекта 0,5-1 Подготовка сообщения 1-2 Подготовка реферата 2-3 Подготовка презентации 2 Решение ситуационных и расчетных задач 2 Подбор информации по заданной теме 1-2 Заполнение таблицы 0,5-1 Составление схемы, классификации 0,5-1 7
1.2 Критерии оценок Самостоятельная работа студентов оценивается согласно следующим критериям: «отлично» – полностью и правильно выполнено задание, работа оформлена в соответствии с рекомендациями, чисто, аккуратно и без исправлений, объём работы приближен или равен максимуму от предъявленных требований – задания сделаны на 95%; «хорошо» – выполнена большая часть задания, есть недочеты, объём работы составляет среднее арифметическое между минимумом и максимум от предъявленных требований – задания сделаны на 80%; «удовлетворительно» – выполнена половина задания, много неточностей, объём составляет минимум от предъявленных требований – задания сделаны на 75%. 8
2 ПЕРЕЧЕНЬ ВНЕАУДИТОРНОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ № п/п Наименование темы Наименование внеаудиторной самостоятельной работы Форма контроля Кол. часов на выполнение 1 2 3 4 5
Тема 1.1 Трансформаторы

17
1 Назначение электрических машин и трансформаторов. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 1 2 Принцип действия и устройство трансформатора. Составление таблицы классификации силовых трансформаторов Анализ и оценка составления таблицы по классификации 1 3 Уравнение напряжений трансформатора, магнитодвижущих сил и токов. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 0,5 4 Практическое занятие № 1. Расчет основных параметров однофазного трансформатора Подготовка к практическому занятию. Допуск к выполнению практической работы. 1 5 Трансформирование трехфазного тока и схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 1 6 Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 1 7 Внешняя характеристика трансформатора. Потери и коэффициент полезного действия. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 1 8 Лабораторная работа № 1 Испытание однофазного трансформатора. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1 9 Практическое занятие № 2. Построение внешней характеристики трансформатора Подготовка к практическому занятию. Допуск к выполнению практической работы. 1 10 Практическое занятие № 3. Расчет основных параметров трехфазного трансформатора Подготовка к практическому занятию, решение задач Оценка решения задач. Допуск к выполнению практической работы. 1 11 Группы соединения обмоток. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 0,5 12 Лабораторная работа № 2. Определение групп соединения обмоток трехфазного двухобмоточного трансформатора Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1 13 Параллельная работа трансформаторов. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 1 9
1 2 3 4 5 14 Лабораторная работа № 3. Исследование параллельной работы трехфазных двухобмоточных силовых трансформаторов. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1 15 Специальные трансформаторы. Подготовка реферата или презента- ции «Трансформаторы специального назначения различных видов». Анализ и оценка подготовки реферата или презентации 2 16,1 7 Лабораторная работа № 4. Исследование однофазного автотрансформатора при разных коэффициентах трансформации. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 2
Тема 1.2 Электрические машины переменного тока

27
18 Режимы работы и устройство асинхронной машины. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 0,5 19 Рабочий процесс трехфазного асинхронного двигателя. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию 0,5 20 Потери и КПД асинхронного двигателя. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 21 Электромагнитный момент и рабочие характеристики асинхронного двигателя. Решение задач по теме Оценка решения задач. 1 22 Опытное определение параметров и расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя. Решение задач по теме Оценка решения задач. 1 23,2 4 Практическая работа № 4. Расчет основных параметров асинхронных электродвигателей переменного тока. Подготовка к практическому занятию. Допуск к выполнению практической работы. 2 25 Лабораторная работа № 5. Исследование трехфазного асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1 26 Пуск и регулирование частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя. Составление таблицы «Пусковые свойства АД. Способы пуска». Анализ и оценка составления таблицы . 1 27 Лабораторная работа № 6. Опытное изучение способов пуска трехфазного асинхронного двигателя. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1 28 Однофазный и конденсаторный асинхронные двигатели. Подготовка реферата или презентации «Асинхронные машины специального назначения». Анализ и оценка подготовки реферата или презентации. 2 10
1 2 3 4 5 29 Лабораторная работа № 7. Исследование трехфазного асинхронного двигатели в однофазном и конденсаторном режимах. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1 30 Способы возбуждения и устройство синхронных машин Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 31 Магнитная цепь и магнитное поле синхронных генераторов. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 32 Характеристики синхронного генератора. Потери и КПД синхронных машин. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 33,3 4 Практическая работа № 5. Расчет основных параметров трехфазного синхронного генератора. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 2 35,3 6 Лабораторная работа № 8. Исследование трехфазного синхронного генератора. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 2 37 Параллельная работа синхронных генераторов. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 38 Лабораторная работа № 9. Исследование трехфазного синхронного генератора, включенного на параллельную работу с сетью. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1 39 Синхронные двигатели Составление таблицы «Сравнение работы СД и АД» Анализ и оценка составления таблицы 1 40 Синхронные компенсаторы. Составление конспекта Проверка конспекта по теме. 1 41 Практическая работа № 6. Расчет основных параметров трехфазного синхронного двигателя. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 42,4 3 Лабораторная работа № 10. Исследование трехфазного синхронного двигателя. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 2 44 Лабораторная работа № 11. Исследование синхронного реактивного конденсаторного двигателя. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1
Тема 1.3 Электрические машины постоянного

22
45 Принцип действия и устройство коллекторных машин постоянного тока. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 46 Обмотки якоря машин постоянного тока. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 47 Электродвижущая сила и электромагнитный момент машин постоянного тока. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 11
1 2 3 4 5 48 Магнитное поле машин постоянного тока. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 49 Коммутация в машинах постоянного тока. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 50 Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения. Генераторы постоянного тока независимого возбуждения Решение задач Оценка решения задач. 1 51 Практическая работа № 7. Расчет генераторов постоянного тока независимого возбуждения. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 52 Лабораторная работа № 12. Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 1 53 Генераторы постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения Решение задач Оценка решения задач. 1 54 Практическая работа № 8. Расчет генераторов постоянного тока параллельного возбуждения. Подготовка к практической работе Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 55,5 6 Лабораторная работа № 13. Исследование генератора постоянного тока параллельного возбуждения. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 2 57 Двигатели постоянного тока. Пуск двигателя в ход. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 58 Двигатель параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Решение задач Оценка решения задач. 1 59 Практическая работа № 9. Расчет двигателей постоянного тока параллельного возбуждения. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 60,6 1 Лабораторная работа № 14. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 2 62 Практическая работа № 10. Расчет двигателей постоянного тока последовательного возбуждения. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 63,6 4 Лабораторная работа № 15. Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения. Подготовка к лабораторной работе Допуск к выполнению лабораторной работы. 2 65 Потери и КПД машин постоянного тока. Решение задач Оценка решения задач. 1 66 Машины постоянного тока специального назначения. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 12

Тема 1.4 Электрические аппараты.

18
67 Основы теории электрических аппаратов. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 68 Процессы коммутации в электрических аппаратах. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 69 Практическая работа № 11. Расчет электромагнита постоянного тока. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 70 Аппараты управления, защиты и автоматики. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 71 Магнитные пускатели и контакторы. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 72 Практическая работа № 12 Изучение работы и конструкции контактора переменного тока Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 73 Практическая работа № 13. Изучение работы и конструкции магнитного пускателя. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 74 Применение реле в схемах управления, защиты и автоматики. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 75 Практическая работа № 14. Изучение работы и конструкции электромагнитного реле тока и напряжения. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 76 Практическая работа № 15. Изучение работы и конструкции различных типов реле времени. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 77 Аппараты распределительных устройств. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 78 Практическая работа № 16. Изучение различных типов автоматических выключателей. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 79 Высоковольтные аппараты распределительных устройств. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 80 Назначение, устройство, принцип работы высоковольтных выключателей. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 81 Бесконтактные электрические аппараты. Подготовка к текущему занятию Анализ и оценка подготовки к занятию. 1 82 Практическая работа № 17. Изучение работы бесконтактных коммутационных устройств. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1 13
83 Выбор электрических аппаратов по заданным техническим условиям и проверка их на соответствие заданным режимам работы. Решение задач Оценка решения задач. 1 84 Практическая работа № 18. Выбор электрических и электронных аппаратов по заданным техническим условиям и проверка их на соответствие заданным режимам работы. Подготовка к практической работе Допуск к выполнению практической работы. 1
По МДК01.01 – 84 часа
14
3 СОДЕРЖАНИЕ ВНЕАУДИТОРНОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Тема 1.1 Трансформаторы

Урок 1. Назначение электрических машин и трансформаторов.

Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал.
Общие указания к выполнению работы:
§ В.1 и В.2, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста. Ответить на следующие вопросы: 1) Что представляет собой электрическая машина? 2) Что называют генератором? Что называют двигателем? 3) Что называется обратимостью электрических машин? 4) Объясните закон электромагнитной индукции? 5) Что называют трансформатором? 6) Как классифицируются электрические машины?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 2.
Принцип действия и устройство трансформатора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Составление классификации силовых трансформаторов
.

Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, анализировать и систематизировать имеющийся материал, сформировать способность систематизировать материал и уметь структурировать информацию.
Общие указания к выполнению работы:
§ 1.1…1.3, (5). Предварительно внимательно просмотреть материал, проанализировать его, выбрать главное и второстепенное. Выбрать оптимальную форму таблицы; информацию представить в сжатом виде и заполнить ею основные графы таблицы; пользуясь готовой таблицей, эффективно подготовиться к контролю по заданной теме.
Форма отчетности и контроля:
конспект, таблица, оценка составления таблицы по классификации.
Урок 3.
Уравнение напряжений трансформатора, магнитодвижущих сил и токов.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 0,5.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 1.4 1.5, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные формулы: формула 15
трансформаторной ЭДС, коэффициент трансформации, уравнение напряжения для первичной и вторичной обмоток, МДС трансформатора. Ответить на следующие вопросы: 1) Как определить номинальные токи и номинальное вторичное напряжение трансформатора? 2) Что называется током холостого хода? 3) Приведите формулы ЭДС и коэффициента трансформации трансформатора. 4) Приведите уравнения напряжений трансформатора. 5) Приведите уравнения МДС трансформатора. 6) Приведите уравнения токов трансформатора.
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 4.
Практическое занятие № 1. Расчет основных параметров однофазного трансформатора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 1, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу №1.3, (4).
Форма

контроля:
Проверка решения задачи,
д
опуск к выполнению практической работы № 1.
Урок 5.
Трансформирование трехфазного тока и схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 1.8, (1). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать схемы соединения обмоток трансформатора, отношение линейных напряжений трехфазного трансформатора. Выполнить следующее задание: 1) Впишите пропущенные слова: ТРАНСФОРМАТОР — это __________________ электромагнитное устройство, имеющее ________ ли более __________________ связанные ___________ и предназначенное для ________________ посредством _____________________ одной системы ____________ тока в другую систему __________ тока. 2) Впишите КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ частей трансформатора: 16
__________________________________________________________________________________ 3) Перечислите МАТЕРИАЛЫ КОНСТРУКЦИИ трансформатора: магнитопровод ___________________________________________ обмотки_________________________________________________ Решить задачу № 1.2, (4).
Форма отчетности и контроля:
конспект, выполненные задание и задача, оценка.
Урок 6.
Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 1.11, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения. Ответить на следующие вопросы: 1) На что расходуется активная мощность, потребляемая трансформатором при опытах х.х. и к.з.? 2) Как опытным путем определить напряжение к.з. трансформатора? 3) К какой обмотке целесообразно подводить напряжение при опыте х.х. а к какой при опыте к.з.? Почему? 4) Изменится ли основной магнитный поток и ток х.х. , если трансформатор включить в сеть с частотой выше или ниже номинальной? Решить задачу № 1.2, (4).
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, решение задачи, оценка.
Урок

7.
Внешняя характеристика трансформатора. Потери и коэффициент полезного действия.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 1.11, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения. Ответить на следующие вопросы: 5) На что расходуется активная мощность, потребляемая трансформатором при опытах х.х. и к.з.? 6) Как опытным путем определить напряжение к.з. трансформатора? 7) К какой обмотке целесообразно подводить напряжение при опыте х.х. а к какой при опыте к.з.? Почему? 17
8) Изменится ли основной магнитный поток и ток х.х. , если трансформатор включить в сеть с частотой выше или ниже номинальной? Решить задачу № 1.12, (4).
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, решение задачи, оценка.
Урок 8.
Лабораторная работа № 1. Испытание однофазного трансформатора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 1, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу №1.4, (4).
Форма

контроля:
Проверка решения задачи,
д
опуск к выполнению лабораторной работы № 1.
Урок

9.
Практическое занятие № 2. Построение внешней характеристики трансформатора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 2, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 2.
Урок 10.
Практическое занятие № 3. Расчет основных параметров трехфазного трансформатора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 2, где указать тему и цель 18
работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 3.
Урок 11.
Группы соединения обмоток.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 0,5.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 2.1, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения. Ответить на следующие вопросы: 1) Что называют группой соединения обмоток и как она обозначается? 2) Какие группы соединения предусмотрены ГОСТом? 3) Какие группы соединения называют основными? 4) Какие группы соединения называют производными?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 12.
Лабораторная работа № 2. Определение групп соединения обмоток трехфазного двухобмоточного трансформатора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 2, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 2.
Урок 13.
Параллельная работа трансформаторов.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 2.2, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать условия параллельной работы трансформаторов. Ответить на следующие вопросы: 19
1) Что называется параллельной работой двух или н е с кол ь к и х трансформаторов? 2) Какова главная цель включения трансформаторов на параллельную работу? 3) Какие условия необходимо соблюдать при включении трансформаторов на параллельную работу? 4) Что такое фазировка трансформатора и как она выполняется? Решить задачу №1.13, (4).
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, ответы на вопросы, оценка.
Урок

14.
Лабораторная работа № 3. Исследование параллельной работы трехфазных двухобмоточныхсиловых трансформаторов.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 2.2, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 3, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 3.
Урок 15.
Специальные трансформаторы.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка реферата или презентации «Трансформаторы специального назначения различных видов».
Количество часов
: 2.
Цель работы:
Самостоятельно определять задачи профессионального и личного развития, научиться использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности, осуществлять поиск и использовать информацию, необходимую для эффективного выполнения задания.
Общие указания к выполнению работы:
Проработать имеющийся материал, написать реферат или создать презентацию. Информация должна носить характер уточнения или обобщения, нести новизну, отражать современный взгляд по предложенному вопросу. Оформить реферат письменно, он должен включать элементы наглядности (приведение примеров) и быть выполнен в соответствии с требованиями по оформлению. Презентация позволяет дополнять информацию изображениями и спецэффектами. Количество слайдов в презентации не должно быть менее 10 и более 20 слайдов. Регламент времени на озвучивание доклада или презентации – до 5-7 мин. Критерии оценки:
1)
соответствие материала содержанию темы; 20

2)
глубина проработки материала;
3)
грамотность и полнота использования источников;
4)
наличие примеров.
Форма отчетности и контроля:
реферат или презентация, защита, анализ, оценка.
Урок

16,17.
Л а б о р ато р н а я р а б от а № 4 . Исследование однофазного автотрансформатора при разных коэффициентах трансформации.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 2.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 3.2, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 4, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу №1.15, (4).
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 4.
Тема 1.2 Электрические машины переменного тока

Урок 18.
Режимы работы и устройство асинхронной машины.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 0,5.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 10.1, 10.2 , (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать определения и формулы скольжения, режимы работы асинхронной машины. Ответить на следующие вопросы: 1) Принцип действия асинхронного двигателя. 2) Режимы работы асинхронной машины. 3) Устройство асинхронного двигателя. 4) Назовите необходимые условия получения кругового вращающегося магнитного поля с помощью различных систем переменного тока. Решить задачу № 3.1, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, ответы на вопросы, оценка.
Урок 19.
Рабочий процесс трехфазного асинхронного двигателя. 21

Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 0,5.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 12.1, 12.2 , (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать формулы ЭДС в обмотке подвижного и неподвижного ротора, частота скольжения в подвижном и неподвижном роторе. Выполните следующее задание: 1) Действующее значение ЭДС обмотки неподвижного ротора ___________________________ 2) Какую максимальную частоту вращения может иметь вращающее поле асинхронного двигателя при частоте переменного тока f = 50 Гц? ___________________________________ 3) В процессе работы асинхронного двигателя токи в обмотках статора и ротора создают ___ ______________________________________________________________________________ Возрастает или понижается частота вращения магнитного поля при увеличении пар полюсов асинхронного трехфазного двигателя? 4) Заполните таблицу: Число пар полюсов 2р = 2 2р = 4 2р = 6 2р = 8 2р = 10 Частота вращения АД Решить задачу № 3.2, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма

контроля:
конспект, проверка выполнении задания и решения задачи, оценка.
Урок 20.
Потери и КПД асинхронного двигателя.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 13.1, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, построить структурную схему потерь АД. Ответить на следующие вопросы: 1) Как подразделяются потери в асинхронном двигателе? 2) Какие потери относятся к основным? 3) Охарактеризуйте каждый вид потерь. 4) Энергетическая диаграмма АД. 5) Как определить переменные потери при номинальной нагрузке трехфазного асинхронного двигателя? 6) Почему магнитные потери в сердечнике ротора не учитывают? 7) На какие виды потерь влияют величина воздушного зазора и толщина пластин сердечника статора? 22
Решить задачу № 3.6, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, ответы на вопросы, оценка.
Урок 21.
Электромагнитный момент и рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Решение задач по теме.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с формулами, более глубоко усвоить теоретический материал, научиться концентрировать внимание на его основных положениях.
Общие указания к выполнению работы:
§ 13.2…13.4, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выпишите основные формулы: номинальный момент, частота вращения ротора АД. Решить задачу № 3.7, (4). Пример решения задачи в конспекте урока. Дополнительно решить следующие задачи: Задача 1 Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель имеет следующие паспортные данные Р ном = 22 кВт; U ном = 380 В; s ном = 3,5%; р = 3; cos  = 0,87; η ном = 0,895; к i = 7; к max = 1,8; к п = 1,2. Определить ток, потребляемый двигателем из сети, номинальную частоту вращения, номинальный, максимальный и пусковой моменты, а также пусковой ток. Задача 2 Трехфазный асинхронный двигатель потребляет из сети мощность Р 1 = 20 К В Т . Потери в статоре равны Р ст = 1,2 кВт; в роторе — Р рот = 0,6 квт, механические потери — Р мех = 0,2 кВт. Синхронная частота вращения равна n 1 = 1000 об/мин. Скольжение ротора составляет s = 2,5%. Частота тока в сети f 1 = 50 Гц. Определите полезную мощность Р 2 ; КПД двигателя  ; электромагнитную мощность Р эм ; электромагнитный момент М эм ; полезный момент М (на валу); число пар полюсов. Задача 3 Трехфазный асинхронный двигатель потребляет из сети полную мощность S = 3,97 кВа. Суммарные потери мощности равны  P = 0,5 кВт. Двигатель развивает номинальный момент М н = 18,8 Нм. Способность к перегрузке М м /М н = 1,7; номинальная скорость вращения n н = 1425 об/мин; частота тока в обмотке ротора f 2 = 2,5 Гц. Номинальное напряжение сети U H = 380 В. Определите величины Р Н , соs  н ,  н , М м , М п /М н , f 1 , S H , I н — ?
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, оценка.
Урок 22.
Опытное определение параметров и расчет рабочих характеристик
.

Внеаудиторная самостоятельная работа:
Решение задач по теме.
Количество часов
: 1. 23

работы:
Научиться работать с формулами, более глубоко усвоить теоретический материал, научиться концентрировать внимание на его основных положениях.
Общие указания к выполнению работы:
§ 14.1…14.3, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выпишите основные формулы. Решить задачу № 3.17, (4). Пример решения задачи в конспекте урока. Дополнительно решить следующие задачи: Задача 1 Для трехфазного асинхронного двигателя даны следующие величины при номинальной нагрузке: суммарные потери мощности в двигателе ∑Р = 1,5 кВт; коэффициент полезного действия η н = 0,88; синхронная частота вращения поля n 1 = 3000 об/мин; частота тока в роторе f 2s = 1,67 Гц; частота тока в сети равна f 1 = 50 Гц. Определите: потребляемую Р 1 и номинальную полезную Р н 2 мощности; скольжение s н ; частоту вращения ротора n н2 ; число пар полюсов двигателя р; полезный вращающий момент двигателя. Задача 2 Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором потребляет из сети мощность Р 1 = 22,6 кВт при номинальном напряжении U ном = 380 В. Суммарные потери мощности в двигателе pа в н ы  Р = 2,6 кВт. Коэффициент мощности двигателя составляет cos  ном = 0,85. Синхронная частота вращения n 1 . При этом двигатель работает со скольжением s ном . Частота вращения поля статора равна n 1 = 3000 об/мин. Частота тока во вращающемся роторе f 2s = 1,3 Гц; частота тока в сети f 1 = 50 Гц. Определить: Р ном2 , I ном ,  ном , М ном , s ном , n ном2
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, оценка.
Урок

24.
Практическое занятие № 4. Расчет основных параметров асинхронных электродвигателей переменного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 2.
Цель

работы:
Приобрести навыки решения задач по Электрическим машинам, познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 4, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачи № 3.3 и 3.11, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 4. 24

Урок 25.
Лабораторная работа № 5. Исследование трехфазного асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главы 11…14, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 5, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 5.
Урок 26.
Пуск и регулирование частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя.
Внеаудиторная

самостоятельная

работа:
Составление таблицы «Пусковые свойства АД. Способы пуска».
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, анализировать и систематизировать имеющийся материал, сформировать способность систематизировать материал и уметь структурировать информацию.
Общие указания к выполнению работы:
§ 15.1…15.4, (5). Предварительно внимательно просмотреть материал, проанализировать его, выбрать главное и второстепенное. Выбрать оптимальную форму таблицы; информацию представить в сжатом виде и заполнить ею основные графы таблицы; пользуясь готовой таблицей, эффективно подготовиться к контролю по заданной теме.
Форма отчетности и контроля:
конспект, таблица, оценка составления таблицы по классификации.
Урок

27.
Лабораторная работа № 6. Опытное изучение способов пуска трехфазного асинхронного двигателя.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 15, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 6, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы. 25

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 6.
Урок 28.
Однофазный и конденсаторный асинхронные двигатели.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка реферата или презентации «Асинхронные машины специального назначения».
Количество часов
: 2.
Цель работы:
Самостоятельно определять задачи профессионального и личного развития, научиться использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности, осуществлять поиск и использовать информацию, необходимую для эффективного выполнения задания.
Общие указания к выполнению работы:
Проработать имеющийся материал, написать реферат или создать презентацию. Информация должна носить характер уточнения или обобщения, нести новизну, отражать современный взгляд по предложенному вопросу. Оформить реферат письменно, он должен включать элементы наглядности (приведение примеров) и быть выполнен в соответствии с требованиями по оформлению. Презентация позволяет дополнять информацию изображениями и спецэффектами. Количество слайдов в презентации не должно быть менее 10 и более 20 слайдов. Регламент времени на озвучивание доклада или презентации – до 5-7 мин. Критерии оценки:
1)
соответствие материала содержанию темы;
2)
глубина проработки материала;
3)
грамотность и полнота использования источников;
4)
наличие примеров.
Форма отчетности и контроля:
реферат или презентация, защита, анализ, оценка.
Урок 29.
Лабораторная работа № 7. Исследование трехфазного асинхронного двигатели в однофазном и конденсаторном режимах.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 16, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 7, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 7.
Урок 30.
Способы возбуждения и устройство синхронных машин.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1. 26

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 19.1, 19.2, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения темы. Способы возбуждения – электромагнитное: контактная и безконтактная системы, самовозбуждение, тиристорные возбудительные устройства. По конструкции могут быть гидрогенераторы, турбогенераторы и синхронные двигатели. Ответить на следующие вопросы: 1) Какие существуют способы возбуждения синхронных машин? 2) Объясните назначение тиристорного преобразователя в системе самовозбуждения СГ? 3) Объясните устройство явнополюсных и неявнополюсных роторов. 4) Чем обеспечивается неравномерный воздушный зазор в синхронной машине? 5) Чем отличаются синхронные машины от асинхронных?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 31.
Магнитная цепь и магнитное поле синхронных генераторов.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 20.1…20.3, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения темы: из каких участков состоит магнитная цепь явнополюсной синхронной машины? в чем состоит явление реакции якоря? Ответить на следующие вопросы: 1) Магнитная цепь синхронной машины. 2) Магнитное поле синхронной машины. 3) В чем состоит явление реакции якоря синхронной машины? 4) Действие реакции якоря при активной нагрузке синхронного генератора. 5) Действие реакции якоря при индуктивной нагрузке синхронного генератора. 6) Действие реакции якоря при емкостной нагрузке синхронного генератора.
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 32.
Характеристики синхронного генератора. Потери и КПД синхронных машин.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1. 27

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 20.6…20.8, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения темы. Выписать и изобразить характеристики синхронного генератора, отношение ОКЗ, потери синхронных машин. Построить энергетическую диаграмму синхронной машины. Ответить на следующие вопросы: 1) Почему характеристика к.з. синхронной машины имеет вид прямой линии? 2) Что такое ОКЗ и как этот параметр влияет на свойства СГ? 3) Что такое номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки и почему при емкостной нагрузке его величина отрицательна? Какие виды потерь имеет место в синхронной машине? 4) Определить, какой из двух двигателей асинхронный, а какой – синхронный, если первый имеет частоту вращения n = 700 об/мин, а второй — 750 об/мин? Решить задачу 4.1, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, проверка решения задачи, оценка.
Урок 33, 34.
Практическое занятие № 5. Расчет основных параметров трехфазного синхронного генератора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 2.
Цель

работы:
Приобрести навыки решения задач по Электрическим машинам, познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 20, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 5, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу № 4.5, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 5.
Урок 35, 36.
Лабораторная работа № 8. Исследование трехфазного синхронного генератора.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 2.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
28
Повторить главу 20, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 8, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 8.
Урок 37.
Параллельная работа синхронных генераторов.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 21, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения темы. Повторить из лекции условия включения синхронных генераторов на параллельную работу, способы синхронизации, U- образные характеристики синхронного генератора. Ответить на следующие вопросы: 1) Какие преимущества дает параллельная работа синхронных генераторов? 2) Перечислите условия включения генераторов на постоянную работу. 3) Что называют синхронизацией? 4) Способы синхронизации: способ точной синхронизации, способ самосинхронизации. 5) Угловые характеристики синхронного генератора. 6) Синхронизирующая способность синхронных машин 7) U- образные характеристики синхронного генератора. Решить задачу 4.6, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, проверка решения задачи, оценка.
Урок

38.
Лабораторная работа № 9. Исследование трехфазного синхронного генератора, включенного на параллельную работу с сетью.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель работы: П
ознакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 21, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 9, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу 4.7, (4). Пример решения задачи в конспекте урока. 29

контроля:
Проверка решения задачи, допуск к выполнению лабораторной работы № 9.
Урок 39.
Синхронные двигатели.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Составление таблицы «работы СД и АД».
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, анализировать и систематизировать имеющийся материал, сформировать способность систематизировать материал и уметь структурировать информацию.
Общие указания к выполнению работы:
§ 225.1…22.3, (5). Предварительно внимательно просмотреть материал, проанализировать его, выбрать главное и второстепенное. Выбрать оптимальную форму таблицы; информацию представить в сжатом виде и заполнить ею основные графы таблицы; пользуясь готовой таблицей, эффективно подготовиться к контролю по заданной теме. Решить задачу 4.8, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма

контроля:
конспект, таблица, решение задачи, оценка составления таблицы по классификации и решения задачи.
Урок 40. С
инхронные компенсаторы.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Составление конспекта.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 21, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения темы: назначение СК, включение в сеть, применение, достоинства и недостатки. Решить задачу 4.8, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, оценка.
Урок 41.
Практическое занятие № 6. Расчет основных параметров трехфазного синхронного двигателя.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Приобрести навыки решения задач по Электрическим машинам, познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 22, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 6, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. 30
Решить задачу № 4.9, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма

контроля:
Проверка решения задачи, допуск к выполнению практической работы № 6.
Урок 42,43.
Лабораторная работа № 10. Исследование трехфазного синхронного двигателя.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 2.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 22, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 10, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 10.
Урок 44.
Лабораторная работа № 11. Исследование трехфазного синхронного реактивного конденсаторного двигателя.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 21, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 11, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 11.
Тема 1.3 Электрические машины постоянного тока

Урок 45.
Принцип действия и устройство коллекторных машин постоянного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 24, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные положения темы. 31
Повторить из лекции принцип действия генератора и двигателя постоянного тока и устройство машин постоянного тока. Выполнить следующее задание: 1) Впишите пропущенные слова: Характерным признаком коллекторных машин является ________________________________ Статор МПТ состоит_____________________________________ Якорь МПТ состоит _____________________________________ Коллектор МПТ состоит __________________________________ 2) Впишите КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ частей МПТ: __________________________________________________________________________________
Форма отчетности и контроля:
конспект, выполнение задания, оценка.
Урок 46.
Обмотки якоря машин постоянного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 25.1…25.3, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия обмоток якоря машин постоянного тока. Ответить на следующие вопросы: 1) Какими параметрами характеризуется обмотка якоря? 2) Сколько параллельных ветвей имеет обмотка якоря шестиполюсной машины в случаях ПВО и ППО? 3) Что такое магнитная несимметрия и каковы ее последствия? 4) Как влияют ширина секции и положение щеток на ЭДС машины? 5) Какими соображениями руководствуются при выборе типа обмоток якоря?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 47.
Электродвижущая сила и электромагнитный момент машин постоянного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, строить логические связи изученного материала.
Общие указания к выполнению работы:
§ 25.4…25.5, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Выписать формулы: ЭДС машины постоянного тока (В): Е а = рn 60 a Фn = c e Фn ; 32
Постоянная величина машины постоянного тока c e = pN/(60a); Электромагнитный момент (Нм) P эм = E a I a . Ответить на следующие вопросы: 1) В каких частях МПТ возникает ЭДС? 2) Что называется полюсной дугой? 3) Как определяется основной магнитный поток? 4) Как определяется ЭДС проводника и обмотки? 5) Как определяется электромагнитный момент МПТ? Решить задачи. Задача 1 Обмотка якоря четырехполюсного двигателя постоянного тока имеет 690 проводников при двух парах параллельных ветвей. Магнитный поток машины 0,012 Вб при скорости вращения 1500 об/мин. Определите ЭДС, наводимую в обмотке якоря двигателя. Ответ: 207 В. Задача 2 Обмотка шестиполюсного генератора постоянного тока имеет 600 проводников и три пары параллельных ветвей. Магнитный поток машины Ф = 0,01 Вб. Скорость вращения генератора n = 2000 об/мин. Определить ЭДС генератора. Ответ: 200 В.
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, проверка решения задачи, оценка.
Урок 48.
Магнитное поле машин постоянного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
§ 26.1…26.4, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Что такое магнитный поток и где он возникает? 2) Что такое поток рассеяния? 3) Что такое коэффициент магнитного рассеяния, и какие значения он имеет? 4) В каких частях ЭМ возникает магнитная цепь? 5) Из каких материалов выполняют участки магнитной цепи? 6) Что такое воздушный зазор?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка. 33

Урок 49.
Коммутация в машинах постоянного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
§ 27.1…27.3, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Какие виды причины, вызывающие искрение на коллекторе вы знаете? 2) Дайте определение механической, потенциальной и коммутационной причинам? 3) Какие степени искрения вы знаете? 4) Какая секция называется коммутирующей? 5) Расскажите о прямолинейной коммутации. 6) Расскажите о криволинейной замедленной коммутации. 7) Расскажите о способах улучшения коммутации.
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 50.
Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения. Генераторы постоянного тока независимого возбуждения .
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Решение задач по теме.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с формулами, более глубоко усвоить теоретический материал, научиться концентрировать внимание на его основных положениях.
Общие указания к выполнению работы:
§ 28.1…28.2, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выпишите основные формулы. Решить задачу № 5.4, (4). Пример решения задачи в конспекте урока. Дополнительно решить следующие задачи: Задача 1 Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает в нагрузку мощность 9200 Вт. Напряжение на зажимах генератора 230 В, сопротивление обмотки возбуждения 115 Ом, сопротивление обмотки якоря 0,2 Ом. Определить ЭДС генератора. Ответ: 238,4 В. Задача 2 Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением работает в режиме холостого хода. Сопротивление обмотки якоря 0,2 Ом, сопротивление обмотки возбуждения 120 Ом. Напряжение на зажимах генератора 240 В. Определить ЭДС генератора. 34
Ответ: 240,4 В. Задача 3 Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением питает нагрузку током 48 А. Напряжение на зажимах генератора 460 В. сопротивление обмотки возбуждения 230 Ом, ЭДС, индуцируемая в обмотке якоря 475 В. определить сопротивление обмотки якоря генератора, мощность тепловых потерь в обмотке якоря генератора. Ответ: 0,3 Ом, 750 Вт.
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, оценка.
Урок

51.
Практическое занятие № 7. Расчет генераторов постоянного тока независимого возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Приобрести навыки решения задач по Электрическим машинам, познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 28.1, 28.2, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 7, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу № 5.5, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма

контроля:
Проверка решения задачи, допуск к выполнению практической работы № 7.
Урок 52.
Лабораторная работа № 12. Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 28.2, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 12, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 12.
Урок 53.
Генераторы постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения
.

Внеаудиторная самостоятельная работа:
Решение задач по теме.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с формулами, более глубоко усвоить теоретический материал, научиться концентрировать внимание на его основных 35
положениях.
Общие указания к выполнению работы:
§ 28.3…28.4, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выпишите основные формулы. Решить задачу № 5.6, (4). Пример решения задачи в конспекте урока. Дополнительно решить следующие задачи: Задача 1 Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением нагружен током 24,5 А. Напряжение на зажимах генератора 115 В. сопротивление обмотки возбуждения 230 Ом. Мощность тепловых потерь в обмотке якоря генератора 375 Вт. Определить ЭДС, индуцируемую в обмотке якоря. Задача 2 Электрический генератор постоянного тока параллельного возбуждения имеет данные: U ном = 230 В, P ном = 4,8 кВт,  ном = 0,85. Потери мощности в цепи возбуждения 4 %, в цепи якоря 5 % от номинальной. Определить ток возбуждения, ток номинальной нагрузки, ЭДС генератора.
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, оценка.
Урок

54
Практическое занятие № 8. Расчет генераторов постоянного тока параллельного возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Приобрести навыки решения задач по Электрическим машинам, познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 28.3, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 8, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу № 5.6, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма

контроля:
Проверка решения задачи, допуск к выполнению практической работы № 8.
Урок 55, 56.
Лабораторная работа № 13. Исследование генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 2.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 28.3, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 13, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы. 36

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 13.
Урок 57.
Двигатели постоянного тока. Пуск двигателя в ход.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
§ 29.1…29.2, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Объясните принцип действия ДПТ. 2) Что называется противо-ЭДС двигателя? 3) Как определить напряжение, подведенное к ДПТ? 4) Как определить электромагнитную мощность ДПТ? 5) Как разделяются ДПТ в зависимости от способа возбуждения? 6) Почему большой пусковой ток опасен для ДПТ? 7) Как осуществляется пуск ДПТ?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок

58.
Двигатель параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Решение задач по теме.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с формулами, более глубоко усвоить теоретический материал, научиться концентрировать внимание на его основных положениях.
Общие указания к выполнению работы:
§ 29.3…29.7, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выпишите основные формулы. Решить задачу № 5.7, (4). Пример решения задачи в конспекте урока. Дополнительно решить следующие задачи: Задача 1 Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения включен в сеть с напряжением U = 440 В. сопротивление обмотки якоря R я = 0,2 Ом, сопротивление обмотки возбуждения 200 Ом. В установившемся режиме работы в обмотке якоря двигателя индуцируется противо-ЭДС E я = 430 В. Определить ток, потребляемый двигателем из сети. Ответ: 52,2 А. Задача 2 37
Двигатель постоянного тока развивает на валу мощность 5 кВт при напряжении питания 110 В и скорости вращения 2000 об/мин. При этом ток, потребляемый из сети, равен 60 А. Определить вращающий момент на валу двигателя, коэффициент полезного действия. Ответ: 23,875 Н·м; 0,758. Задача 3 Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением питается от сети с напряжением 220 В. сопротивление цепи возбуждения, равное сумме сопротивлений регулировочного реостата и обмотки возбуждения, R = R р + R в = 110 Ом, скорость двигателя 750 об/мин. Определить сопротивление цепи возбуждения, при котором скорость двигателя равна 1500 об/мин. Ответ: 220 Ом.
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, оценка.
Урок

59
Практическое занятие № 9. Расчет двигателей постоянного тока параллельного возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Приобрести навыки решения задач по Электрическим машинам, познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 29.3, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 9, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу № 5.10, (4). Пример решения задачи в конспекте урока.
Форма

контроля:
Проверка решения задачи, допуск к выполнению практической работы № 9.
Урок 60, 61.
Лабораторная работа № 14. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 2.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 29.3, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 14, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 14. 38

62
Практическое занятие № 10. Расчет двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Приобрести навыки решения задач по Электрическим машинам, познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 29.6, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 10, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. Решить задачу № 5.12, (4). Пример решения задачи в конспекте урока. Дополнительно решить следующие задачи: Задача 1 Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением включен в сеть с напряжением 110 В. при вращающем моменте на валу 15 Н·м и скорости вращения 1500 об/мин двигатель потребляет из сети ток 25 А. Суммарное сопротивление обмоток якоря и возбуждения 0,3 Ом. Определить противо-ЭДС, индуцируемую в обмотке якоря, коэффициент полезного действия. Ответ: 102,5 В, 0,875. Задача 2 Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения включается в сеть с напряжением 110 В. В номинальном режиме работы двигатель потребляет из сети мощность 4,4 кВт. Суммарное сопротивление обмоток якоря и возбуждения 0,2 Ом. Кратность пускового тока равна 2. Определить пусковой ток двигателя, сопротивление пускового реостата. Ответ: 80 А, 1,175 Ом. Задача 3 Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением включен в сеь с напряжением 220 В. Мощность на валу 25 кВт, коэффициент полезного действия 0,85; суммарное сопротивление обмоток якоря и возбуждения 0,025 Ом. Определить ток, потребляемый двигателем из сети, противо-ЭДС, индуцируемую в обмотке якоря. Ответ: 133,7 А, 216,7 В.
Форма

контроля:
Проверка решения задач, допуск к выполнению практической работы № 10.
Урок 63, 64.
Лабораторная работа № 15. Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к лабораторной работе.
Количество часов
: 2.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по лабораторной работе с целью осознания хода выполнения лабораторной работы и экономии учебного времени во время проведения самой работы.
Общие указания к выполнению работы:
39
Повторить § 29.6, (5). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по лабораторной работе № 15, где указать тему и цель работы, схему опыта, краткий ход работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению лабораторной работы № 15.
Урок 65.
Потери и КПД машин постоянного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Решение задач по теме.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с формулами, более глубоко усвоить теоретический материал, научиться концентрировать внимание на его основных положениях.
Общие указания к выполнению работы:
§ 29.8, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выпишите основные формулы. Нарисуйте энергетическую диаграмму машины постоянного тока. Решить задачу № 5.8, (4). Пример решения задачи в конспекте урока. Дополнительно решить следующие задачи: Задача 1 Двигатель постоянного тока питается от сети с напряжением U = 220 В. потребляемый двигателем ток I = 40 А, скорость вращения двигателя n = 2000 об/мин, коэффициент полезного действия η = 0,85. Определить вращающий момент на валу двигателя. Ответ: 35,72 Н·м. Задача 2 Двигатель постоянного тока питается от сети с напряжением U=220В. Скорость вращения двигателя n = 2000 об/мин, вращающий момент на валу М вр = 10 Н·м; коэффициент полезного действия η = 0,8. Определить ток, потребляемый двигателем из сети. Ответ: 11,9 А.
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, оценка.
Урок 66.
Машины постоянного тока специального назначения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 30, (5). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Перечислите машин постоянного тока специального назначения. 2) Каково назначение компенсационной обмотки в ЭМУ? 40
3) Почему выходная характеристика тахогенератора криволинейна? 4) Объясните принцип якорного и полюсного способов управления ИД. 5) Каковы достоинства и недостатки малоинерционного двигателя постоянного тока?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Тема 1.4 Электрические аппараты.

Урок 67.
Основы теории электрических аппаратов.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 1, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Что называют электрическими аппаратами? 2) По каким признакам классифицируются электрические аппараты? 3) Перечислите электрические аппараты высокого напряжения. 4) Перечислите электрические аппараты низкого напряжения.
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 68.
Процессы коммутации в электрических аппаратах.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 2, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Что такое коммутация? 2) Чем сопровождается отключение электрической цепи коммутационными аппаратами? 3) Расскажите как происходит отключение электрической цепи коммутационными аппаратами? 4) Каковы условия гашения электрической дуги? 5) Перечислите способы гашения электрической дуги?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 69.
Практическое занятие № 11. Расчет электромагнита постоянного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию. 41

Количество часов
: 1.
Цель работы:
Приобрести навыки решения задач по Электрическим аппаратам, познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задачи.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 1, (2). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 11, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход решения задачи. Ответить на контрольные вопросы. Дополнительно решить следующие задачи: Задача 1 По катушке с числом витков W = 250 проходит ток 1,5А. катушка расположена на сердечнике из электротехнической стали. Определить магнитный поток Ф в магнитопроводу однородной магнитной цепи, если d = 45 мм, r = 110 мм. Задача 2 Определить ток в катушке, имеющей 600 витков, и магнитную проницаемость сердечника, на котором расположена катушка, выполненном из литой стали, если магнитный поток, созданный током катушки в сердечнике Ф = 8·10 -4 Вб. Размеры однородной магнитной цепи а = 25 мм, в = 30 мм, Н = 120 мм, L = 100 мм.
Форма

контроля:
Проверка решения задач, допуск к выполнению практической работы № 11.
Урок 70.
Аппараты управления, защиты и автоматики.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 4, 5, 6, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Для чего служат электрические аппараты? 2) Перечислите режимы работы электрических аппаратов. 3) По каким признакам классифицируются электрические аппараты? 4) Как различают электрические аппараты по выполняемой функции? 5) Как различают электрические аппараты по функциональному назначению?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 71.
Магнитные пускатели и контакторы. 42

Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 9, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы:
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок

72.
Практическое занятие № 12. Изучение работы и конструкции контактора переменного тока.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задания и экономии учебного времени на уроке.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 9.3, (2). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 12, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход выполнения работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 12.
Урок

73.
Практическое занятие № 13. Изучение работы и конструкции магнитного пускателя.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задания и экономии учебного времени на уроке.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 9.4, (2). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 13, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход выполнения работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 13.
Урок 74.
Применение реле в схемах управления, защиты и автоматики.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1. 43

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 8, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Что такое реле? 2) Перечислите основные части реле. 3) Как классифицируются реле по назначению? 4) В чем заключается различие реле прямого и косвенного действия? 5) Какие конструкции реле получили наибольшее распространение? 6) Какие функции выполняют реле?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок

75.
Практическое занятие № 14. Изучение работы и конструкции электромагнитного реле тока и напряжения.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задания и экономии учебного времени на уроке.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 10, 13, 20, (2). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 14, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход выполнения работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 14.
Урок

76.
Практическое занятие № 15. Изучение работы и конструкции различных типов реле времени.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задания и экономии учебного времени на уроке.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 8, (2). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 15, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход выполнения работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 15.
Урок 77.
Аппараты распределительных устройств. 44

Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
§ 5.2, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Что называется автоматическим выключателем? 2) Какие расцепители в автоматическом выключателе вы знаете? 3) Что называется предохранителем? 4) Что называется рубильником? 5) Что называется пакетным переключателем?
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок 78.
Практическое занятие № 16. Изучение различных типов автоматических выключателей
.

Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задания и экономии учебного времени на уроке.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить § 5.2, (2). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 16, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход выполнения работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 16.
Урок 79.
Высоковольтные аппараты распределительных устройств.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
§ 5.3…5.5, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Назначение разъединителя, опишите конструкцию разъединителя. 2) Назначение отделителя и короткозамыкателя, опишите конструкцию отделителя и короткозамыкателя. 45
3) Расскажите схему, поясняющую работу отделителя и короткозамыкателя. 4) Назначение токоограничивающего реактора, опишите конструкцию. 5) Назначение разрядника и ОПН, опишите конструкцию. Выполнить следующее задание: Впишите пропущенные слова: 1) Операции с разъединителем выполняются __________________________________________ 2) Основным элементом разъединителя являются ______________________________________ 3) Аппарат, искровой промежуток которого пробивается при определенном значении напряжения, называется _________________________________________________________ 4) разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод, называется __________________________________________________________ 5) Пространство между электродами называется разрядника, называется _________________
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, проверка задания, оценка.
Урок

80.
Назначение, устройство, принцип работы высоковольтных выключателей.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
§ 5.3, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Назначение высоковольтных выключателей. 2) Перечислите требования к выключателям. 3) Укажите марки маломасляных выключателей. 4) Перечислите достоинства и недостатки маломасляных выключателей. Выполнить следующее задание: Впишите пропущенные слова: 1) Для гашения дуги постоянного тока необходимо_____________________________________ 2) Для оперативных замыканий и размыкания цепей высокого напряжения при номинальных режимах работы и автоматического размыкания при аварийных режимах предназначены _______________________________________________________________________________ 3) Воздушную буферную подушку имеет______________________________________________ 4) Гашение дуги в среде шестифтористой серы происходит у_____________________________ 5) В масляных баковых выключателях масло служит для________________________________
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, проверка задания, оценка.
Урок 81.
Бесконтактные электрические аппараты.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к текущему занятию.
Количество часов
: 1. 46

работы:
Научиться работать с учебным материалом, вычленять из него главное, систематизировать имеющийся материал, развивать память пространственное и логическое мышление.
Общие указания к выполнению работы:
Глава 11, (2). Предварительно просмотреть материал, проанализировать его, обозначить основные мысли текста, выписать основные понятия и определения. Ответить на следующие вопросы: 1) Что называют бесконтактным электрическим аппаратом? 2) Какие аппараты к ним относятся? 3) Достоинства и недостатки бесконтактных аппаратов. 4) классификация бесконтактных электрических аппаратов; 5) устройство, принцип действия бесконтактных электрических аппаратов; 6) основные технические характеристики электрических аппаратов; 7) устройство, принцип действия бесконтактных полупроводниковых аппаратов;
Форма отчетности и контроля:
конспект, ответы на вопросы, оценка.
Урок

82.
Практическое занятие № 17. Изучение работы бесконтактных коммутационных устройств.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задания и экономии учебного времени на уроке.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 11, (2). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 17, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход выполнения работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 17.
Урок 83.
Выбор электрических аппаратов по заданным техническим условиям и проверка их на соответствие заданным режимам работы.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Решение задач по теме.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Научиться работать с формулами, более глубоко усвоить теоретический материал, научиться концентрировать внимание на его основных положениях.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить из МДК01.04 тему Выбор защитных аппаратов в электроустановках напряжением до 1000 В. Выписать условия выбора предохранителей, автоматических выключателей и магнитных пускателей. Решить следующие задачи: Задача 1 Для защиты трехфазного двигателя с номинальной мощность 2,2 кВ, 47
номинальным током 12 А, номинальным напряжением 220 В и кратностью пускового тока 4,5 установили предохранитель ПН2-50/25. Требуется проверить предохранитель на отключающую способность. Задача 2 На насосной станции установлен асинхронный двигатель, имеющий следующие параметры: Номинальная мощность – 18 кВт Номинальное напряжение – 380 В Кратность пускового тока – 5,0 Коэффициент мощности — 0,86. Требуется выбрать пусковую и защитную аппаратуру. Задача 3 Выбрать автоматический выключатель для защиты асинхронного двигателя, работающего в повторно-кратковременном режиме, со следующими основными техническими данными: мощность Р ном = 7,5 кВт; КПД η = 0,875; коэффициент мощности сosφ = 0,86; коэффициент кратности пускового тока К i = 7,5; номинальное напряжение U = 380 В.
Форма отчетности и контроля:
конспект, проверка решения задачи, оценка.
Урок

84.
Практическое занятие № 18. Выбор электрических и электронных аппаратов по заданным техническим условиям и проверка их на соответствие заданным режимам работы.
Внеаудиторная самостоятельная работа:
Подготовка к практическому занятию.
Количество часов
: 1.
Цель

работы:
Познакомится с инструкцией по практической работе с целью осознания задания и экономии учебного времени на уроке.
Общие указания к выполнению работы:
Повторить главу 11, (2). Внимательно почитать и осмыслить теоретическое обоснование.
О
формить индивидуальный отчет по практической работе № 18, где указать тему и цель работы, а также продумать примерный ход выполнения работы. Ответить на контрольные вопросы.
Форма

контроля:
Допуск к выполнению практической работы № 18. 48

Перечень вопросов для экзамена

По МДК 01.01 Электрические машины и аппараты

1)
Назначение электрических машин и трансформаторов.
2)
Назначение, устройство и принцип действия однофахных трансформаторов.
3)
Уравнения напряжений трансформатора.
4)
Назначение, устройство и принцип действия трехфазных трансформаторов.
5)
Физические процессы, протекающие в трансформаторе в режиме холостого хода.
6)
Уравнения ЭДС И МДС трансформатора.
7)
Опытное определение параметров схемы замещения трансформаторов.
8)
Внешняя характеристика трансформатора.
9)
Потери и КПД трансформатора.
10)
Принцип регулирования напряжения трансформатора.
11)
Группы соединения обмоток трансформаторов.
12)
Назначение и условия включения трансформаторов на параллельную работу.
13)
Трехобмоточные трансформаторы.
14)
Принцип работы автотрансформаторов.
15)
Трансформаторы специального назначения.
16)
Электрические машины как электромеханические преобразователи энергии.
17)
Классификация электрических машин.
18)
Назначение и принцип действия синхронного генератора.
19)
Принцип действия асинхронного двигателя.
20)
Основные типы обмоток статора безколлекторных машин.
21)
Режимы работы асинхронной машины.
22)
Устройство асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
23)
Устройство асинхронных двигателей с фазным ротором.
24)
Магнитная цепь асинхронной машины.
25)
Рабочий процесс трехфазного асинхронного двигателя.
26)
Потери и КПД асинхронного двигателя. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя.
27)
Электромагнитный момент и механические характеристики асинхронного двигателя.
28)
Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения сети.
29)
Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении сопротивления обмотки статора.
30)
Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
31)
Характеристики холостого хода трехфазного асинхронного двигателя.
32)
Характеристики короткого замыкания трехфазного асинхронного двигателя. 49

33)
Пусковые свойства асинхронного двигателя.
34)
Пуск двигателей с фазным ротором.
35)
Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором.
36)
Способы регулирование частоты вращения асинхронного двигателя.
37)
Назначение, устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя.
38)
Назначение, устройство и принцип действия асинхронной машины специального назначения.
39)
Способы возбуждения синхронных машин.
40)
Типы синхронных машин и их устройство.
41)
Магнитная цепь и магнитное поле синхронной машины.
42)
Реакция якоря синхронной машины и ее виды.
43)
Уравнения напряжений синхронного генератора.
44)
Характеристики синхронного генератора.
45)
Потери и КПД синхронных машин.
46)
Назначение параллельной работы синхронных генераторов.
47)
Нагрузка генератора, включенного на параллельную работу.
48)
Угловые характеристики синхронного генератора.
49)
Колебание ротора синхронного двигателя и способы их уменьшения.
50)
U –образные характеристики синхронного генератора.
51)
Принцип действия синхронного двигателя.
52)
Способы пуска синхронных двигателей.
53)
U –образные и рабочие характеристики синхронного двигателя.
54)
Назначение, устройство и принцип действия синхронного компенсатора.
55)
Принцип действия машин постоянного тока.
56)
Устройство коллекторной машины постоянного тока.
57)
Основные сведения об якорных обмотках машин постоянного тока.
58)
Магнитная цепь машины постоянного тока и принцип ее расчета.
59)
Реакция якоря машины постоянного тока.
60)
Устранение вредного влияния реакция якоря.
61)
Способы возбуждения машин постоянного тока.
62)
Коммутация в машинах постоянного тока.
63)
Способы улучшения коммутации.
64)
Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения. Условия самовозбуждения.
65)
Схема и характеристики генератора постоянного тока независимого возбуждения.
66)
Схема и характеристики генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
67)
Схема и характеристики генератора постоянного тока смешанного возбуждения. 50

68)
Классификация двигателей постоянного тока.
69)
Пуск двигателей постоянного тока.
70)
Схема и характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
71)
Регулирование частоты вращения двигателей параллельного возбуждения.
72)
Режимы работы машины постоянного тока.
73)
Схема и характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.
74)
Схема и характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения.
75)
Потери и КПД машин постоянного тока.
76)
Физические явления в электрических контактах. Типы контактов. Основные конструкции контактных соединений. Параметры контактных соединений.
77)
Способы гашения электрической дуги.
78)
Функциональное назначение аппаратов управления, защиты и автоматики, их классификация.
79)
Назначение, классификация, устройство и принцип действия магнитных пускателей.
80)
Схема включения магнитного пускателя.
81)
Назначение, классификация, устройство и принцип действия контакторов.
82)
Назначение, классификация, устройство и принцип действия автоматических выключателей.
83)
Классификация реле.
84)
Применение реле в схемах управления, защиты и автоматики.
85)
Работа и конструкция электромагнитного реле тока и напряжения.
86)
Работа и конструкция реле времени.
87)
Назначение, основные технические характеристики и классификация предохранителей.
88)
Устройство и принцип действия предохранителей.
89)
Назначение, классификация, устройство и принцип действия рубильников.
90)
Назначение, устройство и принцип работы короткозамыкателей.
91)
Назначение, области применения и основные технические характеристики разъединителей.
92)
Устройство, принцип работы и основные элементы конструкции разъединителей.
93)
Назначение, устройство, принцип работы и основные элементы конструкции отделителей.
94)
Назначение, области применения, основные технические характеристики высоковольтных выключателей.
95)
Классификация высоковольтных выключателей.
96)
Устройство, принцип работы и основные элементы конструкции масляных выключателей.
97)
Устройство, принцип работы и основные элементы конструкции вакуумных выключателей.
98)
Назначение, устройство, принцип работы и основные элементы конструкции токоограничивающих реакторов. 51

99)
Назначение, устройство, принцип работы и основные элементы конструкции разрядников.
100)
Назначение и область применения бесконтактных электрических аппаратов. 52
Список литературы 1) Беспалов В.Я. Электрические машины – М.: Академия, 2013. 2) Девочкин О.В., Лохнин В.В., Смолин Е.Н. Электричские аппараты – М.: академия, 2010. 3) Казаков В.А. Электрические аппараты – М.: РалиоСофт, 2009. 4) Кацман М.М. Сборник задач по электрическим машинам — М.: Академия, 2009. 5) Кацман М.М. Электрические машины — М.: Академия, 2011. 6) Электронный учебник – Электрические машины, 2012. 53

Приложение А
Рекомендации по разработке конспекта лекции. Конспектирование — процесс мысленной переработки и письменной фиксации информации, в виде краткого изложения основного содержания, смысла какого-либо текста. Для того, что составить конспект лекции необходимо придерживаться следующей последовательности:
1)
Подобрать необходимую литературу (см. раздел рекомендуемая литература)
2)
Проанализировать имеющийся материал: выявить незнакомые термины, определить степень сложности материала.
3)
Разбить материал на части, определить последовательность этих частей.
4)
Обозначить основные тезисы каждой части.
5)
Оформить конспект в рабочей тетради с указанием темы.
6)
Критерии оценки конспекта:
7)
Оформление конспекта: выделение заголовков, последовательность изложения материала.
8)
Умение определить вступление, основную часть, заключение.
9)
Выделение главной мысли, определение деталей.
10)
Умение переработать и обобщить информацию.
Приложение Б
Рекомендации по разработке сообщения. Содержимое сообщения представляет информацию и отражает суть вопроса или исследования применительно к данной ситуации. Цель сообщения – информирование кого-либо о чём-либо. Тем не менее, сообщения могут включать в себя такие элементы как рекомендации, предложения или другие мотивационные предложения. Порядок подготовки сообщения по теме аналогичен последовательности разработанной для подготовки к конспектированию лекции (см. выше). После разработки конспекта сообщения по заданной теме, определяются основные моменты, которые необходимо сообщить остальным студентам. Выступление с сообщением не должно превышать 5. 7 минут. После выступления докладчика предусматривается время для его ответов на вопросы аудитории и для резюме преподавателя. 54

Приложение В
Рекомендации по разработке доклада. Доклад – это вид самостоятельной работы, где автор раскрывает суть исследуемой проблемы, приводит различные точки зрения, а также собственные взгляды на нее. При подготовке доклада необходимо придерживаться определенной последовательности: 1) Подбор и изучение основных источников по теме (не менее 5), необходимые источники информации указаны в разделе рекомендуемая литература; 2) Обработка и систематизация материала, разделение и систематизация материала в необходимой последовательности; 3) Подготовка выводов и обобщений; 4) Разработка плана доклада; 5) Написание доклада; 6) Выступление с результатами доклада. 7) Последний пункт может варьироваться в зависимости от требований преподавателя (доклад может быть письменный и устный). 8) Требования к оформлению письменного доклада: 9) Титульный лист (см. приложение Е); 10) Содержание (в нем последовательно указываются пункты доклада, страницы, с которых начинается каждый пункт); 11) Введение (формулируется суть рассматриваемой проблемы, обосновывается актуальность и значимость темы в современном мире); 12) Основная часть (каждый раздел раскрывает исследуемый вопрос с доказательствами); 13) Заключение (подводятся итоги или делается обобщенный вывод по теме доклада); 14) Список литературы (правила оформления смотри в приложении Ж). Советы для выступающих с устным докладом:
1)
Продолжительность выступления не более 10 минут (оптимально 7 минут).
2)
Тщательно продумать структуру выступления.
3)
Составьте план выступления (с указанием основных тезисов).
4)
Выучите все основные определения, которые упоминаются в докладе.
5)
Не торопитесь и не растягивайте слова, скорость речи должна быть примерно 120 минут.
6)
Держитесь уверенно.
7)
Продумайте заранее вопросы, которые могут возникнуть у аудитории. 55

Приложение Г
Рекомендации по подготовке реферата Реферат – краткая запись идей, содержащихся в одном или нескольких источниках, которая требует умения сопоставлять и анализировать различные точки зрения. Реферат – одна из форм интерпретации исходного текста или нескольких источников. Поэтому реферат, в отличие от конспекта, является новым, авторским текстом. Новизна в данном случае подразумевает новое изложение, систематизацию материала, особую авторскую позицию при сопоставлении различных точек зрения. Реферат — письменная работа объемом 10-15 печатных страницы, выполняемая студентом в течение длительного срока (от одной недели до месяца). Реферат как и доклад состоит из нескольких частей: 1) Титульный лист (см. приложение Е). 2) Содержание (в нем последовательно указываются пункты доклада, страницы, с которых начинается каждый пункт). 3) Введение (формулируется суть рассматриваемой проблемы, обосновывается актуальность и значимость темы в современном мире). 4) Основная часть (основная часть состоит из нескольких разделов, каждый из которых последовательно раскрывает тему реферата, утверждения подтверждаются доказательствами). 5) Заключение (подводятся итоги или делается обобщенный вывод по теме реферата). 6) Список литературы (правила оформления смотри в приложении Ж). Требования к оформлению реферата Объемы рефератов колеблются от 10…15 печатных страниц. Работа выполняется на одной стороне листа формата А4. По всем сторонам листа оставляются поля размером 20 мм, рекомендуется шрифт Times New Roman 14, интервал – 1,5. Таблицы оформляются шрифт Times New Roman 12, интервал – 1. Все листы реферата должны быть пронумерованы. Каждый вопрос в тексте должен иметь заголовок в точном соответствии с наименованием в плане- оглавлении. Критерии оценки реферата:

знание фактического материала, усвоение общих представлений, понятий, идей;

правильность формулирования цели, определения задач исследования, соответствие выводов решаемым задачам, поставленной цели, убедительность выводов;

всесторонность раскрытия темы, логичность и последовательность изложения материала, корректность аргументации и системы доказательств, характер и достоверность примеров, иллюстративного материала;

использование литературных источников;  культура письменного изложения материала;

культура оформления материалов работы.
Приложение Д
56
Рекомендации по подготовке презентации. В настоящее время бурное развитие компьютерных технологий охватило практически все сферы человеческой жизни. Сегодня для успешного выступления не достаточно просто рассказать о своей идее. Слушатели непременно хотят увидеть сопроводительные фотографии, четко выполненные схемы, грамотные чертежи. Поэтому одним из видов самостоятельной работы студентов является подготовка презентации. Включенная в состав офисного пакета Microsoft Office, программа Microsoft Office Power Point является простым в освоении и очень мощным инструментом создания презентаций (с программой создания презентаций студенты знакомятся на уроках «Информатики»). Вся работа по созданию презентаций организуется в несколько этапов. 1) Сбор и изучение информации по теме. 2) Выделение ключевых понятий. 3) Структурирование текста на отдельные смысловые части. Объём презентации ограничивается 20 слайдами. Составление сценария презентации предполагает обдумывание содержания каждого слайда, его дизайна. Создание слайдов предполагает внесение текстовой информации, а затем поиск и размещение необходимых иллюстраций, схем, фотографий, графических элементов. Важно обращать внимание на особенности визуального восприятия расположенных на слайде объектов. Размер букв, цифр, знаков, их контрастность определяются необходимостью их четкого рассмотрения с любого места аудитории, предпочтение отдавать спокойным, не «ядовитым», цветам фона. Иллюстрационные материалы располагают так, чтобы они максимально равномерно заполняли все экранное поле. Текстовой информации должно быть очень немного, желательно использовать приемы выделения значимых терминов, понятий. Анимация не должна быть слишком активной. Лучше совсем отказаться от таких эффектов как побуквенное появление текста, вылеты, вращения, наложения и т.п. Звуковое сопровождение эффектов обычно неуместно. К использованию аудио- и видеофайлов следует относиться достаточно разумно, чтобы не «перегрузить» презентацию излишней информацией и не отвлечься от заявленной темы. Процедура защиты презентаций организуется в виде конференции. После каждой демонстрации презентации преподаватель предлагает высказать всем желающим свое мнение по содержанию, оформлению, защите мультимедийной работы. Приветствуются вопросы и рассуждения, проясняющие и уточняющие суть представленной проблемы. Анализируя качество мультимедийных презентаций, можно выделить следующие типичные ошибки, допускаемые студентами: — ошибки в оформлении титульного слайда; — много текста на слайде; — грамматические ошибки в тексте; — выбран нечеткий шрифт; — неудачное сочетание цвета шрифта и фона; — несоответствие названия слайда его содержанию; — несоответствие содержанию текста используемых иллюстраций; — текст закрывает рисунок; 57
— рисунки нечеткие, искажены; — неудачные эффекты анимации; — излишнее звуковое сопровождение слайдов; — тест приведен без изменений (скопирован из Интернет с ссылками); — недостоверность информации; — ошибки в завершении презентации. Требования к оформлению презентации При разработке презентации важно учитывать, что материал на слайде можно разделить на главный и дополнительный. Главный необходимо выделить, чтобы при демонстрации слайда он нёс основную смысловую нагрузку: размером текста или объекта, цветом, спецэффектами, порядком появления на экране. Дополнительный материал предназначен для подчёркивания основной мысли слайда. Уделите особое внимание такому моменту, как «читаемость» слайда. Для разных видов объектов рекомендуются разные размеры шрифта. Заголовок слайда лучше писать размером шрифта 22…28, подзаголовок и подписи данных в диаграммах – 20…24, текст, подписи и заголовки осей в диаграммах, информацию в таблицах – 18…22. Для выделения заголовка, ключевых слов используйте полужирный или подчёркнутый шрифт. Для оформления второстепенной информации и комментариев – курсив. Чтобы повысить эффективность восприятия материала слушателями, помните о «принципе шести»: в строке – шесть слов, в слайде – шесть строк. Используйте шрифт одного названия на всех слайдах презентации. Для хорошей читаемости презентации с любого расстояния в зале текст лучше набирать понятным шрифтом. Это могут быть шрифты Arial, Bookman Old Style, Calibri, Tahoma, Times New Roman, Verdana. Не выносите на слайд излишне много текстового материала. Из-за этого восприятие слушателей перегружается, нарушая концентрацию внимания. 58

Приложение Е
Пример оформления титульного листа доклада (реферата) 59 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ЛНТ (филиал) ФГБОУ ВПО «ЮГУ» Специальность: 140448 ПМ01. МДК01.01 Электрические машины и парты
ДВИГАТЕЛЬ АССИНХРОННЫЙ С

КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

РЕФЕРАТ
Выполнил студент группы 6ТЭО 30 _________________ Иванов И.И. Проверил преподаватель ____________________ Карпунина Л.Н. 2015

Приложение Ж
Оформление списка литературы Список литературы нумеруют арабскими цифрами в алфавитном порядке авторов. После фамилий авторов ставят их инициалы, полное название книги, место издания, издательство, год издания (без слова год), например: Список литературы 1) Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок – М.: Высшая школа, 1990. Если число авторов 2 или 3, необходимо указать всех, например: 1) Сибикин Ю.Д, Сибикин М.Ю. Технология электромонтажных работ — М.: Высшая школа, 1999. Если на обложке и в титульном листе справочной и другой литературы не указаны авторы, а лишь название и назначение (справочник, руководство, инструкция и т. п.), то необходимо написать следующим образом, например: 1) ГОСТ «Единая система конструкторской документации». Основные положения — М., 1998. При ссылке на статьи в журналах или газетах после порядкового номера в списке ставят фамилию автора, инициалы, название статьи, наименование журнала или газеты, год, номер (для журнала), число (для газеты), например: 1) Николич А.С. Совершенствование и специализация поршневых буровых и нефтепромысловых насосов. Химическое и нефтяное машиностроение, 2005, № 2 , с. 52…55. Зарубежные источники записываются после отечественной литературы с присвоением последующего номера обязательной нумерации каждого литературного источника. При ссылке на литературный источник в тексте проекта достаточно указать его номер в списке, страницу источника или номер таблицы, откуда берется или заимствуется информация. 60

Микросхемы управления электродвигателями

Обобщенная структура и классификация электродвигателей

На рис. 3.46 представлены эскизы обобщенной конструкции классической электрической машины [29] — электродвигателя или генератора. Неподвижная часть машины — это статор 1, подвижная или вращающаяся часть — ротор 2. Ротор располагается в так называемой расточке статора и отделен от него воздушным зазором. Одна из указанных частей машины снабжена элементами, возбуждающими в машине магнитное поле (например, электромагнит или постоянный магнит), другая имеет обмотку, которую будем условно называть рабочей обмоткой машины.

Обобщенная структура электрической машины

Рис. 3.46. Обобщенная структура электрической машины

Если электрическая машина работает в режиме генератора, то при вращении ротора под действием приводного двигателя в проводниках рабочей обмотки наводится ЭДС, и при подключении нагрузки возникает электрический ток.

Если же электрическая машина предназначена для работы в качестве электродвигателя, то рабочая обмотка подключается к сети. При этом ток, возникающий в проводниках обмотки, взаимодействует с магнитным полем, и на роторе возникают электромагнитные силы, приводящие ротор во вращение. Электрическая энергия, потребляемая двигателем из сети, преобразуется в механическую энергию, затрачиваемую на вращение какого-либо механизма.

Возможны конструкции электрических машин, у которых рабочая обмотка расположена на статоре, а элементы, возбуждающие магнитное поле, — на роторе и наоборот. Принцип работы машины при этом одинаковый.

На рис. 3.47 представлена классификация известных типов электродвигателей.

Бесколлекторные (вентильные) машины — это в основном машины переменного тока. Они разделяются на асинхронные и синхронные. В синхронных машинах частота вращения ротора равна частоте вращения поля. Из синхронных машин мы рассмотрим шаговые двигатели. В асинхронных машинах частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения поля. Синхронные машины используются в качестве генераторов или двигателей.

Асинхронные машины используются в качестве двигателей. Особенности конструкции асинхронных двигателей переменного тока заключается в следующем (рис. 3.48).

Асинхронный двигатель переменного тока

Рис. 3.48. Асинхронный двигатель переменного тока

Рис. 3.47. Классификация электродвигателей

В статоре имеются продольные пазы обмотки (3 фазы). Ротор асинхронной машины состоит из вала 1, сердечника 2 и обмотки 3. Обмотка ротора представляет собой короткозамкнутую конструкцию, состоящую из восьми алюминиевых стержней, расположенных в продольных пазах сердечника ротора, замкнутых по торцам ротора алюминиевыми кольцами. При включении обмотки статора в сеть возникает вращающееся магнитное поле статора. Оно наводит в обмотке ротора ЭДС и следовательно, токи. По правилу левой руки электромагнитные силы вращают ротор по направлению движения магнитного поля.

Типовым примером семейства синхронных электрических машин являются генераторы электростанций. Синхронными двигателями, широко применяемыми в аппаратуре, являются шаговые двигатели. Рассмотрим их подробнее.

Шаговые (импульсные) двигатели используются в качестве исполнительных двигателей, преобразующих электрические сигналы (импульсы напряжения) в угловые или линейные дискретные перемещения (шаги). Обмотку управления шаговых двигателей обычно располагают на статоре и делают одно- или многофазной. Чаще всего ее делают трех- или четырехфазной. Рассмотрим работу трехфазного шагового двигателя [29] (рис. 3.49).

Принцип работы трехфазного шагового двигателя

Рис. 3.49. Принцип работы трехфазного шагового двигателя

При прохождении импульса тока в фазе 1 обмотки управления ротор занимает положение, соответствующее действию электромагнитных сил, т.е. по оси полюсов 1 — 1. В момент времени появится импульс тока в фазе 2. При этом на ротор будут действовать силы, обусловленные одновременным воздействием двух МДС (полюса 1 — 1 и 2 — 2). В результате ротор повернется по часовой стрелке и займет промежуточное положение между полюсами 1 — 1 и 2 — 2 (т.е. повернется на шаг аш = 30°). В момент времени 12 импульс тока в фазе 1 прекратится и ротор, сделав еще один шаг, аш = 30°, займет положение по оси полюсов 2 — 2 и т.д.

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА КОМПРЕССОРНОЙ УСТАНОВКИ ПУТЕМ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА

Павлова Е.С. 1 , Кугушева Н.Н. 1

1 Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, Политехнический институт (филиал) в г. Мирном

Работа в формате PDF

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Компрессоры относятся к группе механизмов, получивших широкое распространение на всех промышленных предприятиях. Потребность в сжатом воздухе непосредственно в шахте или карьере удовлетворяется компрессорными установками, состоящими из совокупности компрессора, привода, аппаратов, трубопроводов и оборудования, необходимого для осуществления повышения давления и перемещения газа. Компрессоры применяют для сжатия газов до избыточного давления более 0,2 МПа. Основными составными частями привода компрессора служат двигатель, механизм передачи движения от двигателя к валу компрессора и аппаратура управления. Далее под приводом компрессора будем понимать его главную часть – электродвигатель.

Приводы компрессорных установок должны удовлетворять следующим требованиям: надежность в работе, простота конструкции, экономичность; высокая степень автоматизации и гибкость характеристики, т. е. способность привода автоматически приспосабливаться к условиям, которые меняются в процессе работы с обеспечением наиболее экономичного использования мощности.

В большинстве случаев для привода компрессора используют трехфазные электродвигатели переменного тока. Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные (СД) и асинхронные (АД). Разница между ними в том, что в первых ротор и магнитное поле статора вращаются с одной скоростью, а во вторых ротор вращается медленнее, чем магнитное поле. Различаются они по принципу действия и по особенностям их запуска.

Трехфазные АД составляют основу современного электропривода. По конструкции ротора АД разделяются на двигатели с короткозамкнутым ротором (рис. 1, а) и с фазным ротором (рис. 1, б).

Рис.1. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым (а) и фазным (б) роторами

Короткозамкнутый ротор не имеет выводов, так как обмотка выполнена в виде короткозамкнутой клетки: ряд медных или алюминиевых стержней, расположенных по периметру сердечника ротора, замкнуты с двух сторон кольцами.

Фазный ротор имеет трехфазную катушечную обмотку, выполненную по типу обмотки статора. Одни концы этой обмотки соединены в нулевую точку, т.е. обмотка соединена «звездой», а другие – подключены к трем контактным кольцам, изолированным друг от друга и от вала. На кольца наложены щетки, осуществляющие скользящий контакт с обмоткой ротора. При такой конструкции фазного ротора возможно присоединение к обмотке ротора пускового или регулировочного реостата, позволяющего изменять электрическое сопротивление цепи ротора.

АД с фазным ротором более сложны, а следовательно, имеют высокую стоимость, к тому же нуждаются в периодическом уходе. По этим причинам двигатели с фазным ротором применяют лишь в случаях, когда двигатели с короткозамкнутым ротором своим пусковым или регулировочным свойствам неприменимы. Ротор асинхронной машины и вращающееся магнитное поле статора вращаются с разными скоростями, т.е. они вращаются асинхронно. В этих условиях вращающееся поле статора индуцирует ЭДС в обмотке ротора. В рабочих режимах разница в частотах вращения поля статора и ротора невелика и составляет лишь несколько процентов.

Характерным признаком СД является независимость частоты вращения ротора от нагрузки, т.е. имеют абсолютную жесткую механическую характеристику: ротор двигателя всегда вращается синхронно с полем статора. Ротор СД имеет явнополюсную конструкцию, на полюсах которого расположена обмотка возбуждения. При подключении этой обмотки к источнику постоянного тока в двигателе наводится магнитное поле, т.е. двигатель возбуждается. Важным достоинством синхронных машин является их способность экономичного генерирования и потребления реактивной мощности, так как они возбуждаются постоянным током.

АД с короткозамкнутым ротором малой мощности допускают непосредственное включение в сеть, для двигателей средней мощности применяют пуск с переключением со звезды на треугольник, а для крупных двигателей – через пусковой трансформатор или последовательное включение статорных обмоток. При пуске АД с короткозамкнутым ротором возникает пусковой ток, сила которого превышает силу номинального тока в 4-7 раз. Поэтому прямое включение в сеть применяется только для двигателей мощностью до 200 кВт. Более мощные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором включают сперва на пониженное напряжение, чтобы сила пускового тока снизилась в 3-4 раза. С этой же целью применяют пуск асинхронного двигателя через автотрансформатор, включенный на время пуска последовательно с обмоткой статора. Основные недостатки асинхронного двигателя – ограниченный диапазон регулирования частоты вращения и значительное потребление реактивной мощности в режиме малых нагрузок. Создание регулируемых статических полупроводниковых преобразователей частоты существенно расширяет область применения асинхронного двигателя в автоматических регулируемых электроприводах.

Так как СД имеет в синхронном режиме одну рабочую скорость, то пуск электродвигателя осуществляется в асинхронном режиме. Для этого в конструкции ротора предусмотрена короткозамкнутая обмотка, конструкция которой аналогична клетке ротора асинхронного короткозамкнутого двигателя. Поэтому при разгоне до подсинхронной скорости двигатель работает как асинхронный короткозамкнутый. По достижении подсинхронной скорости в обмотку возбуждения подается постоянный ток, и двигатель втягивается в синхронизм. При работе в установившемся режиме с синхронной скоростью ток в пусковой клетке не протекает. Пусковая клетка ротора рассчитывается на кратковременный режим работы, и длительная (свыше 20-30 с) работа в асинхронном режиме недопустима. Кроме обеспечения режима пуска, пусковая клетка играет роль демпферной обмотки, стабилизируя переходные процессы при работе двигателя в синхронном режиме.

Механическойхарактеристикой электродвигателя называется зависимость частоты вращения ротора от нагрузки (вращающегося момента на валу) (рис. 2, а). При номинальной нагрузке частота вращения для различных двигателей обычно составляет 98—92,5 % частоты вращения n1 (скольжение sном = 2 – 7,5 %). Чем больше нагрузка, т. е. вращающий момент, который должен развивать двигатель, тем меньше частота вращения ротора.

Рис. 2. Механическая характеристика АД

Механическая характеристика АД представляет собой кривую. Как видно из графика, частота вращения асинхронного двигателя лишь незначительно снижается при увеличении нагрузки в диапазоне от нуля до наибольшего ее значения. АД имеют жесткую механическую характеристику, т.к. частота вращения ротора мало зависит от нагрузки на валу, что является одним из достоинств.

Рассмотрим механическую характеристику СД (рис.3).

Рис. 3. Механическая характеристика синхронного двигателя: 1 – синхронного режима; 2 – пусковая (асинхронный режим)

Механическая характеристика СД представляет собой прямую, параллельно оси абсцисс и ограниченную значениями момента , т. е. частота вращения его не зависит от нагрузки и имеет жесткую механическую характеристику.

С увеличением нагрузки момент возрастает и достигает критического максимального значения, который двигатель в состоянии создать при заданном сетевом напряжении и токе возбуждения.

Чтобы сделать выбор между синхронным или асинхронным двигателем для привода компрессорной установки, сравним их:

1. Обмотки статора и асинхронного, и синхронного двигателя получают питание от сети трехфазного переменного тока. Для питания обмотки возбуждения СД требуется, кроме того, источник электрической энергии постоянного тока, правда, относительно небольшой мощности.

2. Асинхронный пуск СД сложнее, чем пуск АД с короткозамкнутым ротором. В отношении пусковых свойств АД имеют весьма существенные преимущества перед синхронными двигателями.

3. Частота вращения СД при изменении нагрузки не меняется, т.е. остается постоянной, тогда как у АД даже при их работе на естественной характеристике она несколько изменяется.

4. АД позволяют регулировать частоту вращения различными способами. Использование некоторых из этих способов для регулирования частоты вращения синхронных двигателей в принципе невозможно, а некоторых связано с большими конструктивными и эксплуатационными трудностями. Учитывая это, следует иметь в виду, что синхронные двигатели относятся к двигателям с нерегулируемой частотой вращения.

5. При воздействии на ток возбуждения СД, в широких пределах меняется коэффициент мощности, т.е. синхронный двигатель работать с cos φ = 1, а также с опережающим током. Последнее может быть использовано для улучшения коэффициента мощности других потребителей, питающихся от той же сети. В отличие от этого асинхронный двигатель представляет собой активно-индуктивную нагрузку и имеет всегда cos φ < 1.

6. Из-за малых потерь мощности в роторе, а также в обмотке статора при работе с высоким cos φ КПД синхронных двигателей оказывается больше, а масса и габаритные размеры меньше, чем у асинхронных двигателей.

Исходя из вышеуказанных достоинств синхронных двигателей, для привода компрессорной установки свой выбор можно остановить на синхронном двигателе. Так как для компрессорной установки характерны редкие пуски, продолжительный режим работы и не требуется регулирование частоты вращения.

Список литературы:

1. Андросова А.С., Волотковская Н.С. Энергоэффективные режимы работы автоматизированного электропривода шахтных калориферных установок // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-2. – С. 131-134.

2. Григорьева А.М., Федоров О.В. Автоматизация режимов работы компрессорных установок // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-2. – С. 141-144.

3. Гришко А.П. Стационарные машины. – Том 2. Рудничные водоотливные, вентиляторные и пневматические установки: учебник для вузов. – М.: Издательство «Горная книга», 2007.

4. Егоров А.Н., Семёнов А.С., Федоров О.В. Практический опыт применения преобразователей частоты POWER FLEX 7000 в горнодобывающей промышленности // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2017. – № 4. – С. 86-93.

5. Кацман М.М. Электрический привод: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. – 6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.

6. Матул Г.А., Семёнов А.С. К вопросу о комплексной автоматизации открытых горных работ в алмазодобывающей промышленности // Естественные и технические науки. – 2016. – № 12 (102). – С. 265-268.

7. Москаленко В.В., Электрический привод: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. – 5-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2009.

8. Онищенко Г.Б. Электрический привод: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008.

9. Семёнов А.С., Бондарев В.А. Анализ показателей качества электрической энергии при работе асинхронного двигателя от преобразователя частоты // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 4-1. – С. 112-117.

10. Трофимов Ю.Ю., Егоров А.Н. Моделирование режимов работы систем электроснабжения горных предприятий // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-2. – С. 166-170.

11. Черенков Н.С., Кугушева Н.Н. Анализ работы синхронных машин / Молодежь и научно-технический прогресс в современном мире. Сборник докладов VI-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – М.: ООО «Издательство «Спутник+». – 2015. – С. 171-176.

Основные повреждения электродвигателей

Большинство повреждений статора приходится на электрический пробой изоляции обмотки, возникающий при работе двигателя или при проведении профилактических испытаний повышенным напряжением во время ремонта.
Проводимые в процессе эксплуатации профилактические испытания корпусной изоляции обмотки статора позволяют судить о ее состоянии и степени надежности и при необходимости принимать меры. Испытания витковой изоляции не проводятся, и ремонтный персонал не имеет данных о ее состоянии. Этим объясняется значительное количество витковых замыканий. Образовавшееся витковое замыкание приводит к сильному местному нагреву и как следствие к тепловому пробою корпусной изоляции. Другие причины, приводящие к снижению уровня изоляции: коммутационные перенапряжения, нагрев и температурные деформации, воздействие влаги и масла, динамические воздействия и вибрационное старение изоляции.
Коммутационные перенапряжения возникают при включениях и отключениях электродвигателей и при неодновременности замыкания всех трех фаз масляного выключателя. При питании двигателя кабелем возрастает электрическая емкость цепи электродвигатель — кабель, что способствует большим амплитудам напряжений при переходных процессах. Это приводит к тому, что на витковую изоляцию воздействует напряжение, во много раз большее, чем при нормальном режиме. Особенно опасны коммутационные напряжения для первых секций обмотки статора.

Нагрев и температурные деформации.

С повышением температуры обмотки статора происходит тепловое старение витковой и корпусной изоляции. Она теряет эластичность, становится хрупкой, и вследствие этого срок службы ее сокращается. Объективно степень старения изоляции определяется ее внешним состоянием. Признаками старения изоляции являются вспухание ее в вентиляционных каналах и в местах выхода из лаза. При нажиме пальцами на изоляцию чувствуется немонолитность и ослабленность изоляции.
Местные перегревы чаще всего являются следствием дефектов активной стали или витковых замыканий. Признаком наличия местных перегревов является разница в степени расслоения изоляции в отдельных местах секции, а также следы и подтеки компаунда. Местные нагревы можно выявить при профилактических испытаниях, но перегревы, связанные с замыканием листов активной стали и витковыми замыканиями, быстро прогрессируют и чаще приводят к пробою обмотки статора во время работы двигателя. Местные нагревы могут возникать при некачественных пайках в соединениях обмотки статора.
Большое влияние на состояние изоляции оказывают температурные деформации пазовой части секции, обусловленные неодинаковыми коэффициентами линейного расширения меди и стали. Несмотря на кажущуюся малую величину этих деформаций, их систематическое повторение в течение длительного времени приводит к преждевременному износу изоляции.

Воздействие влаги и масла.

На снижение изоляции может действовать как влажность окружающей среды, так и наличие в ней агрессивных примесей. Одним из наиболее опасных воздействий является забрызгивание маслом обмотки статора.
Отмечены случаи увлажнения обмоток статоров у электродвигателей типа АТД-8000, связанные с нарушением герметичности системы водяного охлаждения вследствие образования трещин в стержнях ротора, в охлаждающих элементах статора, появления течей в соединительных трубках. Течь воды приводит к местному увлажнению обмотки. Имел место случай механического (повреждения изоляции верхних стержней обмотки статора из-за нарушения герметичности места пайки трапецеидальной части стержня ротора с наконечником. Такое механическое повреждение изоляции верхних стержней обмотки статора струей воды может иметь место только на выходе из паза на участке длиной 45 мм.
iB пазовой части стержень защищен клином, а в лобовой — бандажом ротора. Вероятность повреждения на этом участке увеличивается также из-за наличия в этом месте пайки стержня ротора с наконечником.
В электродвигателях типа СДСЗ-2000-100 вода может появиться при течи воздухоохладителя или за счет образования ее на наружных поверхностях трубок воздухоохладителя, вызванного конденсацией при подаче охлаждающей воды в воздухоохладитель с температурой ниже точки росы. При этом вода стекает вниз и, попадая на сердечник статора, вызывает коррозию, а в обмотках статора и ротора увлажнение изоляции.

Динамические воздействия на изоляцию.

При пуске электродвигателей с короткозамкнутым ротором возникают толчки тока, в 5—7 раз превышающие номинальные значения. Пусковые токи создают в обмотке большие динамические усилия, достигающие 25—49-кратной величины. Эти усилия больше всего сказываются на лобовых частях обмотки статора, вызывая их деформацию, смещение витков, образование местных дефектов изоляции
и трещин. Трещины чаще образуются в местах выхода секции из паза, так как в этом месте возникают наибольшие механические напряжения в изоляции при нагрузках на лобовые части.

Вибрационное старение изоляции.

Новая микалентная изоляция обладает достаточной гибкостью и хорошо противостоит вибрациям. Однако в результате теплового и других видов старения гибкость ее со временем уменьшается. Изоляция, выдерживающая большие усилия от пусковых токов, может повреждаться в результате меньших по величине, но многочисленных воздействий, связанных с вибрацией электродвигателя. Многократный изгиб изоляции во время работы двигателя возникает больше всего в лобовых частях и наиболее опасен в месте выхода секции из паза.
Вибрация, измеренная на подшипниках электродвигателя, не должна превышать:

Разработка методов диагностики двигателей собственных нужд электрических станций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Андреева, Оксана Александровна

Оглавление диссертации кандидат технических наук Андреева, Оксана Александровна

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

1 АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ И СИСТЕМЫ

1.1 Особенности конструкции индукционных преобразователей для релейной защиты и диагностики асинхронного двигателя.

1.2 Ущерб от повреждения короткозамкнутого ротора.

1.3 Методы моделирования токов при повреждении короткозамкнутого ротора.

1.4 Способы диагностирования повреждений короткозамкнутого ротора.

1.5 Методы гармонического анализа электрических сигналов индукционных преобразователей.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ДИАГНОСТИКИ.

2.1 Метод формирования системы уравнений математической модели асинхронного двигателя.

2.2 Моделирование режима обрыва стержней короткозамкнутого ротора.

2.3 Выбор информационного признака повреждения «беличьей клетки» короткозамкнутого ротора.

2.4 Способ диагностики повреждения «беличьей клетки» с герконом.

2.5 Способ диагностики повреждения «беличьей клетки» на точечных индукционных преобразователях.

3 ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ 101 ДИАГНОСТИКИ.

3.1 Моделирование магнитных полей в торцевой зоне.

3.2 Моделирование магнитного поля на внешней стороне подшипникового или торцевого щита.

3.3 Моделирование магнитных полей АД с алюминиевым корпусом

3.4 Конструктивные особенности измерительных щупов.

3.5 Моделирование напряжения на выходе измерительного щупа.

3.6 Оценка влияния факторов определяющих чувствительность устройства диагностики к повреждению короткозамкнутого ротора

3.7 Реализация системы диагностики повреждений короткозамкнутого ротора на базе персонального компьютера типа Notebook.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электростанции и электроэнергетические системы», 05.14.02 шифр ВАК

Разработка методов контроля состояния короткозамкнутых обмоток роторов электродвигателей собственных нужд электростанций 2006 год, кандидат технических наук Скоробогатов, Андрей Александрович
Электромагнитные способы определения эксцентриситета и несимметрии короткозамкнутой клетки ротора асинхронных двигателей 2008 год, кандидат технических наук Сурков, Дмитрий Вячеславович
Совершенствование методов диагностики асинхронных двигателей на основе анализа потребляемых токов 2012 год, кандидат технических наук Глазырина, Татьяна Анатольевна
Электрические машины с малоотходным магнитопроводом: Разработка основ теории электромагнит. расчета, мат. моделей, программ и конструкций 1992 год, доктор технических наук Грюнер, Аркадий Иванович
Развитие теории построения защит ротора синхронного генератора от витковых замыканий 2007 год, кандидат технических наук Полищук, Владимир Иосифович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов диагностики двигателей собственных нужд электрических станций»

Актуальность темы. На электрических станциях приводом основных Актуальность темы. На электрических станциях приводом основных механизмов собственных нужд (СН) являются асинхронные двигатели (АД) с короткозамкнутым ротором. По мнению различных авторов на их долю приходится до 25-35% отказов всего электрического оборудования собственных нужд, из которых 4,7 — 10% составляют повреждения короткозамкнутого ротора. В то же время экспериментальные исследования, проведенные на Павлодарских ТЭЦ-1 и ТЭЦ-3, Экибастузской ГРЭС-1 и ГРЭС-2, а также Аксуской ГРЭС показали, что повреждаемость короткозамкнутого ротора АД значительно выше.

Ущерб от эксплуатации АД с поврежденным короткозамкнутым ротором выражается, главным образом в повышенном расходе электроэнергии и появлении новых электромагнитных помех. При этом стоимость перерасхода электроэнергии за год работы у такого АД нередко превышает стоимость самого двигателя.

Широко известные способы выявления повреждений короткозамкнутого ротора, которые основаны на внешнем осмотре и вибрации ферромагнитной пластины на поверхности частично выдвинутого ротора, можно использовать только при остановке и полной разборке АД. Однако, они не всегда позволяют выявить повреждение и использовать эти способы можно только в процессе ремонта двигателя при наличии высококвалифицированного специалиста.

Предложения по диагностированию короткозамкнутого ротора АД в процессе эксплуатации многочисленны. В одних из них предлагается диагностировать АД в специальных режимах, например, при пуске, пониженном напряжении и заторможенном роторе. В других — измерять пульсации тока статора, активной мощности и скольжения ротора двигателя. Однако эти методы не получили широкого применения из-за сложности, дороговизны и низкой эффективности.

В связи с изложенным, разработка методов диагностики обрыва стержней короткозамкнутого ротора АД является своевременной, а тема диссертации -актуальной.

Объектом исследования являются двигатели собственных нужд электрических станций. В качестве базового полигона исследований выбраны двигатели собственных нужд Павлодарской ТЭЦ-1.

Предметом исследования являются повреждения обмотки короткозамкнутого ротора АД.

Связь темы диссертации с общенаучными (государственными) программами и планом работы ФГОУ ВПО «НГАВТ». Работа выполнялась в соответствии: с научными направлениями рабочей группы В4 «Релейная защита и автоматика» Международной конференции по большим энергетическим системам (СИГРЭ), с научной целевой комплексной темой «Замена традиционных трансформаторов тока и напряжения новыми датчиками тока и напряжения; влияние их на проектирование подстанций», а также с основными направлениями научных исследований ФГОУ ВПО «НГАВТ» на 2007-2010 г. (раздел 1.10 «Разработка мероприятий и технологий по модернизации систем теплоэнергоснабжения объектов России»).

Идея работы заключается в выявлении с помощью точечных индукционных преобразователей (ТИП) из внешнего многополюсного магнитного поля АД магнитного поля с одной парой полюсов, что является характерным признаком наличия поврежденного стержня и позволяет осуществлять диагностику состояния короткозамкнутой обмотки ротора в произвольном режиме работы.

Целью работы является разработка простых и эффективных методов диагностики стержней короткозамкнутого ротора АД с помощью ТИП и персонального компьютера (ПК), которые позволят быстро и надежно выявлять это повреждение во время эксплуатации двигателя.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

— построена математическая модель АД с короткозамкнутым ротором для расчёта токов в его обмотках при обрыве стержней «беличьей клетки» ротора;

— предложен метод расчёта трёхмерных магнитных полей в торцевой зоне и на внешней поверхности подшипникового или торцевого щита АД с короткозамкнутым ротором при обрыве стержней его «беличьей клетки»;

— обоснован метод определения обрыва стержней короткозамкнутого ротора АД на базе новых информационных признаков;

— разработан алгоритм, позволяющий реализовать чувствительные и простые устройства диагностики повреждения короткозамкнутого ротора АД и определения минимума аппаратных средств, требуемых для их реализации.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в диссертации использовались методы математического моделирования с использованием дифференциального исчисления и гармонического анализа, а также экспериментальные исследования. При моделировании режимов работы АД, их внешних магнитных полей, а также спектра этих полей использовались программы разработанные автором в Turbo Basic, Matlab и Delphi.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: использованием фундаментальных положений теоретических основ математики, электротехники, электрических машин и релейной защиты, методов математического моделирования токов и магнитных полей в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором. Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена удовлетворительным совпадением результатов теоретических исследований и натурного эксперимента.

На защиту выносятся:

— новые математические модели АД с короткозамкнутым ротором, позволяющие рассчитывать токи ротора и статора практически во всех эксплуатационных режимах при повреждениях «беличьей клетки»;

— метод математического моделирования трёхмерных магнитных полей в торцевой зоне и на внешней поверхности подшипникового или торцевого щита АД при обрыве стержней короткозамкнутого ротора; теоретические основы построения систем диагностики короткозамкнутого ротора АД на ТИП с ПК, включая метод определения скольжения ротора и времени диагностирования, выбор информационных признаков и критерия порога срабатывания;

— результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы заключается в том, что разработаны:

— математическая модель для определения токов АД при повреждении нескольких стержней короткозамкнутого ротора, основанная на их представлении в виде суммы токов до аварии и дополнительных токов;

— способ преобразования математической модели АД с короткозамкнутым ротором, позволяющий достаточно просто рассчитывать токи ротора и статора практически во всех эксплуатационных режимах с целым ротором;

— метод моделирования дополнительных токов и на его основе метод анализа энергопотребления АД при повреждениях короткозамкнутого ротора;

— предложения по развитию теории и методов расчета трёхмерного внутреннего и внешнего магнитного поля в области торцевой зоны АД от обмоток статора и ротора методом зеркальных отображений с коррекцией токов;

— конструкция и алгоритм работы систем диагностики короткозамкнутого ротора АД с применением ТИП;

— новый метод определения скольжения ротора по разности параметров гармонических с частотами fi/p\(l-s)±ps~\;

— способ выделения нового информационного признака повреждений короткозамкнутого ротора, основанный на выделении из ЭДС ТИП основной гармоники сети и гармонических с частотами fi/p[(l-s)±ps\,

— критерий выбора порога срабатывания и времени диагностирования разрабатываемых систем диагностики повреждений короткозамкнутого ротора.

Практическая ценность работы:

— математические модели АД с короткозамкнутым ротором предоставляют возможность рассчитывать токи в обмотках ротора и статора практически во всех эксплуатационных режимах при повреждениях «беличьей клетки» с точностью, достаточной для реализации систем диагностики; — метод математического моделирования трёхмерных магнитных полей в торцевой зоне и на внешней поверхности подшипникового или торцевого щита АД от обмоток статора и ротора, основанный на методе зеркальных отображений с коррекцией токов, прост и надежен, что дает возможность моделировать их с точностью до 20-25% у двигателей с ферромагнитным и алюминиевым корпусом; теоретические основы построения систем диагностики короткозамкнутого ротора АД позволяют разрабатывать высокочувствительные устройства диагностики на ТИП с использованием ПК; — предложенный критерий выбора порога срабатывания систем диагностики повреждений короткозамкнутого ротора позволяет не учитывать место расположения ТИП и режим работы АД во время диагностирования.

— конструкция измерительного щупа, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Реализация результатов работы. Произведены производственные испытания системы диагностики на АД с короткозамкнутым ротором ТЭЦ-1 АО «Алюминий Казахстана» и цеха №2 Аксуского завода ферросплавов — филиала АО ТНК «Казхром».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 13 международных и региональных конференциях, а также на научных семинарах: международной научно-технической конференции «Наука и новые технологии в энергетике» (г.Павлодар, 2002г.); международной научной конференции «Наука и образование — ведущий фактор стратегии «Казахстан 2030»», (г.Караганда, 2003 г.); международной конференции «Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение» (Крым, г.Алушта, 2003 г.); международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г.Москва, 2008 г.); международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым, г.Алушта, 2008 г.); международной научно-технической конференции «Энергосистема: исследование свойств, управление и автоматизация» (г.Новосибирск, 2009 г.); заседании кафедры «Автоматизация и управление» Павлодарского государственного университета им. С.Торайгырова (г.Павлодар, 2008 г.); заседании кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Омского государственного технического университета (г.Омск, 2009 г.); заседаниях кафедры «Электроэнергетические системы и электротехника» Новосибирской государственной академии водного транспорта (г.Новосибирск, 2007-2009 гг.).

Личный вклад. Определение задач исследования, выбор способов их решения, экспериментальные исследования и полученные научные результаты, а также выводы принадлежат автору. Публикации. Содержание диссертации нашло отражение в 15 печатных работах, в том числе в трёх статьях журналов, рекомендованных ВАК РФ. Имеется один патент Республики Казахстан.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения, изложенных на 160 страницах машинописного текста. Содержит 55 рисунков; девять таблиц; список использованных источников из 98 наименований и три приложения, относящиеся к практической реализации и внедрению результатов работы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *