Реферат: Учебный план профессиональной переподготовки по программе «Электрические системы»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ




Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


«Согласовано» «Утверждаю»

Руководитель организации- Ректор ТПУ

заказчика




Учебный план

профессиональной переподготовки по программе

«Электрические системы»

(наименование программы)


^ Цель: переподготовка для выполнения нового вида деятельности

Категория слушателей: работники производственных организаций, студенты

Срок обучения: 12 месяцев.

Режим занятий: 3 часа в день


№ п.п.

Наименование разделов, дисциплин

Всего, час

В том числе

Форма контро-ля

лекции

практ. занятия

и лаб. работы

1

Общепрофессиональные дисциплины:

1.1. Математическое моделирование в энергетических системах

1.2. Теоретические основы электротехники

1.3. Электромеханика

1.4. Электрические системы и сети

1.5. Электроснабжение предприятий

1.6. Релейная защита и автоматика электроэнергетических сетей

1.7. Режимы работы электрооборудования станций и подстанций


30


36

36

42

24

30


30


24


30

30

30

18

24


24


6/6


6

6

6 и 6/6

6

6


6


Зачет


Экзамен

Экзамен

Экзамен

Зачет

Экзамен


Зачет

2

Специальные дисциплины:

2.1. Электромагнитные и электромеханические переходные процессы в электрических системах

2.2. Надежность энергосистем

2.3. Режимы энергосистем и дальних электропередач

2.4. Энергосбережение и качество электроэнергии в энергосистемах

2.5. Оптимизация режимов энергосистем

2.6. Силовые преобразователи в электроэнергетике

2.7. Эксплуатация и проектирование электроэнергетических систем и сетей

2.8. Противоаварийное управление в энергосистемах


42


30

30


36


36

30


36


36


34


24

24


30


30

24


30


30


8


6/6

6/6


6/6


6/6

6/6


6/6


6


Экзамен


Экзамен

Зачет


Экзамен


Зачет

Зачет


Зачет


Экзамен

3.

^ Выпускная квалификационная работа










ГАК


^ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ




Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

^ «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


«Утверждаю»

Ректор ТПУ




Учебно-тематический план

профессиональной переподготовки по программе

«Электрические системы»

(наименование программы, раздела)


^ Цель переподготовка для выполнения нового вида деятельности

Категория слушателей: работники производственных организаций, студенты

Срок обучения 12 месяцев

Форма обучения: без отрыва от работы, с частичным отрывом от работы

Режим занятий: 3 часа в день


№ п.п.

Наименование разделов дисциплин и тем

Всего, час.

В том числе

Форма контроля

лекции

Практические, лабораторные занятия

1.

1.1.


1.1.1

1.1.2


1.1.3


1.1.4


1.2.

1.2.1

1.2.2


1.2.3


1.2.4


1.2.5


1.2.6


1.2.7

1.2.8


1.2.9


1.2.10


1.3.

1.3.1

1.3.2


1.3.3

1.3.4

1.3.5

1.4.

1.4.1

1.4.2

1.4.3


1.4.4


1.4.5

1.4.6

1.4.7

1.5.

1.5.1


1.5.2

1.5.3


1.6.


1.6.1

1.6.2


1.6.3


1.6.4


1.6.5


1.6.6

1.6.7


1.7.


1.7.1


1.7.2

1.7.3

1.7.4


1.7.5


1.7.6

Общепрофессиональные дисциплины:

Математическое моделирование в энергетических системах
^ Элементы матричной алгебры.
Численные методы решения систем линейных и нелинейных уравнений.
Математические модели установившихся режимов энергосистем и методы их решения.
Оптимизационные методы решения энергетических задач

^ Теоретические основы электротехники

Основные понятия и законы электрической цепи.

Установившийся режим линейных цепей с постоянными и гармоническими напряжениями и токами.

Частотные свойства и резонансные эффекты в линейных электрических цепях.

Установившийся режим линейных трехфазных цепей при гармонических напряжениях и токах.

Линейные динамические трехфазные цепи с местной несимметрией при гармонических напряжениях и токах.

Линейные электрические цепи при негармонических периодических напряжениях и токах.

Четырехполюсники в линейном режиме.

Переходные процессы в линейных электрических цепях.

Установившийся и переходный режимы нелинейных цепей.

Электрические цепи с распределенными параметрами.

Электромеханика

Трансформаторы.

Общие вопросы теории машин переменного тока.

Асинхронные машины

Машины постоянного тока

Синхронные машины

^ Электрические системы и сети

Конструкции линий электрических сетей.

Характеристики и параметры элементов ЭЭС.

Расчеты установившихся режимов электрических систем и сетей.

Рабочие режимы электроэнергетических систем и сетей.

Основы регулирования напряжения.

Потери электрической энергии.

Проектирование электрических сетей.

^ Электроснабжение предприятий

Приемники электроэнергии на промышленных предприятиях.

Внутрицеховые электрические сети.

Внутризаводское электроснабжение промышленных предприятий.

^ Релейная защита и автоматика электроэнергетических сетей

Измерительные преобразователи.

Принципы действия защит, фиксирующих отклонение контролируемой величины.

Принципы действия защит, основанных на сравнении контролируемых величин.

Особенности защиты основного электрооборудования энергосистем.

АВР и АПВ как первые ступени противоаварийной автоматики.

Автоматическая частотная разгрузка.

Автоматическое регулирование источников реактивной мощности.

^ Режимы работы электрооборудования станций и подстанций

Организация эксплуатации ремонта оборудования электростанций.

Эксплуатация синхронных генераторов.

Системы возбуждения синхронных генераторов.

Эксплуатация силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

Эксплуатация электродвигателей собственных нужд.

Эксплуатация распределительных устройств и систем управления.


30


36


36


42


24


30


30


24


30


30


30


18


24


24


6/6


6


6


6 и 6/6


6


6


6


Зачет


Экзамен


Экзамен


Экзамен


Зачет


Экзамен


Зачет


2.

2.1.


2.1.1


2.1.2

2.1.3


2.1.4


2.1.5


2.1.6


2.1.7


2.1.8


2.1.9

2.1.10

2.1.11

2.1.12


2.1.13

2.1.14


2.1.15


2.2.

2.2.1

2.2.2


2.2.3


2.2.4

2.2.5

2.2.6


2.2.7

2.2.8


2.3.


2.3.1


2.3.2


2.3.3

2.3.4

2.3.5


2.4.


2.4.1


2.4.2

2.4.3


2.4.4

2.4.5

2.4.6


2.4.7


2.4.8

2.4.9

2.4.10

2.4.11


2.4.12


2.4.13


2.4.14


2.4.15

2.5.

2.5.1


2.5.2


2.5.3

2.5.4

2.5.5


2.5.6


2.5.7


2.5.8

2.6.


2.6.1


2.6.2

2.6.3


2.6.4

2.7.


2.7.1


2.7.2

2.7.3

2.7.4


2.7.5


2.7.6


2.7.7


2.7.8


2.8.


2.8.1


2.8.2


2.8.3


2.8.4

2.8.5


2.8.6

Специальные дисциплины

Электромагнитные и электромеханические переходные процессы в электрических системах

Переходные процессы при симметричных коротких замы­каниях в простейших трехфазных цепях.

Установившийся режим короткого замыкания.

Схемы замещения и параметры синхронной машины в пе­реходном режиме.

Переходные процессы в синхронной машине при трехфаз­ных замыканиях.

Практические методы расчета режимов трехфазного ко­роткого замыкания.

Основные положения в исследовании несимметричных переходных процессов. Параметры элементов и схемы отдельных последовательностей.

Однократная поперечная и продольная несимметрия.

Замыкания в распределительных сетях и системах элек­троснабжения.

Ограничение токов короткого замыкания.
^ Статическая устойчивость энергосистем. Динамическая устойчивость энергосистем. Асинхронные режимы, ресинхронизация и результирующая устойчивость энергосистем. Статическая устойчивость нагрузки. ^ Переходные процессы в узлах нагрузки энергосистем при больших возмущениях. Мероприятия по повышению устойчивости и качества переходных процессов энергосистем.
^ Надежность энергосистем

Основы теории надежности.

Показатели надежности оборудования и установок.

Надежность электроэнергетического оборудования.

Генерирующая часть системы.

Системообразующая и распределительная сеть.

Надежность схем главных соединений электростанций и подстанций.

Основы режимной надежности энергосистем.

Проектные и эксплуатационные задачи надежности.

^ Режимы энергосистем и дальних электропередач

Режимные характеристики элементов, передающих электроэнергию.

Установившиеся режимы сложных электрических систем.

Режимы дальних электропередач.

Электропередачи постоянного тока.

Введение параметров режима в допустимую область.

^ Энергосбережение и качество электроэнергии в энергосистемах

Нормативно-правовые документы по энергосбережению.

Энергетические обследования предприятий.

Правовые основы взаимоотношений потребителей и энергоснабжающих организаций по вопросам ресурсосбережения.

Показатели энергетической эффективности.

Методы расчета потерь электрической энергии.

Энергетические балансы электрической энергии.

Нормирование удельных расходов электрической энергии.

Энергетический паспорт предприятия.

Стимулирование энергосбережения.

ГОСТ 13109-97.

Интегральные характеристики показателей качества электрической энергии.

Контроль качества электрической энергии по отдельным показателям.

Приборы контроля качества электрической энергии.

Оценка влияния показателей качества электрической энергии на работу потребителей.

Управление качеством электрической энергии.

^ Оптимизация режимов энергосистем

Исходная информация для решения задачи оптимизации.

Постановка задачи оптимального распределения активной нагрузки между тепловыми электростанциями. Система допущений.

Метод неопределенных множителей Лагранжа.

Формула потерь в сетях. Допущения.

Возможность раздельного решения задачи оптимизации режима по активной и реактивной мощности.

Экономические характеристики элементов энергосистем.

Характеристики устройств для регулирования режима сети по уровням напряжения. Оптимизация режима сети по уровням напряжения и реактивной мощности.

Выбор состава работающего оборудования.

^ Силовые преобразователи в электроэнергетике

Режимы работы силовых полупроводниковых приборов.

Выпрямители.

Тиристорные регулирующие и коммутирующие устройства.

Преобразователи частоты.

^ Эксплуатация и проектирование электроэнергетических систем и сетей

Общие вопросы управления и ведения режима энергосистемы.

Разработка режима энергосистемы.

Эксплуатация элементов ЭЭС.

Организация эксплуатации распределительных сетей.

Основная нормативно-техническая документация.

Обоснование развития электроэнергетических систем.

Методы оценки эффективности инвестиций при развитии ЭЭС. Экономическое обоснование выбранного варианта проекта.

Механический расчет воздушных линий электропередач.

^ Противоаварийное управление в энергосистемах

Влияние отклонений частоты на работу энергосистем.

Режимные принципы противоаварийной автоматики, предотвра­щающей нарушение устойчивости.

Противоаварийное управление мощностью энергосистем.

Асинхронные режимы и их ликвидация.

Ограничения опасных повышений напряжения и частоты.

Предотвращение опасных снижений частоты.


42


30


30


36


36


30


36


36


34


24


24


30


30


24


30


30


8


6/6


6/6


6/6


6/6


6/6


6/6


6


Экзамен


Экзамен


Зачет


Экзамен


Зачет


Зачет


Зачет


Экзамен

Выпускная квалификационная работа










ГАК

ИТОГО

504

406

98/48






^ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ




Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

^ «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»

1. Введение Основные задачи курса и его связь со смежными дисциплинами. Современный подход к решению задач электроэнергетике с учетом ориентации на современные средства вычислительной техники и профессионального программного обеспечения.
^ 2. Перечень тем
^ Тема 1. Элементы матричной алгебры
Виды матриц. Операции с матрицами и их свойства. Определитель матрицы, способы его вычисления и основные свойства определителя. Алгебраические дополнения и миноры. Обратная матрица и способы ее вычисления. Системы линейных алгебраических уравнений.

^ Тема 2. Численные методы решения систем линейных и нелинейных уравнений

Общая характеристика методов решения систем линейных уравнений. Метод обратной матрицы, формула Крамера. Методы Гаусса, простой итерации и Зейделя. Нормы матриц, достаточные условия сходимости метода Зейделя, оценка погрешности приближенного решения. Методы решения нелинейных уравнений. Метод Зейделя и условия сходи­мости. Метод Ньютона для одного и системы нелинейных уравнений.
^ Тема 3. Математические модели установившихся режимов энергосистем и методы их решения
Общие сведения о схемах замещения. Формы записи параметров электрических систем. Общие сведения о формах математического описания установившихся режимов энергосистем. Уравнения узловых напряжений в форме баланса токов (линейная и нелинейная формы с комплексными переменными). Нелинейные УУН с вещественными переменными в форме баланса токов; методы решения. Нелинейные уравнения баланса мощности в тригонометрической форме; методы решения. Степени свободы электрических систем.
^ Тема 4. Оптимизационные методы решения энергетических задач
Понятия и условия локального и глобального экстремума функций. Необходимые и дастаточные условия экстремума функций одной и многих переменных. Математическая формулировка задач на безусловный и относительный экстремум. Метод неопределенных множителей Лагранжа, геометрическая интерпритация метода. Постановка задачи оптимизации режимов энергосистем, метод решения. Постановка и решение задач по локальной оптимизации режима реактивной мощности. Приложение метода Лагранжа для проектных задач электроэнергетики.

3. Методические рекомендации и пособия по изучению дисциплины

Учебное пособие. Готман В.И. Математическое моделирование в электроэнергетических системах. Томск: изв.ТПУ, 2006. – 122с.

^ 4. Контрольные задания

При изучения дисциплины проводятся следующие виды контроля: текущий и итоговый. Текущий контроль проводится дважды в течении семестра.

Итоговым контролем знаний является зачет, при проведении которого слушателям предлагаются билеты, содержащие 3 вопроса.

5. Литература

Электрические системы, т.1. Математические задачи энергетики. /Под ред. В.А.  Веникова. – М.: Высшая школа, 1981. – 288 с.

Электрические системы, Электрические расчеты, программирование и оптимизация режимов. /Под ред. В.А.  Веникова. – М.: Высшая школа, 1973. – 318 с.

Электрические системы. Кибернетика электрических систем. /Под ред. В.А.  Веникова. – М.: Высшая школа, 1974. – 328 с.

Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях; Учебное пособие для вузов / Ю.Н. Астахов, В.А.  Веников и др. Под ред. В.А.  Веникова. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 504 с.

Демидович Е.Н., Марон Н.А. Основы вычислительной математики. – М.: Ф-М, 3, 1963. – 659 с.

Моисеев И.И., Иванилов Ю.П., Столяров Е.М. Методы оптимизации – М.: Наука, 1978. – 286 с.

Идельчик В.И. Методы установившихся режимов электрических систем; Учебное пособие для энергетических специальностей. Новочеркасск, изд. НПИ, 1981. – 87с.

Оптимизация режимов энергосистем. / В.М. Синьков, А.В. Богославский и др. Под ред. В.М. Синькова. – Изд-во «Вища школа», 1976. – 307 с.

Ф.И. Карнелевич, Л.Е. Садовой. Элементы линейной алгебры и линейного программирования. – М.: Наука, 1965. – 275 с.



^ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ




Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

^ «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»


1. Введение

В дисциплине «Теоретические основы электротехники» излагается материал, относящийся к общепрофессиональной области расчета и анализа электротехнических устройств и электроэнергетических систем. Дисциплина базируется на знаниях по математике и физике. Полученные знания по данной дисциплине используются при изложении многих вопросов специальных дисциплин: «Электрические машины», «Техника высоких напряжений», «Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах», «Релейная защита и автоматика энергосистем» и др.

^ 2. Перечень тем

Тема 1. Основные понятия и законы электрической цепи

Электрическая цепь. Источники и приемники электромагнитной энергии. Ток, напряжение и мощность. Выбор положительных направлений токов и напряжений. Линейные и нелинейные электрические цепи. Установившийся и переходный режимы электрических цепей. Схемы замещения электрических цепей. Резистивные, индуктивные и емкостные элементы схем замещения. Линейные и нелинейные элементы. Законы Ома и электромагнитной индукции. Источники ЭДС и тока. Схемы замещения катушек индуктивности, электрических конденсаторов и источников электрической энергии.

Основные топологические понятия для схем замещения электрических цепей: ветвь, узел, контур, граф.

Первый и второй законы Кирхгофа. Теоремы Телледжена и компенсации. Баланс мощности в резистивных цепях.

^ Тема 2. Установившийся режим линейных цепей с постоянными и гармоническими напряжениями и токами

Постоянные и периодические токи и напряжения. Гармонические (синусоидальные) токи и напряжения. Промышленная частота. Постоянный ток как частный случай гармонического тока. Действующие значения гармонических величин. Символический метод. Действия над гармоническими величинами с одинаковой угловой частотой. Законы Ома и Кирхгофа в символической форме. Комплексные сопротивления и проводимости. Метод уравнений Кирхгофа в символической форме. Мощность при гармонических токах и напряжениях. Активная, реактивная и полная мощности. Знаки мощностей и направление передачи энергии.

Баланс мощностей при гармонических напряжениях и токах. Топографические и лучевые векторные диаграммы. Методы контурных токов и узловых потенциалов в символической форме. Преобразования комплексных схем замещения. Принцип наложения и теорема об эквивалентном источнике.

Цепи со взаимной индуктивностью. Собственные и взаимные индуктивности. Коэффициент связи. Согласное и встречное включение индуктивно связанных элементов. Расчет цепей со взаимной индуктивностью символическим методом. Развязка индуктивной связи. Двухобмоточный трансформатор в линейном режиме: основные уравнения, схема замещения, векторные диаграммы.


^ Тема 3. Частотные свойства и резонансные эффекты в линейных электрических цепях

Резонанс в линейных электрических цепях при гармонических напряжениях и токах. Резонанс при последовательном, параллельном и смешанном соединениях индуктивных и емкостных элементов цепи. Добротность контура. Резонансные и частотные характеристики. Применение резонансных эффектов для усиления гармонических напряжений и токов, а также для повышения коэффициента мощности.

^ Тема 4. Установившийся режим линейных трехфазных цепей при гармонических напряжениях и токах

Линейные трехфазные цепи. Статическая и динамическая нагрузка. Статические и динамические трехфазные цепи. Фаза и нулевой провод. Фазные ЭДС и напряжения. Линейные напряжения. Симметричная трехфазная система напряжений и токов. Фазовый оператор.

Получение симметричной трехфазной системы ЭДС при помощи синхронного электромашинного генератора. Соединение фазных обмоток генератора и трансформатора звездой и треугольником.

Симметричный режим трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой и треугольником. Активная, реактивная и полная мощности трехфазной цепи в симметричном режиме. Расчет на одну фазу трехфазных цепей в симметричном режиме. Векторные диаграммы трехфазных цепей. Баланс мощностей в трехфазных цепях. Определение порядка чередования фаз. Измерение мощности в трехфазных цепях. Вращающееся магнитное поле и принцип действия асинхронного двигателя.

Несимметричный режим трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой и треугольником. Расчет сложной трехфазной цепи в несимметричном режиме методом узловых потенциалов (напряжений).

^ Тема 5. Линейные динамические трехфазные цепи с местной несимметрией при гармонических напряжениях и токах

Разложение несимметричной трехфазной системы гармонических напряжений и токов на симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей. Комплексные сопротивления элементов трехфазной цепи токам прямой, обратной и нулевой последовательностей. Метод симметричных составляющих. Виды местной симметрии. Расчет цепи при обрыве фазы и коротком замыкании одной и двух фаз. Векторные диаграммы. Баланс мощностей.

^ Тема 6. Линейные электрические цепи при негармонических периодических напряжениях и токах

Представление негармонических периодических напряжений и токов в виде тригонометрического ряда Фурье. Дискретные (линейчатые) спектры. Значения негармонических токов и напряжений и их измерение: среднее за период, среднее по модулю, максимальное и действующее значения. Коэффициенты формы, амплитуды, искажения и гармоник. Практически синусоидальные напряжения и токи в электроэнергетике. Мощность при периодических напряжениях и токах: активная, реактивная, полная. Коэффициент мощности. Эквивалентные синусоиды. Расчет сложных линейных цепей с высшими гармониками методом наложения. Резонансные явления и их применение в простейших фильтрах для пропускания в нагрузку определенных гармоник напряжений и токов. Условия появления высших гармоник в трехфазных цепях. Фазные ЭДС и линейные напряжения с высшими гармониками. Гармоники прямой, обратной и нулевой последовательностей. Расчет симметричного режима линейных трехфазных цепей с высшими гармониками.

^ Тема 7. Четырехполюсники в линейном режиме

Пассивные и активные четырехполюсники. Уравнения в форме А. Режимы холостого хода и короткого замыкания. Т и П – образные схемы замещения пассивных четырехполюсников. Входное и выходное сопротивления. Симметричные и несимметричные четырехполюсники. Уравнения активных четырехполюсников. Режим согласованной нагрузки.

^ Тема 8. Переходные процессы в линейных электрических цепях

Переходные процессы в электрических цепях. Коммутация и скачкообразное изменение напряжений и токов. Законы коммутации. Условия возникновения переходных процессов. Линейные дифференциальные уравнения. Классический метод расчета переходных процессов. Принужденные и свободные составляющие напряжений и токов, корни характеристического уравнения, независимые и зависимые начальные условия. Особенности расчета переходных процессов в цепях первого порядка. Постоянная времени и длительность переходного процесса. Апериодический, критический и колебательный режимы переходного процесса в цепях второго порядка. Угловая частота свободных колебаний. Обобщенные законы коммутации.

Операторный метод расчета переходных процессов в линейных цепях. Преобразования Лапласа, операторные изображения основных функций и теорема разложения для отыскания оригинала по известному операторному изображению функций. Операторные схемы замещения линейных элементов.

Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Комбинированный (операторно-классический) метод расчета переходных процессов. Переходные и импульсные характеристики пассивных линейных цепей. Единичная функция и единичный импульс. Расчет напряжений и токов при прямоугольных импульсах и при воздействии на цепь импульсов напряжения или тока произвольной формы.

Уравнения состояния в сложных цепях высокого порядка и численные расчеты на ЭВМ.

^ Тема 9. Установившийся и переходный режимы нелинейных цепей

Нелинейные резистивные элементы: двухполюсные и многополюсные, пассивные и активные, неуправляемые и управляемые, инерционные и безынерционные. Безынерционные элементы как источники высших гармоник в электрических цепях. Симметричные и несимметричные, статические и динамические вольтамперные характеристики. Вольтамперные характеристики для действующих значений. Вольтамперные характеристики лампы накаливания, полупроводникового диода, транзистора, вакуумного триода, бареттера, термистора и других нелинейных резистивных элементов. Статическое и дифференциальное сопротивления. Расчет нелинейных резистивных цепей при постоянных и переменных напряжениях и токах методом эквивалентного генератора, графическим сложением характеристик, методами итераций и линеаризации.

Нелинейные индуктивные элементы. Веберамперные характеристики. Статическая и дифференциальная индуктивности. Магнитные цепи нелинейных индуктивных элементов. Напряженность и индукция магнитного поля, магнитный поток, потокосцепление, петля гистерезиса, основная кривая намагничивания. Кривая размагничивания постоянного магнита. Потери на гистерезис и вихревые токи. Шихтованные магнитопроводы. Расчет магнитных цепей нелинейных индуктивных элементов. Законы Кирхгофа для магнитной цепи. Неразветвленная и разветвленная магнитная цепь. Метод двух узлов в расчете разветвленных магнитных цепей. Расчет электрических цепей с линейными и нелинейными индуктивными элементами. Аппроксимация веберамперных характеристик. Нелинейный индуктивный элемент как безынерционный элемент – источник высших гармоник в электрической цепи.

Нелинейные емкостные элементы: вариконды и варикапы. Кулонвольтные характеристики и их аппроксимация. Статическая и дифференциальная емкости. Расчет электрических цепей с линейными и нелинейными емкостными элементами. Нелинейный емкостный элемент – источник высших гармоник в электрических цепях.

Метод эквивалентных синусоид как приближенный метод расчета установившегося режима в нелинейных цепях с резистивными, индуктивными и емкостными элементами. Резонансные явления в нелинейных цепях: феррорезонансы напряжений и токов. Стабилизаторы переменного напряжения.

Особенности переходных процессов в нелинейных электрических цепях. Приближенный расчет переходных процессов в нелинейных цепях методами условной линеаризации и последовательных интервалов. Численный расчет переходных процессов в нелинейных цепях на ЭВМ методом переменных состояния.

^ Тема 10. Электрические цепи с распределенными параметрами

Примеры цепей с распределенными параметрами. Уравнения однородной линии в частных производных. Решение уравнений однородной линии при установившемся синусоидальном режиме. Волновое сопротивление и постоянная распространения, коэффициенты затухания (ослабления) и фазы, фазовая скорость и длина волны. Распределение действующих значений напряжения и тока, а также мощности вдоль цепи с распределенными параметрами. Бегущие волны. Режимы цепей с распределенными параметрами. Линии без искажения и потерь. Режимы линий без потерь.

Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами. Решение уравнений однородной линии без потерь в переходном режиме. Падающая и отраженная волны. Коэффициент отражения. Расчет распределения напряжения и тока вдоль линии при переходном процессе.

^ 3. Методические рекомендации и пособия по изучению дисциплины

Учебное пособие. Купцов А.М. Электротехника с элементами энергосбережения.– Томск: Изд-во НТЛ, 2003. – 344 с.

Электронные версии лабораторных работ и расчетных программ по дисциплине, подготовленные сотрудниками кафедры (авторы, доценты Купцов А.М., Эськов В.Д., Канев Ф.Ю., Носов Г.В.).

^ 4. Контрольные задания

При изучении дисциплины проводится текущий и итоговый контроли знаний слушателей. Текущий контроль осуществляется при проведении каждого занятия, итоговый контроль знаний - экзамен.

Литература

Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. - 4-е изд./ К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб.: Питер, 2003.

Купцов А.М. Электротехника с элементами энергосбережения: Учебное пособие. – Томск: Изд-во НТЛ, 2003. – 344 с.

Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М.: Высш. шк., 1996. - 638 с.

Основы теории цепей/ Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. М.: Энергоатомиздат, 1989. -528 с.

Демирчян К. С., Бутырин П. А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. М.: Высш. шк., 1988. - 335 с.

Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. М.: Высш. шк., 1985. - 263 с.

Нейман Л. Р., Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники. Т. 1. Л.: Энергоиздат, 1981. - 536 с.

Нейман Л. Р., Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники. Т. 2. Л.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

Сборник задач по теоретическим основам электротехники / Под ред. Л. А. Бессонова. М.: Высш. шк., 1980. - 472 с.



^ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ




Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

^ «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА»


1. Введение

Значение и классификация электрических машин. Электромеханические и статические преобразователи энергии. Задачи электромашиностроения и трансформаторостроения на современном этапе развития электромеханики и энергетики.

^ 2. Перечень тем

Тема 1. Трансформаторы

Силовые трансформаторы. Элементы конструкции и принцип действия. Магнитопроводы (стержневые, броневые, бронестержневые) однофазных и трехфазных трансформаторов. Групповой трансформатор. Обмотки трансформаторов (цилиндрические, винтовые, непрерывные катушечные).

Уравнения напряжений трансформатора. Коэффициент трансформации. Повышающий и понижающий трансформатор. Приведенный трансформатор. Схемы замещения двух обмоточного трансформатора. Опыт холостого хода: электрическая схема, схема замещения, ток холостого хода, потери холостого хода, характеристики холостого хода, векторная диаграмма. Опыт короткого замыкания: электрическая схема, схема замещения, номинальное напряжение короткого замыкания, потери короткого замыкания, характеристики короткого замыкания, векторная диаграмма. Определение параметров схемы замещения по опытам холостого хода и короткого замыкания. Работа трансформатора при нагрузке. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке. Внешняя характеристика, потери и КПД трансформатора при различных величинах и характерах нагрузки. Условие получения максимального КПД трансформатора. Векторные диаграммы трансформатора под нагрузкой (активно-индуктивной, активно-емкостной). Упрощенная схема замещения трансформатора и векторная диаграмма. Схемы и группы соединения обмоток трансформатора. Соединение зигзаг. Условия включения на параллельную работу и последствия их несоблюдения. Распределение нагрузки между трансформаторами при параллельной работе.

Специальные трансформаторы. Многообмоточные трансформаторы. Автотрансформаторы. Трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации. Трансформаторы для дуговой электросварки. Возможные неисправности трансформаторов, их диагностика и устранение.

^ Тема 2. Общие вопросы теории машин переменного тока

ЭДС в обмотках машин переменного тока (проводник, проводник со скосом, виток с полным шагом, виток с укороченным шагом, катушка, катушечная группа, фаза). Обмоточный коэффициент.

Обмотки трехфазных машин переменного тока: двухслойные (с полным и укороченным шагом) с целым и дробным числом пазов на полюс и фазу, однослойные (петлевые, шаблонные, концентрические).

^ Тема 3. Асинхронные машины

Элементы конструкции и принцип действия. Основные уравнения АМ. Схемы замещения (Т-образная, Г-образная). Режимы работы АМ: двигателя, генератора, электромагнитного тормоза. Скольжение. Электромагнитный вращающий момент АМ в режиме двигателя при различных значениях угла между ЭДС и током обмотки ротора. Электромагнитный вращающий момент АД при различных значениях скольжения (начальный пусковой, максимальный, номинальный ). Круговая диаграмма АД и его рабочие характеристики.

Способы пуска АД с короткозамкнутым ротором (прямой и с пониженным напряжением). Прямой способ пуска, ограничения при его применении. Реакторный, автотрансформаторный, переключением звезда-треугольник. Пуск АД с фазным ротором. АД с короткозамкнутым ротором с улучшенными пусковыми характеристиками.

Регулирование частоты вращения АД. Регулирование частоты вращения АД изменением частоты вращения поля (изменением частоты и величины питающего напряжения: при неизменной перегрузочной способности, при неизменной механической мощности; изменением числа полюсов обмотки статора). Регулирование частоты вращения АД изменением скольжения (изменением величины питающего напряжения, изменением активного сопротивления обмотки ротора, введением добавочной ЭДС в обмотку ротора). Возможные неисправности АД, их диагностика и устранение.

^ Тема 4.  Машины постоянного тока

Основные элементы конструкции и принцип действия. Магнитное поле обмотки возбуждения, магнитное поле обмотки якоря. Результирующее магнитное поле, геометрическая и физическая нейтрали. Добавочные полюса, компенсационная обмотка.

Обмотки якоря МПТ: петлевые, волновые. Условия симметрии обмоток, уравнительные соединения. Коммутация тока. Сущность коммутационного процесса. Виды коммутации. Механические и электромагнитные причины искрения на коллекторе. Классы коммутации. Способы улучшения коммутации. Настройка коммутации.

Генераторы постоянного тока независимого, параллельного, смешанного возбуждения и их основные характеристики. Условия самовозбуждения генераторов параллельного возбуждения.

Двигатели постоянного тока (ДПТ). Пуск двигателей постоянного тока. Особенности пуска