Тема 2. Электромеханические свойства двигателей постоянного тока

Двигатели постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ). Механические и электромеханические характеристики. Работа ДПТ НВ в тормозных режимах. Механические характеристики ДПТ последовательного и смешанного возбуждения.

 

Тема 3. Регулируемый электропривод постоянного тока

Требования, предъявляемые к регулируемому электроприводу. Тиристорные преобразователи и их использование в электроприводах постоянного тока. Широтно-импульсные преобразователи: свойства и характеристики. Обратные связи в электроприводах постоянного тока: по напряжению, току и скорости. Датчики скорости и тока. Система подчиненного регулирования. Стандартные настройки контуров на технический и симметричный оптимум. Выбор типа регулятора (П, ПИ,ПИД) и расчет его настройки. Использование корректирующего звена в цепи обратной связи и фильтра на входе регулируемого электропривода.

Тема 4. Электромеханические свойства асинхронных и

Синхронных двигателей

Схема замещения и механические характеристики асинхронных и синхронных двигателей. Естественная и искусственные механические характеристики. Влияние на характеристики числа пар полюсов, сопротивления роторной цепи, напряжения и частоты питающей сети. Тормозные режимы работы асинхронных двигателей.

Тема 5. Регулируемый электропривод переменного тока

Частотное регулирование скорости, его преимущество. Непосредственные преобразователи частоты и преобразователи частоты со звеном постоянного тока. Обратные связи в электроприводах переменного тока

 

Тема 6. Следящий электропривод

Назначение и характеристики следящего электропривода. Скоростная и моментная ошибки. Структурная схема и передаточные функции следящего электропривода. Настройка регулятора положения. Цифровое управление электроприводом и его преимущества.

Тема 7. Выбор мощности электродвигателей

Потери энергии в двигателе и его нагрев. Классификация режимов работы. Выбор электродвигателей при кратковременном, повторно-кратковременном и длительном режимах работы. Метод средних потерь и метод эквивалентных величин (тока, момента, мощности).

 

Лабораторные занятия

Номер раздела, темы	Наименование раздела, темы дисциплины	Наименование лабораторной работы	Норматив времени, час.
			Очная форма	Заочная форма
Р2	Электромеханические свойства двигателей постоянного тока	Исследование электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения	4	-
Р3	Регулируемый электропривод постоянного тока	Исследование системы «Тиристор- ный преобразователь – двигатель постоянного тока»	4	4
		Исследование системы подчиненного регулирования с внешним контуром скорости	4	-
	Рубежный контроль 1		2	-
Р4	Электромеханические свойства асинхронных и синхронных двигателей	Исследование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором	4	-
Р5	Регулируемый электропривод переменного тока	Исследование разомкнутой системы «Преобразователь частоты-асинхрон- ный двигатель»	2	4
		Исследование замкнутой системы «Преобразователь частоты-асинхрон- ный двигатель»	4	-
	Рубежный контроль 2		2	-
Р6	Следящий электропривод	Следящий режим работы сервопривода. Настройка замкнутой системы подчиненного регулирования.	4	-
	Рубежный контроль 3		2	-
		Итого	32	8

Контрольная работа

(для очной и заочной формы обучения)

Контрольная работа посвящена расчету статических и динамических характеристик электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения. Вариант контрольной работы выбирается по двум последним цифрам зачетной книжки из таблиц 1 и 2, приведенным в методических рекомендациях по выполнению указанной выше контрольной работы. Методические рекомендации указаны в разделе 8.    

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

При прослушивании лекций рекомендуется в конспекте отмечать все важные моменты, на которых заостряет внимание преподаватель, в частности те, которые направлены на качественное выполнение соответствующих лабораторных работ.

Преподавателем запланировано использование при чтении лекций  и проведении лабораторных работ технологии учебной дискуссии. Поэтому рекомендуется фиксировать для себя интересные моменты с целью их активного обсуждения на дискуссии в конце лекции и на лабораторных работах.

Залогом качественного выполнения лабораторных работ является самостоятельная подготовка к ним путем повторения материалов лекций. Рекомендуется подготовить вопросы по неясным моментам и обсудить их с преподавателем в начале лабораторной работы.

Преподавателем запланировано применение на лабораторных занятиях технологий коллективного взаимодействия. Лабораторные работы выполняются с использованием стендов, указанных в разделе 11.

Для текущего контроля успеваемости по очной форме обучения преподавателем используется балльно-рейтинговая система контроля и оценки академической активности. Поэтому настоятельно рекомендуется тщательно прорабатывать материал дисциплины при самостоятельной работе, участвовать во всех формах обсуждения и взаимодействия, как на лекциях, так и на лабораторных занятиях в целях лучшего освоения материала и получения высокой оценки по результатам освоения дисциплины.

Выполнение самостоятельной работы подразумевает самостоятельное изучение разделов дисциплины, подготовку к лабораторным занятиям, к рубежным контролям (для очной формы обучения), выполнение контрольной работы и подготовку к экзамену.

Рекомендуемая трудоемкость самостоятельной работы представлена в таблице:

Рекомендуемый режим самостоятельной работы

Шифр СРС	Виды самостоятельной работы студентов (СРС)	Наименование и содержание	Рекомендуемая трудоемкость, час.
			Очная форма	Заочная форма
С1	Углубленное изучение разделов, тем дисциплины лекционного курса	C1.1 Однофазные тиристорные преобразователи (ТП). Нулевая и мостовая схемы. Регулировочная характеристика.	2	12
		С1.2 Трехфазные ТП. Особенности управления и регулировочная характеристика.	2	12
		С1.3 Системы импульсно-фазового управления ТП.	1	12
С2	Изучение разделов, тем дисциплины не вошедших в лекционный курс	С2.1 Датчики тока и скорости, применяемые в электроприводах.	2	12
		С2.2 Методы токоограничения в электроприводах постоянного тока.	2	24
		С2.3 Нагрев и охлаждение электродвигателей. Тепловая модель.	1	20
С3	Подготовка к аудиторным занятиям (лабораторные занятия, текущий2 и рубежный контроль3)	С3.1 Подготовка к лабораторным занятиям (по 1 ч. на каждое занятие)	7	2
		С3.2 Подготовка к рубежному контролю (по 2 ч. на каждый рубеж)	6	-
С4	Выполнение курсовых, домашних, расчетных, расчетно-графических работ, курсовых работ, проектов и т.д.	С4.1 Выполнение контрольной работы	10	25
С5	Подготовка к промежуточной аттестации4 по дисциплине (зачет, экзамен)	С5.1 Подготовка к экзамену	45	9
Итого:			78	128

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Перечень оценочных средств

1. Балльно-рейтинговая система контроля и оценки академической активности студентов в КГУ (для очной формы обучения)

2. Отчеты студентов по лабораторным работам

3. Банк заданий к рубежным контролям №1, №2, №3 (для очной формы обучения)

4. Контрольная работа

5. Примерный перечень вопросов для экзамена

 

6.2. Система балльно-рейтинговой оценки работы студентов по дисциплине

Очная форма обучения

№	Наименование	Распределение баллов
1	Распределение баллов за семестр по видам учебной работы  доводятся до сведения студентов на первом учебном занятии	Вид учебной работы:	Посещение лекций	Выполнение и защита отчетов по лабораторным работам	Выполнение и защита контрольной работы	Рубежный контроль №1	Рубежный контроль №2	Рубежный контроль №3	Экзамен
		Балльная оценка	До 17	До 26	До 9	До 6	До 6	До 6	До 30
		Примечания:	17 лекций по 1 баллу	6 лаб. раб. по 4 часа - по 4 балла за 1л.р. и 2часа – 2 балла
2	Критерий пересчета баллов в традиционную оценку по итогам работы в семестре		60 и менее баллов – неудовлетворительно; 61…73- удовлетворительно; 74…90- хорошо; 91…100 – отлично
3	Критерий допуска к промежуточной аттестации, возможности получения автоматической экзаменационной оценки по дисциплине, возможность получения бонусных баллов		Для допуска к промежуточной аттестации (экзамену) студент должен набрать по итогам текущего и рубежного контроля не менее 50 баллов и должен выполнить все лабораторные работы и контрольную работу. Для получения экзаменационной оценки «автоматически» студенту необходимо набрать следующее минимальное количество баллов: - 68 для получения «автоматически оценки «удовлетворительно». По согласованию с преподавателем студенту, набравшему минимум 68 баллов, могут быть добавлены дополнительные  (бонусные) баллы за активность на консультациях, активное участие в научной и методической работе, оригинальность принятых решений в ходе выполнения лабораторных работ, за участие в значимых учебных и внеучебных мероприятиях кафедры и выставлена за экзамен «автоматически» оценка «хорошо» или «отлично»
4	Формы и виды учебной работы для неуспевающих (восстановившихся на курсе обучения) студентов для получения недостающих баллов в конце семестра		В случае если к промежуточной аттестации (экзамену) набрана сумма менее 50 баллов, студенту необходимо набрать недостающее количество баллов за счет выполнения дополнительных заданий, до конца последней (зачетной) недели семестра. При этом необходимо проработать материал всех пропущенных лабораторных работ.  Формы дополнительных заданий (назначаются преподавателем): - выполнение и защита пропущенной лабораторной работы (при невозможности дополнительного проведения лабораторной работы преподаватель устанавливает форму дополнительного задания по тематике пропущенной лабораторной работы) – до 8 баллов. Ликвидация академических задолженностей, возникших из-за разности в учебных планах при переводе или восстановлении, проводится путем выполнения дополнительных заданий, форма и объем которых определяется преподавателем.

6.3. Процедура оценивания результатов освоения дисциплины

Рубежные контроли проводятся в форме письменного тестирования.

Перед проведением каждого рубежного контроля преподаватель прорабатывает со студентами основной материал соответствующих разделов дисциплины в форме краткой лекции-дискуссии. Варианты тестовых заданий для рубежных контролей №1, 2, 3 состоят из 6 вопросов.

На каждое тестирование при рубежном контроле студенту отводится время не менее 30 минут.

Преподаватель оценивает в баллах результаты тестирования каждого студента по количеству правильных ответов и заносит в ведомость учета текущей успеваемости.

Экзаменационный билет состоит из 2 вопросов. Количество баллов за каждый правильный ответ до 15 баллов. Время, отводимое студенту на экзаменационный билет, составляет 1 астрономический час.

Результаты текущего контроля успеваемости и экзамена заносятся преподавателем в экзаменационную ведомость, которая сдается в деканат факультета в день экзамена, а также выставляются в зачетную книжку студента.

 

Примеры оценочных средств для рубежных контролей и экзамена

6.4.1. Пример задания для рубежного контроля 1

1. Дайте определение автоматизированного электропривода.

2. Укажите основные функции электропривода.

3. Какие устройства образуют силовой (энергетический) канал электропривода.

4. Что отражает механические характеристики двигателя и рабочей машины?

5. Запишите уравнение движения электропривода (уравнение Ньютона) и поясните при каких условиях возникают статический и динамический моменты.

6. Назовите способы регулирования скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

6.4.2. Пример задания для рубежного контроля 2

1.Что нужно сделать для изменения направления вращения асинхронного двигателя. Изобразите электрическую схему.

2. Как реализуется способ динамического торможения асинхронного двигателя?

3. С какой целью в цепь ротора асинхронного двигателя с фазным ротором при пуске включают добавочные резисторы?

4.Как реализуется способ динамического торможения асинхронного двигателя? Изобразите электрическую схему.

5. Приведите классификацию способов регулирования скорости асинхронных двигателей.

6. Объясните принципы работы преобразователей частоты для регулирования скорости электродвигателей переменного тока.

6.4.3. Пример задания для рубежного контроля 3

1. Назовите энергетические показатели электропривода.

2. Дайте определение постоянной нагрева электродвигателя.

3. Напишите и объясните уравнение теплового баланса при нагреве и охлаждении электродвигателя.

4. Какие режимы работы электродвигателя вы знаете?

5. Дайте характеристику кратковременного режима работы электродвигателя – S3.

6. Объясните, с какой целью в электроприводах вводится обратная связь по положению (перемещению).

6.4.4. Примерный перечень вопросов к экзамену

1. Электрический привод. Основные понятия и определения.

2. Структурная схема электромеханической системы и её основные элементы.

3. Моменты и силы, действующие в механической системе привода.

4. Приведение моментов и сил сопротивления,инерционных масс и моментов инерции к валу электродвигателя.

5. Определение времени пуска, торможения и реверса механической части привода с использованием уравнения Ньютона.

6. Электродвигатели постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ). Основные характеристики.

7. Механические характеристики ДПТ НВ.

8. Передаточные функции ДПТ НВ.

9. Структурная схема ДПТ НВ. Переходные характеристики по управляющему и возмущающему воздействиям.

10. Тормозные режимы работы ДПТ НВ. Режим рекуперативного торможения.

11. Торможение ДПТ НВ противовключением и динамическое торможение.

12. Регулирование скорости ДПТ НВ изменением питающего напряжения.

13. Регулирование скорости ДПТ НВ введением сопротивления в цепь якоря.

14. Регулирование скорости ДПТ НВ изменением потока возбуждения.

15. Построение механических характеристик ДПТ по паспортным данным.

16. ДПТ последовательного возбуждения. Методы регулирования скорости и механические характеристики.

17.  ДПТ последовательного возбуждения. Тормозные режимы работы.

18. ДПТ смешанного возбуждения. Механические характеристики и методы торможения.     

19. Однофазные тиристорные преобразователи (ТП). Нулевая и мостовая схемы. Регулировочная характеристика.

20. Трехфазные ТП. Нулевая и мостовая схемы. Особенности управления и регулировочная характеристика.

21. Широтно-импульсные преобразователи в электроприводах постоянного тока. Особенности использования.

22. Назначение и передаточная функция тиристорного преобразователя.

23. Обратные связи в электроприводах постоянного тока. Виды и характеристики.

24. Датчики скорости и тока, применяемые в электроприводах.

25. Стандартная настройка замкнутого контура на технический оптимум.

26. Настройка замкнутого контура на симметричный оптимум.

27. П-, ПИ-, ПИД- регуляторы и их использование в электроприводах постоянного тока.

28. Расчет настройки регулятора в одноконтурном электроприводе.

29. Система подчиненного регулирования. Достоинства и недостатки.

30. Расчет настройки регуляторов в двухконтурном электроприводе.

31. Методы токоограничения в электроприводах постоянного тока.

32. Механические характеристики асинхронного двигателя (АД).

33. Методы регулирования скорости АД.

34. Частотное управление скоростью АД.

35. Непосредственные преобразователи частоты и преобразователи частоты со звеном постоянного тока.

36. Следящий электропривод. Основные характеристики и назначение.

37. Выбор электродвигателей для регулируемых электроприводов. Нагрев и охлаждение электродвигателей.

38. Режимы работы электродвигателей: длительный, кратковременный, повторно-кратковременный.

39. Метод эквивалентной мощности и эквивалентного момента при выборе электродвигателя.

40. Метод средних потерь и его использование при выборе электродвигателя.

Фонд оценочных средств

 Полный банк заданий для текущего, рубежного контролей и промежуточной аттестации по дисциплине, показатели, критерии, шкалы оценивания компетенций, методические материалы, определяющие процедуры оценивания образовательных результатов, приведены в учебно-методическом комплексе дисциплины.

ОСНОВНАЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА

7.1. Основная учебная литература

1. Онищенко Г.Б. Электрический привод.-М.: Издательский центр «Академия», 2008.-288с

2. Москаленко В.В. Электрический привод.-М.: Издательский центр «Академия», 2007.-366с

 

7.2. Дополнительная учебная литература

1. Фираго Б.И., Павлячик Л.Б. Теория электропривода.: Учебное пособие. – 2-е изд. – Минск, Техноперспектива, 2007. -585с.

2. Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод: энерго- и ресурсосбережение..-М.: Издательский центр «Академия», 2008.-208с

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ  САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ

1. Лебединский Б.П. Расчет статических и динамических характеристик электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения. Методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов очной и контрольной работы для студентов заочной формы обучения по дисциплинам «Автоматизированный электропривод» и «Электромеханические системы» - Курган: Изд-во Курганского госуниверситета, 2013.

2. Методические указания к выполнению лабораторных работ по: электроприводу постоянного тока, асинхронному электроприводу и сервоприводу – Учтех-Профи, Южноуральский государственный университет - Челябинск.

РЕСУРСЫ СЕТИ «ИНТЕРНЕТ», НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

№	Интернет-ресурс	Краткое описание
1	http://elementy.ru/lib/lections	Видеозаписи и текстовый материал публичных лекций известных ученых мира
2	http://elementy.ru	Энциклопедический сайт
3	http://mipt.ru/	сайт Московского физико-технического института (государственный университет)
4	http://www.imyanauki.ru/	Ученые изобретатели России
5	http://en.edu.ru/	Портал является составной частью федерального портала "Российское образование". Содержит ресурсы и ссылки на ресурсы по естественно-научным дисциплинам (физика, математика, химия и биология).
6	http://www.edu.ru/	Федеральный портал «Российское образование»
7	http://ru.wikipedia.org	Энциклопедия Википедия
8	http://www.msu.ru	Сайт Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова