close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Руководство по эксплуатации;pdf

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»
Электромеханический факультет
Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок
«Утверждаю»
Декан заочного факультета
___________________ Н. И. Дюповкин
«____»______________ 2012 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Дисциплина
Элементы систем автоматики
Направление подготовки дипломированного специалиста
140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии
Специальность
140604.65 – Электропривод и автоматика промышленных установок
и технологических комплексов
Квалификация
инженер
Курс – 4,
Семестр – 8,
Лекции
Лабораторные работы
Семинарские занятия
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Контрольные работы
Самостоятельная работа студентов под контролем
Самостоятельная внеаудиторная работа
Консультации
Всего часов по курсу
Вид заключительного контроля
Иваново 2012
12 часов
12 часов
4 часа
–
–
1
–
122 часа
–
150 часов
экзамен
1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1. Цель преподавания дисциплины
Цель преподавания дисциплины – продолжить расширение знаний и представлений студентов о принципах работы основных групп преобразователей электрической
энергии, а также о способах расчѐта их основных параметров и характеристик, начатое
ранее при изучении дисциплины «Преобразовательная техника». Кроме того, студенты
должны усвоить основные принципы построения систем управления устройствами преобразовательной техники и систем сбора информации о состоянии системы электропривода на их основе.





1.2. Задачи дисциплины
дальнейшее углубление знаний и представлений в области основ силовой электроники
и элементной базы устройств преобразовательной техники;
дальнейшее расширение знаний по схемотехнике и принципам работы основных групп
статических преобразователей электрической энергии;
продолжение изучения методов расчѐта параметров и характеристик основных групп
преобразователей электрической энергии;
ознакомление с различными алгоритмами управления ключевыми элементами вентильных преобразователей и принципами построения систем управления ими;
получение представления об устройстве и принципах работы датчиков электрических и
неэлектрических величин, используемых в электроприводах промышленных механизмов.
1.3. Связь с другими учебными дисциплинами
Изучение дисциплины базируется на широком использовании представлений и методов, содержащихся в основных разделах «Теоретических основ электротехники» и
«Физических основ электроники». Изучению дисциплины в 8 семестре предшествует изучение курса «Преобразовательная техника» (7 семестр), в котором начато изучение основных групп преобразователей электрической энергии, а именно выпрямительных устройств и ведомых сетью инверторов. Полученные в результате изучения дисциплины
знания являются основой для изучения предметов специальности «Автоматизированные
электроприводы типовых промышленных механизмов», «Комплектный электропривод»,
«ЭП и СУРМ», «Монтаж и наладка электропривода», «Проектирование электропривода».
2. Содержание лекционных занятий
2.1. Тиристорные преобразователи в реверсивном электроприводе постоянного тока
(1 час).
Способы соединения выпрямительных блоков двухкомплектных реверсивных вентильных
преобразователей. Раздельное и совместное управление выпрямительными блоками
двухкомплектных реверсивных тиристорных преобразователей. Проблема уравнительных токов в реверсивных вентильных преобразователях.
2.2. Преобразователи переменного напряжения в переменное (1 час).
Преобразователи частоты с непосредственной связью на основе двухкомплектных вентильных преобразователей. Непосредственные преобразователи частоты на полностью
управляемых вентилях. Принцип работы однофазной симметричной схемы тиристорного
регулятора переменного напряжения. Особенности работы однофазной несимметричной
схемы регулятора переменного напряжения. Особенности работы трѐхфазного регулятора переменного напряжения (симметричный вариант).
2
2.3. Системы импульсно-фазового управления вентильными преобразователями (1
час).
Назначение и классификация СИФУ. СИФУ горизонтального принципа действия. СИФУ
вертикального принципа действия, случаи пилообразного и косинусоидального опорных
сигналов. СИФУ дискретного принципа действия. Цифровые СИФУ. Сравнительный анализ различных методов импульсно-фазового управления.
2.4. Преобразователи постоянного напряжения в постоянное. (1 час).
Особенности импульсного регулирования напряжения. Частотно-импульсный и широтноимпульсный способы регулирования. Организация принудительного запирания однооперационных тиристоров в импульсных преобразователях. Принцип работы тиристорного
частотно-импульсного регулятора. Принцип работы тиристорного широтно-импульсного
регулятора. Схема и назначение элементов реверсивного транзисторного широтноимпульсного преобразователя (ШИП). Алгоритмы диагональной, симметричной, несимметричной и поочерѐдной коммутации ключевых элементов реверсивного ШИП. Ограничение пульсаций выходного тока при работе ШИП на активно-индуктивную нагрузку с источником противо-ЭДС. Влияние частотных свойств силовых транзисторов на работу импульсного преобразователя. Формирование алгоритма управления ключами реверсивного ШИП с помощью широтно-импульсной модуляции. Способы утилизации энергии торможения двигателя постоянного тока при питании от реверсивного ШИП.
2.5. Преобразователи постоянного напряжения в переменное. (2 часа).
Обобщѐнная функциональная схема автономного инвертора. Назначение его основных
узлов и блоков. Автономные инверторы тока и напряжения. Схема и назначение элементов трѐхфазного транзисторного автономного инвертора напряжения (АИН). Представление выходного напряжения трѐхфазного АИН в виде результирующего вектора. Векторная диаграмма выходного напряжения АИН. Алгоритмы формирования напряжения на
выходе АИН: алгоритм широтно-импульсного регулирования; алгоритм широтноимпульсной модуляции; алгоритм пространственно-векторного формирования; алгоритм
формирования в режиме слежения за мгновенным значением тока нагрузки.
2.6. Датчики электрических величин (3 часа).
Изолированные датчики тока и напряжения. Описание эффекта Холла. Критерии выбора
датчиков. Датчики тока прямого усиления. Расчет точности преобразования. Датчики тока
компенсационного типа. Датчики напряжения компенсационного типа. Датчики напряжения при наличии и отсутствии встроенного первичного резистора. Компенсационные датчики типа С. Дифференциальные датчики. Компенсационные датчики типа IT. Помехоустойчивость датчиков. Датчики серии LEM.
2.7. Датчики неэлектрических величин. Регуляторы (3 часа).
Оптоэлектронные преобразователи линейных и угловых перемещений. Типы выходных
сигналов. Синусоидальный и прямоугольный сигналы тока и напряжения. Обработка выходных сигналов и частотные свойства преобразователей. Квазиабсолютный датчик углового перемещения. Варианты соединительных муфт. Инкрементальные датчики. Резольверы. Сельсины.
3. Лабораторные работы (12 часов)
1. Определение параметров, характеризующих работу на двигательную нагрузку,
преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока и трехфазным мостовым автономным инвертором напряжения (4 часа).
2. Датчики электрических и механических параметров электропривода (4 часа).
3. Исследования регуляторов СУЭП в статическом и динамическом режимах (4 часа).
4. Практические занятия
3
1. Исследование реверсивных вентильных преобразователей с совместным и раздельным управлением (1 час).
2. Исследование тиристорных регуляторов переменного напряжения (1 час).
3. Автоматическая система управления исполнительным электродвигателем на базе
программируемого контроллера Siemens (2 часа).
5. Курсовой проект (работа)
Не предусмотрены
6. Расчетно-графические работы
Не предусмотрены
7. Самостоятельная работа студентов (122 часа)
На самостоятельное изучение выносятся следующие вопросы:
 3-фазный несимметричного регулятора переменного напряжения (24 часа).
 Организация принудительного запирания однооперационных тиристоров в автономных
инверторах напряжения (16 часов).
 Принцип работы однофазного автономного инвертора тока (24 часа).
 Принцип работы трѐхфазного автономного инвертора тока (24 часа).
 Преобразователи угловых перемещений ЛИР (12 часов)
 Расчет и выбор датчиков тока и напряжения LEM (12 часов)
 Практические схемы измерительных усилителей (10 часов)
Усвоение этих вопросов проверяется в процессе отчѐтов выполненных лабораторных работ, а также во время приѐма экзамена по дисциплине.
8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
8.1. Основная литература
1. Семенов Б.Ю. Силовая электроника. – М.: Солон, 2006. – 386 с.
2. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 296 с.
3. Руденко В. С., Сенько В. И., Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники.М.: Высшая школа, 1980.- 424с.
4. Забродин Ю. С. Промышленная электроника.- М.: Высшая школа, 1982.- 496с.
5. Терехов, Владимир Михайлович. Элементы автоматизированного электропривода:
[учебник для вузов] / В. М. Терехов.—М.: Энергоатомиздат, 1987.—224 с: ил.
8.2. Дополнительная литература
1. Зиновьев Г. С. Основы преобразовательной техники.- Новосибирск: ИЭТИ, 1981.- 115с.
2. Архангельский Н. Л., Курнышев Б. С., Литвинский А. Н. Характеристики и защита полупроводниковых
преобразователей: Учебное пособие/ ИГЭУ: Иваново, 2000.- 96с.
3. Павельев К. И., Шишков В. И., Куленко М. С. Реверсивный управляемый выпрямитель с совместным
управлением: Методические указания/ ИГЭУ, 1999.- 36с.
4. Павельев К. И., Шишков В. И., Куленко М. С. Реверсивный управляемый выпрямитель с раздельным
управлением: Методические указания/ ИГЭУ, 1999.- 35с.
5. Павельев К. И., Курнышев Б. С., Куленко М. С., Шишков В. И. Тиристорный автономный инвертор напряжения: Методические указания/ ИГЭУ, 1999.- 28с.
6. Куленко М.С., Лебедев С.К. Методические указания к лабораторной работе «Исследование однофазного автономного инвертора напряжения» Методические указания. – Иван. гос. энерг. ун–т; Иваново,
2007
7. Куленко М.С., Лебедев С.К. Методические указания к лабораторной работе «Исследование трехфазного автономного инвертора напряжения» Методические указания. – Иван. гос. энерг. ун–т; Иваново,
2007
4
8. Архангельский Н. Л., Чистосердов В. Л., Курнышев Б. С. Принципы формирования напряжения на статоре трѐхфазных машин для микропроцессорной реализации: Метод. указания/ ИГЭУ, 1993.- 36с.
9. Архангельский Н. Л., Виноградов А. Б. Анализ систем векторного управления контуром тока в асинхронных электроприводах: Методические указания/ ИГЭУ, 1994.- 40с.
10. Павельев К. И., Курнышев Б. С., Шишков В. И. Вентильные коммутирующие и регулирующие устройства нерегулируемого асинхронного электропривода: Методические указания/ ИГЭУ, 1999.- 20с.
11. Шишков В. И., Павельев К. И., Курнышев Б. С. Тиристорный частотно-импульсный регулятор постоянного напряжения: Метод. указания/ ИГЭУ, 1999.- 20с.
12. Шишков В. И., Павельев К. И., Курнышев Б. С. Тиристорный широтно-импульсный регулятор постоянного напряжения: Методические указания/ ИГЭУ, 1999.- 24с.
13. Павельев К. И. Тиристорные системы управления электродвигателем переменного тока на базе автономных преобразователей: Метод.указания/ИЭИ,1990.- 28с.
14. Курнышев Б. С., Павельев К. И. Статические преобразователи: Методические указания по лабораторным работам/ ИГЭУ, 1998.- 57с.
Примечание. Курсивом выделена литература, имеющаяся в библиотечном фонде ИГЭУ.
8.3. Электронные издания
1. Техническое описание изолированных датчиков LEM (с сайта компании www.lem.com, www.tvelem.ru)
2. Техническое описание трансформаторов тока (с сайта www.talema-nuvotem.com)
3. Бесконтактные датчики положения для систем автоматики (с сайта www.mege.ru)
8.4. Методические указания по изучению дисциплины для студентов
8.4.1. Лекционные занятия
 накануне очередного лекционного занятия необходимо ознакомиться с содержанием
предыдущих лекций и четко представлять место предлагаемого к изучению материала
в общей структуре курса, излагаемой на первом занятии;
 ввиду большого количества графического материала необходимо соблюдать аккуратность при размещении в конспектах раздаточного материала, следуя рекомендациям
преподавателя;
 при подготовке к лекциям следует использовать ресурсы библиотеки ИГЭУ и рекомендованные в ходе курса сайты Internet;
 по окончании лекционного занятия следует ознакомиться с технической документацией
на рассмотренные элементы, имеющейся в лаборатории кафедры, в кабинете проектирования или выданной в электронном виде.
8.4.2. Лабораторные работы
 накануне лабораторных занятий необходимо ознакомиться с содержанием лекций по
теме лабораторной работы и дополнительной литературы, рекомендованной преподавателем;
 необходимо подготовиться к процедуре допуска к лабораторной работе, заключающейся в контроле наличия знаний о целях работы, содержания лабораторной работы,
аппаратной части стенда или (для работ, выполняемых на компьютерных тренажерах)
умения использовать программу-тренажер;
 необходимо четко знать и соблюдать правила техники безопасности при работе с оборудованием в лаборатории;
5
 следует обязательно выполнить до начала работы все теоретические расчеты по программе работы, используя приведенные в методических указаниях характеристики используемого в работе оборудования;
 в процессе выполнения работы полученные результаты представлять в наглядной и
иллюстративной форме;
 по результатам каждого раздела работы необходимо сделать вывод в соответствии с
поставленной целью эксперимента;
 оформление отчета выполнять строго в соответствии с принятой на кафедре формой
отчета по лабораторной работе.
8.4.3. Самостоятельная работа студентов
В ходе самостоятельной работы по изучению технической документации и учебных
материалов по силовым преобразователям постоянного и переменного тока обратить
внимание на используемые методы расчета характеристик и выбора элементной базы.
Для наиболее плодотворной работы рекомендуется использовать программы схемотехнического моделирования (OrCAD, MicroCAP) или средства моделирования устройств силовой электроники (SimPower в составе MathLab), что способствует углубленному изучению принципов функционирования элементов систем автоматики.
При работе с технической документацией на зарубежные устройства необходимо
учитывать различие в стандартах на условные обозначения элементов на принципиальных и функциональных схемах. Ознакомиться с этими стандартами можно в кабинете
проектирования кафедры или у преподавателя дисциплины. При выполнении принципиальных схем в отчетах следует придерживаться отечественной системы обозначений.
8.5. Методические рекомендации преподавателям
 в ходе лекционных занятий, посвященных силовым преобразовательным устройствам,
настоятельно рекомендуется использовать раздаточный материал в виде графиков
формирования токов и напряжений для рационального использования времени, отведенного на занятие;
 на лекциях по темам «Датчики электрических и неэлектрических величин» рекомендуется использовать раздаточный материал, слайд-проектор или видеопроектор для демонстрации основных типов датчиков, способов получения и преобразования информации о координатах электромеханических систем;
 при проведении лабораторных занятий настоятельно рекомендуется строго соблюдать
процедуру индивидуального допуска к работе, что повышает эффективность усвоения
материала студентом, способствует безопасному выполнению работы и увеличивает
сохранность лабораторного оборудования;
 в ходе лабораторных занятий по силовым преобразовательным устройствам необходимо контролировать степень усвоения студентами не только схемотехнических решений построения преобразователей энергии, но и методов выбора составляющих их
элементов, включая элементы защиты и информационные элементы.
9. Требования к уровню усвоения программы. Формы контроля
6
Итоговая отчѐтность по усвоению материала дисциплины осуществляется путѐм
приѐма экзамена по результатам устного собеседования по вопросам экзаменационного
билета. Экзаменационные билеты включают вопросы, рассмотренные на лекционных и
лабораторных занятиях, а также вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение.
Рабочая программа по курсу «Элементы систем автоматики» разработана в соответствии с учебным планом подготовки инженеров по специальности 140604.65 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» на основании Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования, учебных планов подготовки дипломированного специалиста с учетом специфики региона и направлением целевой подготовки специалистов на кафедре ЭП и АПУ
ИГЭУ.
Данная дисциплина входит в цикл дисциплин специализации под шифром СД.Ф.03.
Рабочую программу составил
к. т. н., доцент
Куленко М.С.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ЭП и АПУ
«___»_________200___г.
Протокол №____
Зав. кафедрой ЭП и АПУ
д. т. н., профессор
Колганов А.Р.
Рабочая программа одобрена цикловой методической комиссией электромеханического факультета
«___»_________200___г.
Протокол №____
Председатель ЦМК ЭМФ
к. т. н., доцент
Морозов Н.А.
7
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа