Разработка общих положений образовательной

Разработка
общих положений образовательной программы и учебного плана
подготовки академического бакалавриата направления 140400.62
«Электроэнергетика и электротехника» и учебных планов
дополнительной профессиональной подготовки бакалавров данного
направления
1. Реализация данного проекта соответствует приоритетным направлениям
развития науки, технологий и техники в Российской Федерации «Энергетика
и энергосбережение» и критическим технологиям в Российской Федерации
создания
«Технологии
энергосберегающих
систем
транспортировки,
распределения и потребления тепла и электроэнергии», а также основным
направлениям стратегии социально-экономического развития региона в
области энергосбережения и развития энергосберегающих технологий.
Целью
настоящего
профессиональной
проекта
подготовки
является
бакалавров
повышение
направления
качества
140400.62
«Электроэнергетика и электротехника» для их более быстрой адаптации и
успешной работы на ведущих предприятиях региона – партнерах кафедры
электропривода ЛГТУ, являющихся участниками данного проекта.
Для достижения указанной цели, необходимо осуществить разработку
нового учебного плана, новых рабочих программ и дополнительных курсов
подготовки
бакалавров направления 140400.62 «Электроэнергетика и
электротехника»
с
реализацией возможности целевой контрактной
подготовки студентов для работы на ведущих предприятиях региона.
В 2013 г. была выполнена разработка нового учебного плана
академического
бакалавриата,
расширяющего
возможность
выбора
траекторий обучения студентами и более адаптированного к решению задачи
проведения дополнительной целевой контрактной подготовки бакалавров в
соответствии с заказами предприятий-партнеров кафедры электропривода
ЛГТУ в рамках трехстороннего договора между студентом-предприятиемуниверситетом.
Новый учебный план позволяет студенту получить углубленную
подготовку в области силового электропривода и электрооборудования,
включая оборудование цеховых подстанций; в области систем автоматики,
современных
датчиков
и
микропроцессорных
средств
управления
электроприводами и технологическими установками.
Разработанный основной учебный план позволяет реализовывать
дополнительное
обучение
предприятиями-работодателями
студентов,
на
заключивших
дополнительное
договоры
с
профессиональное
образование. Дополнительная целевая контрактная подготовка по заказам
предприятий-партнеров кафедры электропривода может выполняться
по
нескольким направлениям. В 2013 г. кафедрой электропривода ЛГТУ
совместно с ОАО Новолипецкий металлургический комбинат разработаны
учебные
планы
дополнительного
двухлетней
целевой
профессионального
контрактной
образования
подготовки
бакалавров
–
по
направлениям «Электропривод и электроснабжение» и «Электропривод и
контрольно-измерительные приборы и автоматика».
В
современных
системах
электропривода
и
автоматизации
технологических процессов широко используются микропроцессорные
средства, дискретные системы управления. Изучение подобных сложных
интеллектуальных систем управления должно осуществляться непрерывно в
течение всего времени обучения студента с постепенным усложнением
математического аппарата, описывающего объекты и средства управления.
Многие
сложные
динамические
процессы,
протекающие
в
электромеханических системах, включая предельные и аварийные режимы
работы оборудования, пуско-наладочные работы, наиболее просто и удобно
исследовать методами математического моделирования. Математическое
моделирование может использоваться во всех специальных дисциплинах
базового и вариативного блоков. В связи с этим была усовершенствована
программа учебной практики, проводящейся на первом курсе обучения после
летней сессии в течение трех недель.
Программа учебной практики состоит из трех частей.
Первая часть учебной практики – экскурсии на промышленные
предприятия – участники данного проекта региона, такие как ОАО
Новолипецкий
металлургический
комбинат,
ОАО
Липецкэнерго,
предприятия Особой экономической зоны. Экскурсии проводятся в основных
цехах, на электрических подстанциях. В ходе экскурсий студенты получают
информацию
об
основном
электроснабжения,
системах
технологическом
электромеханических
автоматизации,
оборудовании,
системах,
микропроцессорных
системах
электроприводах,
системах
управления,
промышленных контроллерах, датчиках.
Вторая часть учебной практики – проводится на кафедре и включает
углубленное изучение прикладных вопросов дискретной математики,
используемой
в
системах
микропроцессорного
управления
элетроэнергетическими объектами.
Третья часть учебной практики - проводится на кафедре и в
дисплейном
классе
и
включает
изучение
методов
математического
моделирования процессов в электротехнических комплексах и системах, а
также пакетов прикладных программ для моделирования. Для реализации
этой части практики в рамках выполнения данного проекта была
осуществлена закупка пакета прикладных программ
Matlab с пакетом
программ Simylink.
Полученные в процессе учебной практики компетенции - знания,
навыки и умения будут закрепляться и развиваться в дальнейшем при
изучении дисциплин профессионального цикла.
В новом учебном плане дисциплина «Электрические машины»,
входящая в базовую часть профессионального блока дисциплин изучается в
четвертом и пятом семестрах. Данная дисциплина является базовой для
дисциплин
«Электрический привод», «Электрические и
электронные
аппараты», в новом учебном плане она изучается после двух первых частей
«Теоретических основ электротехники», дающих базовые компетенции,
необходимые для глубокого понимания процессов, происходящих в
электрических машинах. Таким образом, в новом учебном плане дисциплина
«Электрические машины» занимает более рациональное место в структуре
логических связей между дисциплинами.
В новом учебном плане дисциплины «Компьютерные системы
моделирования» и «Моделирование в технике», входящая в блок дисциплин
по выбору студентов изучается в шестом семестре. Студенты имеют базовые
знания, электрических машин, теории автоматического управления, в
области математического моделирования, полученные на преддипломной
практике и закрепленные при изучении специальных дисциплин,
это
позволяет рассматривать более сложные математические модели, проводить
углубленное изучение динамических процессов в электромеханических
системах. Для реализации этой части запланирована закупка пакета
прикладных программ Simylink. Полученные в процессе данной дисциплины
компетенции - знания, навыки и умения в области математического
моделирования будут использоваться во всех последующих специальных
дисциплинах базового и вариативного блоков, в курсовом и дипломном
проектировании.
В новом учебном плане в блоке дисциплин по выбору студентов
дополнительно введены следующие дисциплины: «Микропроцессорное
управление
типовых
электроприводами»,
производственных
«Автоматизированный
механизмов»,
электропривод
«Электрооборудование
и
электрохозяйство». Это позволяет расширить выбор траекторий изучения
дисциплин вариативного цикла студентами.
В Приложении 1 приведен Учебный план подготовки
бакалавров
направления 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» подготовки
бакалавров направления 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»
2.
Дополнительная
направления
140400.62
профессиональная
«Электроэнергетика
подготовка
и
бакалавров
электротехника»
со
специализацией «Электропривод и электроснабжение».
2.1.
Для
подготовки
обеспечения
повышения
качества
профессиональной
бакалавров направления 140400.62 «Электроэнергетика и
электротехника» для их более быстрой адаптации и успешной работы на
ведущих предприятиях региона – партнерах кафедры электропривода ЛГТУ,
являющихся участниками данного проекта, предусмотрена реализация
дополнительной профессиональной подготовки бакалавров по заказу
партнера кафедры электропривода ОАО Новолипецкий металлургический
комбинат
в
рамках
заключенного
трехстороннего
студентом-предприятием-университетом.
Разработан
договора
Учебный
между
план
и
рабочие программы курсов для дополнительного профессионального
образования и целевой контрактной подготовки бакалавров направления
140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» со специализацией
«Электропривод и электроснабжение».
2.2.
Содержание
дисциплин
учебного
плана
дополнительного
профессионального образования со специализацией «Электропривод и
электроснабжение».
Учебным планом дополнительной профессиональной подготовки,
согласованным
с
предприятием
–
заказчиком
«Новолипецкий
металлургический комбинат» (Приложение 2) предусмотрены следующие
дисциплины, в рамках которых изучаются следующие темы:
ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОД
1.
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ – 34 часа
1.1. Введение – 2 часа.
1.2. Общие сведения по гидравлике – 4 часа.
Рабочая жидкость гидросистем. Основные положении гидравлики.
Гидравлические потери.
1.3. Элементы электрогидропривода с объемными машинами – 8 часов.
Общие сведения об объемных насосах и гидродвигателях. Гидромашины
кругового движения:
- шестеренчатые машины;
- машины поршневого типа с радиальным и аксиальным расположением
поршневой системы;
- лопастные машины.
Гидродвигатели возвратно-поступательного движения. Гидродвигатели с
возвратно-поворотным движением.
1.4. Аппаратура управления гидромашинами – 8 часов.
Гидравлические распределители. Гидравлические клапаны:
- напорные клапаны;
- редукционные клапаны;
- переключающие клапаны;
- гидравлический замок.
Гидравлические дроссели. Электромеханические преобразователи.
Электрогидравлические усилители:
- золотниковые гидроусилители;
- усилители типа сопло-заслонка;
- струйные усилители;
- электрогидравлические усилители с обратными связями;
- каскадные электрогидравлические усилители.
1.5. Механические характеристики электрогидропривода – 6 часов.
Уравнение
механической
характеристики
гидродвигателя.
Регулирование скорости гидродвигателя. Формирование механических
характеристик
в
системах
автоматического
регулирования
электрогидропривода.
1.6. Системы автоматизированного электрогидропривода – 6 часов.
Системы электрогидропривода с синхронным движением. Следящие
системы электрогидропривода. Примеры электроприводов механизмов
металлургического производства.
2. СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ – 12 час.
1. Знакомство с оборудованием гидросистем.
2. Сборка и проверка в работе стандартных блоков гидросистем.
3. Сборка и проверка в работе типовых схем электрогидропривода.
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ – 5 час.
Практические занятия проводятся в виде решения задач по темам:
1. Физические свойства жидкости.
2. Гидростатика.
3. Гидродинамика.
4. Гидравлический привод.
ЛИТЕРАТУРА
1. Капунцов Ю.Д. Электрогидравлический привод производственных
механизмов: Учебное пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 132
с.
2. Каверзин С.В. Сборник задач по гидравлике и гидравлическому
приводу. Красноярск: КГТУ, 1999.
3. Карнаухов Н.Ф. Электромеханические и мехатронные системы.
Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 320 с. – (Высшее образование).
ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИКИ
1. Дисциплина «Датчики и системы автоматики» изучаются в пятом
семестре.
Цель дисциплины: изучение систем контроля и измерения электрических
и неэлектрических технологических параметров и построения замкнутых
систем управления технологическими параметрами.
Задачей
изучения
конструктивных
дисциплины
особенностях
является
получение
контрольно-измерительных
знаний
о
средств,
основным элементом которых являются датчики, и их функционировании в
системах
автоматического
управления,
осуществляющих
контроль
и
управление технологическими процессами.
Данная дисциплина базируется на фундаментальных дисциплинах
общеобразовательного и специального блоков учебного плана основной
программы
подготовки
бакалавров
направления
140400.62
«Электроэнергетика и электротехника»: физике, теоретических основах
электротехники, теории автоматического управления.
2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА (34 ЧАС)
2.1. Введение. Задачи курса.
2.2 . Общие сведения о датчиках.
Контрольно-измерительные
средства
и
системы
управления
технологическими параметрами и процессами. Датчик – основной элемент
измерительного
устройства.
Классификация
датчиков.
Погрешности
измерительных средств.
2.3. Контроль технологических параметров, преобразование и хранение
информации.
Контроль
параметров
в
современном
оборудовании.
Устройства
получения, преобразования, хранения, распределения и выдачи информации.
Обобщенная структурная схема контрольно-измерительных устройств.
2.4. Электрические измерительные устройства и датчики электрических
величин.
Электрические
устройства
с
сопротивлениями.
Мостиковые
измерительные устройства. Измерение емкостей. Резонансное измерение
индуктивностей.
Электромеханические
Электродинамические
измерительные
измерительные
устройства.
устройства.
Электромагнитные
измерительные устройства. Индукционные измерительные устройства.
Термоэлектрические измерительные устройства.
2.5. Измерение параметров в системах электроснабжения и силовых
электроустановках.
Измерительные
трансформаторы
напряжения.
Измерительные
трансформаторы тока. Измерение активной и реактивной мощности.
Контроль и измерение параметров систем электропривода. Измерение
угловой скорости в системах электроприводов. Датчики путевые и
перемещения.
Электромеханические
преобразователи
угла
поворота.
Трансформаторная и индикаторная схемы включения сельсинов.
2.6. Датчики и измерительные устройства неэлектрических величин.
Общие
сведения
об
измерении
неэлектрических
величин.
Преобразование контролируемых параметров в электрические сигналы.
Датчики механической энергии - датчики усилия, датчики деформации.
Электроманометрические измерительные устройства. Гидродинамические
измерительные устройства. Датчики температуры.
Датчики уровня.
Электролитические измерительные устройства. Фотоэлектрические датчики.
2.7. Дистанционный и телеметрический контроль за технологическими
параметрами.
Средства дистанционного контроля и телеметрии. Информационноизмерительные системы. Роль автоматизации учета, контроля и управления
технологическими параметрами в снижении потерь электроэнергии на
промышленных предприятиях.
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ И РАСЧЕТНЫХ
ЗАДАНИЙ
На практических занятиях проводится решение задач по расчету
статических и динамических характеристик датчиков, а также определению
их оптимальных параметров в замкнутых системах электропривода.
В расчетном задании осуществляется расчет параметров датчиков и
синтез замкнутой двух или трехконтурной системы автоматического
управления электроприводом постоянного тока.
3.1. Содержание практических занятий (17 час)
3.1.1. Расчет статических характеристик датчиков (4 час).
3.1.2. Расчет динамических характеристик датчиков (5 час).
3.1.3.
Расчет
параметров
датчика
тока
в
замкнутой
системе
электропривода переменного тока. (4 час).
3.1.4 Расчет параметров датчика скорости в замкнутой системе
электропривода переменного тока. (4 час).
3.2. Расчетное задание (1 час на 1 студента)
3.2.1.
Тема
электропривода
расчетного
постоянного
задания
тока
«Расчет
с
замкнутой
датчиками
тока,
системы
скорости
и
перемещения».
4.
СОДЕРЖАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАБОТЫ (51 ЧАС)
4.1. Измерительные органы и датчики автоматических устройств.
4.2.
Автоматические
устройства
с
датчиками
электрических
и
неэлектрических параметров.
4.3. Работа датчиков в замкнутых системах автоматического управления
Измерение и учет электрической энергии. Средства для измерения
напряжения,
тока,
мощности
и
энергии.
Информационно
-
измерительные системы.
5.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
5.1. Овчаренко Н.И. Элементы автоматических устройств энергосистем.
Т1. М.: Энергоатомиздат. 1995. 255 с.
5.2. Овчаренко Н.И. Элементы автоматических устройств энергосистем.
Т2. М.: Энергоатомиздат. 1995. 271 с.
5.3. Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный
электропривод типовых производственных механизмов и технологических
комплексов. М.: ACADEMIA.2004. 575 с.
5.4. Справочник по проектированию электропривода, силовых и
осветительных
установок.
Под
ред.
М.Л.Самовера. М.: Энергия. 1975. 727 с.
Я.М.Большама,
В.И.Круповича,
5.5. Справочник. Приборостроение и средства автоматики. Т.4. Под ред.
М.Е.Раковского. М.: Машиностроение 1995. 717 с.
ДИАГНОСТИКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
И ТРАНСФОРМАТОРОВ
1. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ – 34 часа.
Введение в диагностику. Технические и экономические базисы
диагностики.
Техническая диагностика. История развития. Понятия, цели, задачи.
Перспективы развития. Диагностический контроль. Термины. Задачи и цели.
Методы, объекты. Принципы, разновидности диагностического контроля.
Осмотр. Оперативная диагностика. Диагностическое обследование.
Мониторинг. Преимущества и недостатки. Технологии. Современное
применение. Тенденции развития.
Методы
обеспечения
работоспособности
электродвигателей
и
трансформаторов. Техническое обслуживание. Стратегии технического
обслуживания (ТО).
Аварийное ТО. Планово-предупредительное ТО. ТО по фактическому
состоянию. Превентивное ТО.
Высоковольтная техника как особый класс оборудования. Силовое
маслонаполненное оборудование. Особенности конструкции. Определение
технического состояния. Бумажно-масляная изоляция. Рассмотрение физикохимических
процессов.
Трансформаторное
масло.
Методы
анализа
трансформаторного масла. Влага в трансформаторе. Методы и приборы
определения влажности масла. Влагосодержание твердой изоляции.
Системы мониторинга, управления и диагностики трансформаторов
(реакторов). Расчетные модели функционирования и старения.
Электрические двигатели. Классификация, оценка. Диэлектрическая
прочность изоляции. Высоковольтные испытания. Импульсные тесты.
Онлайн диагностика электродвигателей. Система двигатель-механизм.
Качество
электроэнергии.
Энергетические
показатели.
Механические
показатели.
Вибродиагностика вращающегося оборудования. Центровка.
Тепловизионная диагностика электрооборудования.
Промышленные испытания оборудования. Стандарты и нормативы.
Объем и нормы испытаний. Обзор методов испытаний.
Оборудование, применяемое при проведении испытаний. Особенности
проведения испытаний на крупных металлургических предприятиях.
Диагностическое оборудование. Классификация. Обзор, сравнение,
оценка.
Методология диагностического обследования. Измерение. Анализ.
Отчетная документация.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ – 17 час.
Выбор и обоснование схемы технического обслуживания указанного
оборудования цеха (участка).
Технико-экономическое
обоснование
стратегии
эксплуатации
и
технического обслуживания оборудования. Оценка затрат.
Расчет схем и графиков эксплуатации и технического обслуживания
оборудования.
Приобретение навыков работы с диагностическими приборами.
3. СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНОГО ЗАДАНИЯ
Тема: разработка системы технического обслуживания цеха (участка).
Выделить круг оборудования, требующего применения диагностики и
мониторинга технического состояния.
Выбрать и обосновать стратегию технического обслуживания.
Подобрать необходимое диагностическое оборудование.
Создать
и
обосновать
структуру
службы
по
техническому
обслуживанию цеха (предприятия), отдел технической диагностики.
Провести технико-экономический анализ выбранной системы ТО.
Рассмотреть альтернативы.
4. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Объем и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45-51.300-97.
2. Правила устройства электроустановок. 7-е издание.
3. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.
4. Сопутствующие стандарты ГОСТ, IEC, EN, IEEE.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И УЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ
1. Содержание дисциплины
Показывающие и регистрирующие электроизмерительные приборы – 4
часа.
Измерение сопротивлений – 6 часов.
Измерительные преобразователи – 6 часов.
Измерение мощности в электрических цепях – 6 часов.
Измерение электрической энергии – 6 часов.
Правила учета электрической энергии – 6 часов.
2. Содержание практических занятий - 17 часов.
Изучение технических характеристик и освоение методов наладки
щитовых регистрирующих приборов типа Н.
Изучение
технических
характеристик
и
условий
эксплуатации
узкопрофильных электроизмерительных приборов.
Изучение способов измерения сопротивления изоляции.
Изучение способов измерения сопротивления заземления.
Изучение схем включения однофазных и трехфазных ваттметров и
электрических счетчиков.
Освоение методов наладки и эксплуатации статических электронных
счетчиков электрической энергии.
3. Содержание расчетного задания.
В расчетном задании студент осуществляет выбор и подключение
измерительных
и
учетных
приборов
для
заданного
участка
электрической сети.
4. Рекомендуемая литература
4.1. Электрические измерения / Под.ред Фремке А.Ц. и Душина Е.М.. :
Л. Энергия. 1980. 392 с.
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
1. Содержание дисциплины
1.1. Лекционные занятия
1.1.1. Введение. Переходные процессы в электрических системах основные понятия и определения - 4 часа.
Предмет,
содержание,
структура
и
особенности
курса
Электромагнитные переходные процессы. Учебники и учебные пособия.
Рекомендации по изучению.
Электрическая система, силовые элементы, элементы управления.
Режимы системы.
Понятие переходного процесса. Виды переходных процессов.
1.1.2. Схемы замещения основных силовых элементов электрических
систем: линий электропередач, асинхронных двигателей, синхронных
двигателей, трансформаторов, - 4 часа.
Исходные параметры, схемы замещения: П-образная, Т-образная, Гобразная упрощенная, простейшая. Сопротивление элементов в схемах
замещения, их определение с помощью паспортных данных.
1.1.3. Токи короткого замыкания. Расчет токов короткого замыкания –
общие сведения. Виды коротких замыканий.– 4 часа.
Трехфазное, двухфазное и однофазное короткие замыкания. Построение
схем замещения и векторных диаграмм при различных видах коротких
замыканий.
1.1.4. Система относительных единиц. – 2 часа.
Метод относительных единиц. Относительные базисные значения
напряжений, токов, сопротивлений. Относительные номинальные значения
напряжений, токов, сопротивлений.
1.1.5. Определение результирующего сопротивления цепи короткого
замыкания. – 2 часа.
Определение
сопротивлений
синхронных
машин,
силовых
трансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий.
1.1.6. Расчетные схемы установки. Выбор среднего номинального
напряжения. Определение результирующего сопротивления цепи короткого
замыкания – 4 часа.
Построение расчетной схемы установки. Определение результирующего
сопротивления цепи короткого замыкания в относительных единицах.
Определение результирующего сопротивления цепи короткого замыкания в
именованных единицах (Омах). Расчетное сопротивление цепи короткого
замыкания.
1.1.7. Специальные случаи преобразования схем замещения – 4 часа.
Разветвленные расчетные схемы, их схемы замещения. Преобразование
«треугольника» сопротивлений в эквивалентную «звезду» сопротивлений.
Формулы для прямого и обратного преобразований.
1.1.8. Короткие замыкания в цепи, питающейся от электрической
системы неограниченной мощности. Ударный ток и ударная мощность
короткого замыкания – 4 часа.
Формулы для расчета токов короткого замыкания в цепи, питающейся
от электрической системы неограниченной мощности. Графики изменения
тока короткого замыкания. Периодическая и апериодическая слагающие тока
короткого замыкания. Ударный ток короткого замыкания. Ударный
коэффициент. Установившийся режим короткого замыкания.
1.1.9. Приближенный расчет предельно возможного тока короткого
замыкания. Расчет токов короткого замыкания в установках напряжением до
1000 В – 2 часа.
Построение схемы для определения наибольшей величины тока
короткого замыкания. Определение тока короткого замыкания. Определение
мощности короткого замыкания.
1.1.10. Короткие замыкания в цепи, питающейся от генераторов без
автоматических регуляторов напряжения (АРН). Ударный ток и ударная
мощность короткого замыкания – 6 часов.
Формулы для расчета токов короткого замыкания в цепи, питающейся
от генераторов без автоматических регуляторов напряжения (АРН). Графики
изменения тока короткого замыкания. Сверхпереходный процесс короткого
замыкания. Свободные токи в обмотке возбуждения. Периодическая и
апериодическая слагающие тока короткого замыкания. Ударный ток
короткого замыкания. Ударный коэффициент. Установившийся режим
короткого
замыкания.
Определение
токов
короткого
замыкания
по
расчетным кривым.
1.1.11. Расчет токов короткого замыкания с учетом различной
удаленности источников питания от места короткого замыкания – 2 часа.
Построение схем к расчету токов короткого замыкания с учетом
различной удаленности источников от места короткого замыкания. Формулы
для расчета. Расчет токов короткого замыкания с учетом действия
электрической системы.
1.1.12. Расчет токов при двухфазном коротком замыкании – 2 часа.
Двухфазное короткое замыкание генератора. Ударный ток при
двухфазном коротком замыкании. Токи короткого замыкания в сети с малой
электрической
удаленностью.
Установившийся
ток
при
двухфазном
коротком замыкании.
1.1.13. Разложение несимметричной системы на системы нулевой,
прямой и обратной последовательности фаз – 4 часа.
Общие сведения о методе симметричных составляющих. Системы
нулевой, прямой и обратной последовательности, схемы замещения. Расчет
несимметричных токов короткого замыкания.
1.1.14. Электродинамическое и термическое действие токов короткого
замыкания – 2 часа.
Электромагнитное
взаимодействие
двух
проводников.
Сила
взаимодействия при трехфазном и двухфазном коротком замыкании.
Термическое действие токов короткого замыкания. Изменение температуры
проводника при нагреве его током короткого замыкания. Проверка
токоведущих частей. Время отключения выключателя с приводом.
1.1.15. Ограничение токов короткого замыкания на электростанциях и
подстанциях. Выбор реакторов. Конструкции реакторов– 3 часа.
Методы ограничения токов короткого замыкания. Реакторы, места
включения реакторов на электростанциях, выбор реакторов. Конструктивное
исполнение реакторов: реакторы с воздушным охлаждением, бетонные
реакторы, реакторы с масляным охлаждением .
1.1.16. Устойчивость узла двигательной нагрузки промышленных
предприятий
при
кратковременных
перерывах
в
электроснабжении.
Переходные процессы узла промышленной комплексной нагрузки в
характерных режимах: короткое замыкание, отключение КЗ, восстановление
нормального электроснабжения.
1.17. определение условий и выбор схем пуска мощных синхронных
электродвигателей
2. Содержание практических занятий - 17 часов
2.1. Определение сопротивления элементов систем электроснабжения –
2 часа.
2.2. Определение результирующего сопротивления цепи короткого
замыкания в относительных единицах – 2 часа.
2.3. Определение результирующего сопротивления цепи короткого
замыкания в Омах– 2 часа.
2.4. Преобразования схем замещения – 4 часа.
2.5. Расчет токов и мощности короткого замыкания для заданных
расчетных схем – 1 час.
2.6. Расчет предельно возможных тока и мощности короткого
замыкания – 2 часа.
2.7. Расчет остаточного напряжения на шинах первичной стороны
подстанции при коротком замыкании – 2 часа.
2.8. Расчет тока короткого замыкания в установках напряжением до
1000 В – 2 часа.
3. Расчетное задание
В процессе изучения дисциплины «Переходные процессы в системах
электроснабжения металлургических предприятий» студенты выполняют
расчетное задание по следующей теме: «Расчет токов короткого замыкания в
системах электроснабжения на стороне высокого и низкого напряжения»
В расчетном задании студент должен
- привести принципиальную схему установки;
- привести паспортные данные элементов;
- составить расчетную схему установки;
- cоставить схему замещения установки;
- выбрать точки короткого замыкания на схеме замещения;
- рассчитать токи и мощность короткого замыкании в этих точках;
- определить токи короткого замыкания в электрической части ТЭЦ.
4. Рекомендуемая литература
Основная литература
4.1. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий.:
Энергоатомиздат, 1995. 416 с.
4.2. Электрические системы в примерах и иллюстрациях/ под.ред
В.А.Веникова. М: Энергоатомиздат, 1983.
4.3. Гамазин С.И., Семичевский П.И. Переходные процессы в системах
электроснабжения с двигательной нагрузкой. М: МЭИ, 1985.
4.4. Гамазин С.И., Цырук С.А., Буре И.Г. Лабораторный практикум. /
Переходные процессы в системах промышленного электроснабжения. М:
МЭИ. 1988.
Дополнительная литература
4.5. Шуцкий В.И., Белюстин О.Н., Буралков А.А. Защитное отключение
электроустановок потребителей.М: Энергоатомиздат, 1994.224 с.
4.6. Автоматизация электроэнергетических систем: Учебное пособие для
вузов / Под ред. В.П.Морозкина и Д.Энлагн. М: Энергоатомиздат, 1994. 324
с.
4.7. Методические указания к оформлению учебно-технической
документации / ЛГТУ. Сост. А.Н. Шпиганович, В.И. Бойчевский, Липецк,
1997, 32 с.
КОМПЛЕКС ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СТАНЦИЙ И
ПОДСТАНЦИЙ
1. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 51 час.
Виды электрических нагрузок. Графики нагрузок. Определение расчетных
мощностей и токов нагрузки. Категория электроснабжения с точки зрения
надежности
электроснабжения.
Структурные
схемы
ТЭЦ.
Виды
распределительных устройств.
Выбор главных схем. Выбор схем собственных нужд. Основное
оборудование ТЭЦ и подстанций. Технология производства электрической и
тепловой энергии на ТЭЦ. Компоновка и выбор структурной схемы.
Турбогенераторы,
силовые
трансформаторы
и
автотрансформаторы.
Тепловой режим трансформаторов. Номинальная мощность и перегрузочная
способность
трансформаторов
вспомогательного
и
автотрансформаторов.
электрооборудования.
Выбор
Технико-экономическое
обоснование принимаемых при проектировании решений.
Число и мощность генераторов, силовых трансформаторов и линий.
Наличие, мощность и энергопотребление местной нагрузки.
Схемы и напряжения прилегающих сетей энергосистемы.
Уровень токов короткого замыкания. Особенности расчетных схем и
расчет токов коротких замыканий на ТЭЦ. Способы ограничения токов
короткого замыкания в реальных схемах ОАО «НЛМК».
Размер ущерба потребителей при нарушении их электроснабжения и
недоотпуске электроэнергии.
Нормативные материалы и руководящие указания.
Основы выбора, выбор и проверка электрооборудования главных
понизительных подстанций и ТЭЦ. Основные конструкции открытых и
закрытых распределительных устройств. Вспомогательные устройства.
Заземляющие устройства и защита от перенапряжений.
Компенсация емкостных токов в разветвленных кабельных линиях
напряжении ем 10 (6) кВ.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ – 17 ЧАС.
Практические занятия предполагается проводить на ТЭЦ ОАО «НЛМК».
Расчет главных схем и схем собственных нужд ТЭЦ.
3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Курсовая проект выполняется в привязке к конкретной ГПП или ТЭЦ и
включает в себя анализ работы схем и загрузки оборудования, проверку
оборудования на устойчивость токам короткого замыкания, замену морально
и физически устаревшего оборудования на современное и решение других
вопросов, актуальных для данной ГПП или ТЭЦ.
4. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Электротехнический справочник. Т.3, М.: МЭИ, 2004.
2. Васильев С.В. Электрическая часть станций и подстанций. М.:
Энергоатомиздат, 1994.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ВЫШЕ 1000 В
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ – 34часа
1.1. Выключатели переменного тока высокого напряжения – 10 часов
Общие сведения, основные параметры, процесс включения выключателя,
процесс
отключения.
Номинальный
ток
и
номинальная
мощность
отключения. Циклы работы. Время включения и отключения выключателя.
Термическая и электродинамическая стойкость аппаратов.
Требования, предъявляемые к выключателям.
Классификация выключателей:
- по методу гашения дуги;
- по виду изоляции токоведущих частей между собой и землей;
- по принципам, заложенным в конструкцию дугогасительного устройства.
Устройство и принцип действия воздушных, маломасляных, элегазовых,
вакуумных выключателей. Устройство выключателей ведущих зарубежных и
отечественных производителей: «Таврида-электрик», «Сименс», «Шнайдерэлектрик», «АВВ», «Электрощит», используемых в ЦЭлС ОАО «НЛМК».
Сравнительные характеристики выключателей различных фирм.
Выбор выключателей для заданных параметров сети.
Выключатели нагрузки. Область применения. Конструкция и принцип
действия
на
примере
выключателей,
выпускаемых
промышленными
предприятиями.
1.2. Разъединители, отделители и короткозамыкатели.
Назначение
разъединителей.
Схемы
включения
разъединителей.
Требования, предъявляемые к разъединителям. Конструкция разъединителей
и приводов к ним. Блокировка разъединителей и выключателей. Выбор
разъединителей
термической
по
и
номинальному
напряжению,
электродинамической
номинальному
стойкости.
току,
Конструкции
разъединителей, используемых в ОАО «НЛМК».
Отделители и короткозамыкатели. Назначение и принцип действия. Схемы
включения отделителей и короткозамыкателей. Конструкции отделителей и
короткозамыкателей.
1.3. Реакторы токоограничивающие.
Назначение токоограничивающих реакторов.. Конструкция реакторов.
Устройство бетонных и масляных реакторов. Сдвоенные реакторы. Принцип
работы сдвоенных реакторов. Конструкция и основные параметры сдвоенных
реакторов.
1.4. Разрядники.
Назначение разрядников и требования к ним. Основные характеристики
разрядников.
Требования,
предъявляемые
к
разрядникам.
Трубчатые
разрядники, конструкция, принцип действия. Устройство и принцип
действия вентильных разрядников. Ограничители перенапряжений (ОПН).
Обзор ОПН, выпускаемых различными фирмами-производителями.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ – 17 часов
2.1. Экскурсия в Липецкий филиал фирмы «Таврида-электрик».Изучение
конструкции вакуумных выключателей и вакуумных контакторов. Изучение
конструкций ограничителей перенапряжений (ОПН).
2.2.
Экскурсия на подстанцию «Бугор» (Липецкие электрические
сети).Знакомство с конструкцией и работой выключателей и разъединителей
различных типов.
2.3.
Экскурсия на электрические подстанции ОАО «НЛМК»; знакомство
с оборудованием.
3. СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНОГО ЗАДАНИЯ
3.1. Выбор электрических аппаратов для заданной расчетной схемы
электроснабжения.
3.2.
Проверка
выбранных
электродинамическую
и
аппаратов
коммутационную
на
стойкость
термическую,
при
замыканиях.
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА
1. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ (54 часа)
коротких
Общие вопросы выполнения релейной защиты.
Назначение, функции и свойства релейной защиты. Измерительные
органы устройств релейной защиты.
Виды
1.2
повреждений
и
ненормальных
режимов
работы,
учитываемых при выполнении релейной защиты.
Междуфазные короткие замыкания. Короткие замыкания на землю
Соотношения токов при трансформаторных связях в сетях. Однофазные
замыкания на землю. Ненормальные режимы работы.
Первичные
1.3.
измерительные
преобразователи
в
устройствах
релейной защиты.
Измерительные трансформаторы тока и напряжения. Схемы соединения
трансформаторов тока и цепей токовой защиты.
1.4.
Токовые защиты.
Токовая отсечка. Определение тока срабатывания, чувствительности и
зоны действия. Максимальная токовая защита (МТЗ). Определение тока
срабатывания,
чувствительности,
зоны
действия.
Выбор
параметров
срабатывания токовых защит нулевой последовательности. Токовые защиты
с пуском по напряжению. Токовые направленные защиты. Токовые
дистанционные
защиты;
алгоритм
работы,
определение
уставок
срабатывания. Продольная дифференциальная токовая защита. Определение
токов
срабатывания.
Особенности
выполнения
продольной
дифференциальной защиты трансформаторов, синхронных генераторов и
синхронных
компенсаторов,
шин
подстанций.
Поперечные
дифференциальные токовые защиты. Защита от замыкания на землю. Защита
других элементов сети электроснабжения.
1.5.
Системная автоматика.
Назначение системной автоматики. Принцип действия и устройство
систем автоматического ввода резерва (АВР), автоматического повторного
включения
(АПВ),
автоматической
частотной
разгрузки
(АЧР),
автоматического регулирования напряжения (АРН). Согласование работы
устройств релейной защиты с устройствами системной автоматики.
1.6.
Современные комплектные устройства релейной защиты и
микропроцессорные интегрированные комплекты релейной защиты и
автоматики.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ -18 часов.
Цель занятий – познакомить студентов с действующими системами
релейной защиты и автоматики.
На практических занятиях проводятся расчеты реальных схем релейной
защиты и автоматики.
3 СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ (72 часа).
Курсовая работа должна содержать анализ возможных повреждений в
выбранной электроустановке, обоснование и выбор типов и схем релейной
защиты и автоматики, а также расчет токов короткого замыкания, расчет
уставок
срабатывания
устройств
защиты
и
автоматики,
проверка
чувствительности и селективности защиты.
4 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.
1. Правила устройства электроустановок. - 7-е изд., перераб. и доп.
2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения.
Учебник для вузов – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. Шк. 2006.
3. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических
систем. Учебное пособие/ Под ред. А.Ф.Дъякова. – М.: Издательство
МЭИ, 2002.
НОВЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
1. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ – 51 час
1.1. Введение – 2 часа.
Особенности компонентов силовой части электроприводов –8 часов
Краткий обзор тиристоров, запираемых тиристоров GTO, биполярных
транзисторов
IGBT, транзисторов MOSFET как основных компонентов
современных частотных преобразователей.
1.3. Микропроцессорные средства управления – 12 часов
Построение
электроприводов
переменного
тока
на
примере
микропроцессоров Texas Instruments. Аппаратные и инструментальные
средства для их программирования.
1.4.
Новые системы электропривода на базе микропроцессорных
средств – 12 часов.
Обзор
линейки
частотных
преобразователей
для
синхронных
и
асинхронных электроприводов производства фирм Siemens, Schneider
Electric, «Веспер». Основы программирования и взаимодействие с АСУ ТП
верхнего уровня.
1.5.
Особенность
электроприводов
для
прокатных
и
вспомогательных цехов металлургических предприятий – 25 часов
Состав электроприводов прокатного стана (типы, доля регулируемых,
влияние на энергетические показатели и т.д.) на примере ПГП ОАО «НЛМК»
и вспомогательных цехов.
Методика выбора электроприводов переменного тока для замены
действующих неэффективных электроприводов различного класса с целью
улучшения
качества
регулирования,
энергетических
параметров
и
электромагнитной совместимости с сетью.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ – 17 часов
2.1. Расчет силовой части электропривода переменного тока.
2.2. Составление моделей электроприводов переменного тока с целью
программирования процессоров Texas Instruments посредством программного
комплекса VisSim 5.0.
2.3. Программирование частотного преобразователя на примере насосной
станции холодной воды ЦТП-2 ЛГТУ.
3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Реконструкция устаревшего электропривода и замена нерегулируемого
электропривода на регулируемый с целью повышения эффективности
электропривода и экономии электроэнергии и ресурсов. Разработка схем
подключений
и
составление
таблицы
переменных
частотного
преобразователя. Расчет экономической целесообразности модернизации
электропривода.
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Введение
Дисциплина
"Электроснабжение
металлургических
предприятий"
является базовой дисциплиной курса ДПО в выборе схем электрических
сетей промышленных предприятий на напряжении 6-10 кВ с учетом
особенностей нагрузок в металлургических цехах. Программа предназначена
для изучения систем внешнего и внутреннего электроснабжения на примере
ОАО "НЛМК", а также инженерных методов расчета их режимов,
определения качества электроэнергии, возможного ущерба при отступлении
от ГОСТ одного из параметров.
1. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ – 51 час.
Особенности электрических нагрузок металлургических предприятий.
Общие вопросы электроснабжения металлургических предприятий.
Воздушные линии, их конструкции, методы расчета и проверки.
Кабельные линии. Особенности кабельных линий. Конструкция, тип,
прокладка, сечение.
Выбор схем электрических сетей металлургических предприятий
напряжением 6-10 кВ (распределительных подстанций и связывающих
кабельных и воздушных сетей, а также токопроводов). Источники питания и
требования к надежности электроснабжения.
Цеховые подстанции металлургических предприятий.
Радиальные и магистральные электрические сети, их достоинства и
недостатки.
Распределительные устройства. Требования к конструкциям РУ.
Закрытые РУ. КРУ 6-10 кВ внутренней установки. КРУ с элегазовой
изоляцией.
Комплектные
трансформаторные
подстанции.
Типовые
конструкции закрытых и открытых РУ.
Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ. Составление
расчетных схем для определения токов короткого замыкания. Расчет токов
короткого замыкания.
Расчет токопроводов и шинопроводов, проверка их на термическую и
динамическую стойкость.
Экономия электроэнергии на промышленных предприятиях. Общие
положения. Экономия электроэнергии в трансформаторах. Экономия
электроэнергии в кабельных сетях. Экономия электроэнергии за счет замены
мало загруженных электродвигателей. Экономия электроэнергии при
компенсации
реактивной
мощности.
Экономия
электроэнергии
в
осветительных установках.
Другие рекомендации по экономии электроэнергии.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ -17 часов.
Практические занятия предлагается проводить на ГПП и цеховых
подстанциях ОАО "НЛМК". Кроме того, проводить расчеты реальных схем
электроснабжения.
3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Курсовой проект должен содержать анализ реальной трансформаторной
или распределительной подстанции, анализ режимов сетей, расчет токов КЗ,
выбор и проверку токопроводов и коммутирующей аппаратуры высокого
напряжения, разделы экономии электроэнергии.
В графической части должно быть представлена электрическая схема
подстанции, графики нагрузок, расчетная схема КЗ и т.д.
4. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Правила электроустановок- 7е издание перераб., доп., с изм. М.:
Главэнергонадзор, 1998.
2. Электротехнический справочник. М. МЭИ, 2004.
3. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник:
Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА- М, 2006. – 480 с.
4. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. М.:
Энергоатомиздат, 1995.
5. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и
подстанций. Учебник для техникумов. 3-е изд. перераб. и доп. М.:
Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.
6. Дорошев К.И. Комплектные распределительные устройства 6-35 кВ.
М.: Энергоатомиздат, 1982.
7. Современные решения в области силовых кабелей с изоляцией из
сшитого полиэтилена среднего и высокого напряжения. АВВ,
Москабель, 2000.
Ильинский Н.Ф. и др. Энергосбережение в электроприводе. М.: Высшая
школа. 1989. – 127 с.
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С
ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Модуль 1. Общие сведения о векторных системах управления
электроприводами переменного тока. Математическое описание
асинхронного двигателя
(лекции - 5 часов, практические занятия – 3часа)
Лекционные занятия
Общие сведения о векторных системах управления электроприводами
переменного тока. Вклад ученых в теорию и практику векторных систем
управления автоматизированными электроприводами переменного тока.
Современное состояние теории и практики векторных систем управления
автоматизированными электроприводами переменного тока и тенденции
развития в России и за рубежом. Основные требования, предъявляемые к
векторным системам управления электроприводами переменного тока.
Математическое описание асинхронного и синхронного двигателей в
естественной трехфазной системе координат А,В,С и ортогональных
системах координат. Преобразование трехфазных сигналов переменного тока
в двухфазные и двухфазных сигналов в трехфазные. Уравнения асинхронной
и синхронной машины в неподвижной и подвижной системах координат
Практические занятия:
1.
Построение
математической
модели
асинхронного
двигателя
в
естественной трехфазной системе координат А,В,С и компьютерное
моделирование процессов пуска и регулирования выходных переменных
асинхронного двигателя (4 часа).
2.
Построение
математической
модели
ортогональных системах координат  ,  ;
асинхронного
двигателя
в
Х,У; d,q и компьютерное
моделирование процессов пуска и регулирования выходных переменных
асинхронного двигателя (4 часа).
3.
Построение
математической
ортогональной системе координат
модели
синхронного
двигателя
в
d,q и компьютерное моделирование
процессов пуска и регулирования выходных переменных синхронного
двигателя (4 часа).
Модуль 2. Системы векторного частотного управления асинхронными
электроприводами
(4 часа –лекции; 2 часа – практические занятия)
Лекционные занятия
Принцип ориентации вектора тока по вектору потокосцепления АД.
Ориентация по основному потокосцеплению, потокосцеплению ротора.
Особенности работы преобразователей частоты в асинхронных приводах с
векторным управлением. Индикация вектора магнитного потокосцепления.
Датчик вектора магнитного потока на элементах Холла.
Практические занятия:
1. Построение систем коррекции частотных асинхронных электроприводов
со скалярным управлением (1час).
2. Составление математических моделей и математическое моделирование
динамических процессов в системах управления частотными асинхронными
электроприводами (1час).
Модуль 3. Частотно-регулируемый привод с управлением по вектору
главного потокосцепления
(лекции 4 часа, практические занятия 2 часа)
Лекционные занятия
Особенности построения, структурная схема и основные соотношения
частотно-регулируемого асинхронного привода с управлением по вектору
главного потокосцепления АД. Контур регулирования модулем главного
потокосцепления АД Контур регулирования электромагнитного момента АД.
Выделение сигналов управления. Характеристики частотно-регулируемого
асинхронного привода с управлением по вектору главного потокосцепления
АД
Практические занятия:
1. Выбор и проверочный расчет силовых элементов систем частотного
асинхронного электропривода. Анализ и синтез САУ (1 час).
2.
Математическое
моделирование
систем
частотного
асинхронного
электропривода на базе автономного АИН и АИТ (1 час).
Модуль 4. Частотно-регулируемый привод с управлением по вектору
потокосцепления ротора
(лекции 3 часа, практические занятия 2 часа)
Лекционные занятия
Особенности построения, структурная схема и основные соотношения
частотно-регулируемого асинхронного привода с управлением по вектору
потокосцепления
ротора
АД.
Контур
регулирования
модулем
потокосцепления ротора АД Контур регулирования электромагнитного
момента АД. Выделение сигналов управления. Характеристики частотнорегулируемого асинхронного привода с управлением по вектору главного
потокосцепления АД
Практические занятия
1. Математическое описание систем векторного управления асинхронным
двигателем (1 час).
2. Математическое описание систем векторного управления синхронным
двигателем с поддержанием постоянства основного потока и минимума
потерь энергии (1 час).
Основная литература:
1. Башарин
В.А.,
Новиков
В.А.,
Соколовский
Г.Г.
Управление
электроприводами. Л.: Энергоиздат 1982._392 с..
2. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным
управлением. Учебник. М.: Академия 2006.-272 с..
Дополнительная литература:
3. Усынин Ю.С. Системы управления электроприводов. Учеб. пособ. Издво ЮУрГУ, 2004. -328 с.
4. Ключев В.И.Теория электропривода: учебник. – М.:Энергоатомиздат,
2001. – 690 с.: ил.
5. Автоматизированный электропривод промышленных установок (под
ред. Онищенко Г.Б.) - М.: 2001,-520.: ил.
6. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода: учебное пособие для вузов. –
М.:МЭИ, 2003 – 220 с.: ил.
7. Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод. Энерго
и
ресурсосбережение: учебное пособие для вузов. – М.:Электротехника,
2008. – 203 с.: ил.
8. Москаленко В.В. Электрический привод: учебное пососбие. – М.: Изд.
центр «Академия», 2004. – 368 с.: ил.
9. Электротехнический справочник. 4т. Т.4. Использование
электрической энергии (под ред. Герасимова В.Г. и др.). – 8-е изд. испр. и
доп. – М.: МЭИ, 2002. – 696.: ил.
Для
3.1.
подготовки
обеспечения
повышения
качества
профессиональной
бакалавров направления 140400.62 «Электроэнергетика и
электротехника» для их более быстрой адаптации и успешной работы на
ведущих предприятиях региона – партнерах кафедры электропривода ЛГТУ,
являющихся участниками данного проекта, предусмотрена реализация
дополнительной профессиональной подготовки бакалавров по заказу
партнера кафедры электропривода ОАО Новолипецкий металлургический
комбинат
в
рамках
заключенного
трехстороннего
студентом-предприятием-университетом.
Разработан
договора
Учебный
между
план
и
рабочие программы курсов для дополнительного профессионального
образования и целевой контрактной подготовки бакалавров направления
140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» со специализацией
«Электропривод, контрольно-измерительные приборы и автоматика».
3.2.
Содержание
профессионального
дисциплин
образования
со
учебного
плана
дополнительного
специализацией
«Электропривод,
контрольно-измерительные приборы и автоматика».
Учебным планом дополнительной профессиональной подготовки,
согласованным
с
предприятием
–
заказчиком
«Новолипецкий
металлургический комбинат» (Приложение 3) предусмотрены следующие
дисциплины, в рамках которых изучаются следующие темы:
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И
АВТОМАТИКА
1. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 48 час
1.1.
Классификация измерительных преобразователей – 2 часа
Структурные
схемы
измерительных
преобразователей.
Выходные
сигналы измерительных преобразователей.
1.3. Емкостные датчики – 2 часа
Устройство датчиков. Принцип действия и характеристики. Схемы
построения датчиков.
1.4. Тензометрические датчики – 2 часа
Устройство датчиков. Принцип действия и характеристики. Схемы
построения датчиков.Месдозы.
1.5. Терморезисторы, термоэлектрические датчики – 4 часа
Устройство датчиков. Принцип действия и характеристики. Схемы
измерения. Материалы изготовления и градуировки термоэлектрических
преобразователей. Нормирующие преобразователи ИПТ-10, ИПС-10.
1.6. Струнные датчики – 2 часа
Устройство датчиков. Принцип действия и характеристики. Схемы
построения датчиков.
1.7. Фотоэлектрические датчики – 2 часа
Устройство датчиков. Принцип действия и характеристики. Схемы
построения датчиков.
1.8. Ультразвуковые датчики – 2 часа
Устройство датчиков. Принцип действия и характеристики. Схемы
построения датчиков.
1.9. Датчики Хола и магнитосопротивления – 2 часа
Устройство датчиков. Принцип действия и характеристики. Схемы
построения датчиков.
1.10. Измерение давления – 2 часа
Методы измерения давления. Устройство датчиков. Принцип действия.
1.11. Измерение расхода методом переменного перепада давления – 2
часа
Метод измерения. Датчики измерения расхода.
1.12. Расходомеры постоянного перепада давлений -2 часа
1.13. Уровнемеры -8 часов
Методы измерения уровня. Устройство и принцип действия
уровнемеров. Радарные уровнемеры. Ультразвуковые уровнемеры.
Волноводные уровнемеры. Схемы внешних подключений.
1.14. Счетчики количества -6 часа
Метод измерения. Устройство и принцип действия счетчиков. Вихревые
счетчики газа Метран – 331. Вихреакустические преобразователи расхода.
Схемы внешних подключений.
1.15. Измерение влажности -2 часа
Методы измерения влажности. Устройство и принцип действия
влагомеров.
1.16. Газоанализаторы -2 часа
Методы измерения качества и состава материалов.
1.17. Пирометры излучения -2 часа
Методы измерений.Устройство и принцип действия пирометров.
1.17. Беспроводные датчики -2 часа
Устройство и принцип действия датчиков.
1.18. Блоки питания средств автоматизации -2 часа
1.18. Регулирующие органы и исполнительные механизмы -2 часа.
ДАТЧИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ И СИСТЕМ
АВТОМАТИЗАЦИИ
Дисциплина «Датчики электроприводов и систем автоматизации»
относится к базовым дисциплинам дополнительного профессионального
образования
студентов
специальности
140604.65
«Электропривод
и
автоматика промышленных установок и технологических комплексов»
профиль Кип и А.
Цель дисциплины: изучение общих принципов построения замкнутых
систем автоматического управления электроприводом постоянного тока и
переменного тока, а также систем контроля и измерения электрических и
неэлектрических технологических параметров.
Задачей изучения дисциплины является получение знаний о системах
автоматического управления и конструктивных особенностях контрольноизмерительных средств, основным элементом которых являются датчики, и
их
функционировании
в
системах
автоматического
управления,
осуществляющих контроль и управление технологическими процессами.
Данная дисциплина базируется на фундаментальных дисциплинах
общеобразовательного и специального блоков учебного плана 140604.65:
физике, теоретических основах электротехники, теории автоматического
управления.
2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА (48 ЧАС)
2.1. Введение. Задачи курса.
2.2 . Общие сведения о регуляторах, датчиках и системах
автоматического управления.
Контрольно-измерительные
средства
и
системы
управления
технологическими параметрами и процессами. Датчик – основной элемент
измерительного
устройства.
Классификация
датчиков.
Регуляторы,
замкнутые системы автоматического управления.
2.4. Реализация регуляторов на операционном усилителе.
Реализация на операционном усилителе П-; И-; ПИ-; ПИД- регуляторов.
Динамические свойства регуляторов и замкнутых систем управления.
2.3. Двухконтурная и трехконтурная системы подчиненного управления
электроприводом постоянного тока.
Синтез
регуляторов:
тока;
скорости
в
двухконтурной
системе
подчиненного управления. Синтез регулятора положения в трехконтурной
системе подчиненного регулирования. Выбор датчиков тока, скорости и
положения.
2.5. Электрические измерительные устройства и датчики электрических
величин.
Электрические
устройства
с
сопротивлениями.
измерительные
устройства.
индуктивностей.
Электромеханические
Электродинамические
Измерение
измерительные
Мостиковые
емкостей.
Измерение
измерительные
устройства.
устройства.
Электромагнитные
измерительные устройства. Индукционные измерительные устройства.
Термоэлектрические измерительные устройства.
2.6. Датчики и измерительные устройства неэлектрических величин.
Общие
сведения
об
измерении
неэлектрических
величин.
Преобразование контролируемых параметров в электрические сигналы.
Датчики механической энергии - датчики усилия, датчики деформации.
Электроманометрические измерительные устройства. Гидродинамические
измерительные устройства. Датчики температуры.
Датчики уровня.
Электролитические измерительные устройства. Фотоэлектрические датчики.
2.7. Датчики для измерения параметров в системах электропривода
переменного ток.
Датчики
переменного
потокосцепления.
Общие
тока,
принципы
датчики
напряжения,
построения
замкнутых
датчики
систем
управления электроприводами переменного тока.
3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
В курсовой работе осуществляется расчет параметров датчиков и синтез
регуляторов замкнутой двухконтурной системы автоматического управления
скоростью электропривода постоянного тока, а также исследование ее
динамических свойств.
Тема курсовой работы «Расчет и исследование динамических свойств
замкнутой системы подчиненного управления скоростью электропривода
постоянного тока».
4.
СОДЕРЖАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАБОТЫ (51 ЧАС)
4.1. Измерительные органы и датчики автоматических устройств.
4.2.
Автоматические
устройства
с
датчиками
электрических
и
неэлектрических параметров.
4.3. Работа датчиков в замкнутых системах автоматического управления
Системы электропривода переменного тока и датчики параметров
двигателя.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
5.
5.1. Овчаренко Н.И. Элементы автоматических устройств энергосистем.
Т1. М.: Энергоатомиздат. 1995. 255 с.
5.2. Овчаренко Н.И. Элементы автоматических устройств энергосистем.
Т2. М.: Энергоатомиздат. 1995. 271 с.
5.3. Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный
электропривод типовых производственных механизмов и технологических
комплексов. М.: ACADEMIA.2004. 575 с.
5.4. Справочник по проектированию электропривода, силовых и
осветительных
установок.
Под
ред.
Я.М.Большама,
В.И.Круповича,
М.Л.Самовера. М.: Энергия. 1975. 727 с.
Справочник. Приборостроение и средства автоматики. Т.4. Под ред.
М.Е.Раковского. М.: Машиностроение 1995. 717 с.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 32 часа
1.1.
Стадии
проектирования
и
состав
проектов
автоматизации
технологических процессов – 2 часа.
Задание на проектирование, исходные данные и материалы. Стадии
проектирования
и
состав
проектной
документации.
Оформление
и
комплектование рабочей документации.
1.2. Структурные и функциональные схемы систем измерения и
автоматизации. – 4 часа.
Структура системы управления. Структурные схемы измерения и
управления. Назначение функциональных схем, методика и общие принципы
их
выполнения.
Изображения
средств
измерения
и
автоматизации.
Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации. Примеры
оформления схем.
1.3. Принципиальные электрические схемы. – 4 часа.
Общие требования. Правила выполнения схем. УГО элементов схем.
Буквенно-цифровые обозначения элементов схем.
1.4. Электрические проводки – 4 часа.
Выбор способа выполнения электропроводок. Выбор проводов и кабелей.
Условия совместной прокладки цепей различного назначения. Выбор
размеров коробов и лотков. Выбор диаметра защитных труб. Кабельные
электропроводки в земле.
1.5.
Щиты,
пульты
и
проектно-компонуемые
комплекты
систем
автоматизации. Эргономические рекомендации по проектированию щитов. –
4 часа.
Назначение и конструкция щитов и пультов. Унифицированные элементы
стоек, панелей с каркасом и шкафов. Монтажные зоны щитов и пультов.
Расположение приборов и аппаратуры на фасадных панелях щитов и
пультов. Размещение и установка щитов и пультов в щитовых помещениях.
Эргономические
рекомендации
к
пультам,
панелям,
мнемосхемам.
Комфортные условия работы оператора.
1.6. Требования и исходные материалы по созданию АСУ ТП. – 8 часов.
Функциональность.
Безопасность.
Применимость.
Надежность.
Производительность. Требования к интерфейсу. Требования к документации
АСУ ТП. Общесистемные требования (ОР). Требования к организационному
обеспечению (ОО). Требования к информационному обеспечению (ИО).
Требования к техническому обеспечению (ТО). Требования к программному
обеспечению
(ПО).
Исходные
материалы
для
создания
АСУ
Технологический регламент.
1.7. Синтез и расчет автоматических систем регулирования. – 4 часа.
ТП.
Алгоритмическая структура объекта автоматизации. Понятие синтеза
автоматических систем.
1.8. Требования к выполнению электрической части систем автоматизации
во взрыво- и пожароопасных зонах. – 2 часа.
Классификация и маркировка взрывозащищенного электрооборудования.
Выбор
средств
измерения
и
автоматизации
для
взрывоопасных
и
пожароопасных зон.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ - 16 часов
2.1.
Ознакомление с правилами оформления схем на примере реальных
проектов.
2.2.
Расположение приборов и аппаратуры на фасадных панелях щитов и
пультов согласно эргономическим рекомендациям к пультам, панелям,
мнемосхемам. Размещение и установка щитов и пультов в щитовых
помещениях.
Разработка алгоритмов управления АСУ ТП. Применение ПИДрегуляторов. Оформление информационной части проекта в соответствии с
требованиями.
АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМ
АВТОМАТИКИ (ЧАСТЬ 1)
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 32 часа
1.1. Интеллектуальное реле LOGO! -6 часов
Монтаж и подключение LOGO! Модульная конфигурация. Монтаж и
демонтаж
модулей.
Подключение
эксплуатацию.Программирование
LOGO!
модулей.
Обзор
Ввод
меню
в
LOGO!
Соединительные элементы. Входы и выходы шины EIB. Блоки и номера
блоков. Ввод и запуск коммутационной программы. Объём памяти и размер
коммутационной программы.Функции LOGO! Константы и соединительные
элементы - Co. Список базовых функций GF. Список специальных функций
SF. Программное обеспечение LOGO! Описание LOGO!SoftComfortv.6.
Подключение модуля LOGO! к персональному компьютеру. Примеры
применения.
1.2. Программируемый контроллер Siemens серии S-7 200 – 10 часов.
Обзор ПЛК. (CPUS7-200. Модули расширения. Индикаторные панели.)
Монтаж S7-200. (Указания по монтажу и демонтажу. Схемы внешних
подключений.
рекомендации по заземлению и подключению. Пакет для
программирования Step 7 –Micro/WIN. Наборы команд SIMATIC и IEC 11313. Создание программы управления с помощью мастеров. Создание
библиотеки команд. Функции тестирования программы.Набор команд S7-200
(Области памяти и функции S7-200. Битовые логические операции. Команды
связаные со временем. Команды для обмена даными. Команды сравнения.
Команды преобразования. Команды счета. Функции скоростных счетчиков
для работы с энкодерами. Команды вывода импульсов. Арифметические
операции. ПИД-регулятор. Управление трехходовыми клапанами. Команды
прерывания. Команды пересылки.
Команды управления программой.
Строковые команды. Табличные команды. Таймерные команды. Операции с
подпрограммами. Обмен данными в сети. Выбор протокола связи.
Использование
в
сети
модемов
и
коммуникационных
процессоров.
Использование библиотеки Modbus. Использование протокола USS для
работы
с
ПЧ
MicroMaster.
Автоматическая
настройка
ПИД-
регуляторов.Примеры применения.
1.3. Пакет программирования Step-7–16 часов.
СемействоSIMATICS7. ОбзорSimatic. Конструкция CPUS7-300 и S7400. Модули S7-300и S7-400. Программаторы. SIMATICManager. Утилиты
STEP 7. Меню и панели инструментов. Структура проекта в STEP 7.
Настройка
проекта.
Вставка
блока
в
S7.
Стандартные
библиотеки.Конфигурация оборудования и концепция памяти. Концепция
памяти S7-300 и S7-400. Конфигурация оборудования и установка
параметров в HWConfig. Свойства CPU. Отображение диагностики
аппаратуры
в
SIMATICManager.
Редактирование
блоков.
Языки
программирования STEP 7. Элементы меню редактора. Программирование
на LAD/FBD/STL. Загрузка блоков в ПЛК. Двоичные операции. Структура
программы. Типы программных блоков. Адресация дискретных модулей в
S7-300. Двоичные логические операции И,ИЛИ, НЕ. Присвоение, установка,
сброс. Условный и безусловный переход. Обнаружение фронта сигнала.
Числовые операции. Форматы чисел 16 и 32 бита. Загрузка и передача
данных. Таймера, счетчики. Операции преобразования чисел. Операции
сравнения. Основные математические функции. Символика. Абсолютная и
символьная адресация. Символьная таблица. Управляющие символы.
Функции
тестирования
и
отладки.
Способы
тестирования.
Выбор
отображаемой информации. Установка триггерных точек. Контроль и
изменение переменных. Принудительное изменение. Хранение данных в
блоках данных. Области хранения данных. Блоки данных (DB). Обзор типов
данных в STEP 7. Доступ к элементам данных. Функции и функциональные
блоки. Функции (FC). Временные переменные. Определение формальных
параметров.
Функциональные
блоки
(FB).
МультиэкземплярныеDB.Организационные блоки (Обзор организационных
блоков.
Стартовые OB. Прерывания по времени дня. Периодические
прерывание. Прерывание от аппаратуры. Прерывание с задержкой.
Диагностическое прерывание, прерывание асинхронных ошибок. Обработка
аналоговых величин. Использование аналоговых модулей. Адресация
аналоговых
модулей.
Представление
аналоговой
величины
и
разрешение.Документирование, сохранение, архивация. Обзор средств
документирования. Архивация на диске. Чтение программы из CPU. Связь
через MPI. Работа сети через MPI. Глобальные данные. Конфигурация связи
через глобальные данные. Конфигурация с использованием NETPRO.
АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМ
АВТОМАТИКИ (часть 2)
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 48 часов
1.1. Интеллектуальное реле ZelioLogic 2 – 8 часов.
Монтаж и подключение ZelioLogic. Модульная конфигурация. Монтаж
и
демонтаж
модулей.
Подключение
модулей.
Ввод
в
эксплуатацию.Программирование Zelio. Описание меню. Ввод лестничных
диаграмм. Способы ввода элементов м параметров функций.Программное
обеспечение Zelio!. Описание ZelioSoftv.2. Подключение модуля Zelio к
персональному компьютеру.
1.2. Пакет программирования UnityPro - 40 часов.
Общее
представление.
пользователя.
Особенности.
Возможности
Редакторы
UnityPro.
языков
Интерфейс
программирования.
Функциональная блок-схема FBD. Язык лестничных диаграмм LD. Список
инструкций IL. Структурированный текст ST. Функциональные диаграммы
SFC. Браузер проекта. Структурный и функциональный вид проекта.
Команды редактора. Представление различных каталогов браузера проектов.
Функциональные модули и связанные с ними утилиты.Редактор данных.
Описание редактора. Создание произвольных типов данных. Основные
функции. Коммуникации. Конфигурация сети. Конфигурация станций
маршрутизации X-Way. Программирование. Доступ к задачам и секциям.
Опции
Описание
UnityPro.
Пользовательские
функциональные
Конструкция и модули
конфигурацию.
редакторов
FBD,SFC,LAD,IL,ST.
блоки.Конфигурация
проекта.
ПЛК Modicon, Premium, Quantum. Введение в
Редактор
шины.
Редактор
модулей.
Основные
функциональные возможности редактора.Отладка и настройка. Отладка
программ.
Просмотр
и
настройка
переменных.
Симулятор
ПЛК.
Диагностика. Экраны диагностики. Средство просмотра диагностики.
Документация. Импорт/ экспорт проекта.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ - 16 часов
2.3.
Программирование Zeliocпомощью кнопочной лицевой панели в 110
ауд. Ввод лестничных диаграмм. Отработка практических заданий.
2.4.
Программирование контроллеров SchneiderElectricсерии Modicon,
Premium, Quantum. Отработка практических заданий. В качестве примера
технологического агрегата используется макет мостового крана.
3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Разработка проекта по реконструкции устаревшего оборудования АСУ ТП
или настройка и оптимизация работы существующего. Исследование
функциональной
схемы.
Выбор
исполнительные
механизмы).
оборудования
Разработка
(ПЛК,
датчики,
принципиальной
схемы.
Составление алгоритмов и программного обеспечения Расчет экономической
целесообразности модернизации АСУ ТП.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО
ТОКА
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 32 часа
1.1. Перспективы развития приводов постоянного тока. - 2 часа
Электроприводы
постоянного
тока
с
тиристорными
преобразователями. Электроприводы постоянного тока с транзисторными
преобразователями.
1.2. Привод постоянного тока Simoreg DC Master. – 10 часов.
Обзор типов. Область применения. Силовая часть и охлаждение. Устройства
управления и параметрирования. Технологическое программное обеспечение
основного прибора. Технологический регулятор. Встраивание электронных
опциональных модулей. Модули расширения. Структура программного
обеспечения. Технология BICO. Функции регулирования в якорном контуре.
Функции
регулирования
в
контуре
возбуждения.
Последовательные
интерфейсы. Протокол USS и Peer-to-peer. Контроль и диагностика. Функции
входов и выходов. Защитное выключение. Параллельное включение
преобразователей SIMOREG.
1.3. Simoreg CM. – 2 часа.
Отличия от Simoreg DC Master. Область применения.
1.4. Утилита для ввода в эксплуатацию STARTER – 6 часов.
Назначение. Область применения. Пуско-наладка, параметрирование,
контроль и диагностика.
1.5. Программное обеспечение DriveMonitor – 6часов.
Назначение. Область применения. Пуско-наладка, параметрирование,
контроль
и
диагностика
через
последовательный
интерфейс
PG/PC
посредством Siemens USS протокола. Функция цифрового осциллографа
(TraceMode).
1.6. Программное обеспечение DriveES – 6 часов.
Назначение. Область применения. Графическое конфигурирование
приводов SIMOVERT MASTERDRIVES и SIMOREG DC MASTER.
Стандартные модули для интеграции привода в управляющую программу
ПЛК SIMATIC и в систему управления технологическим процессом
SIMATIC PCS7
2.СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ –16 часов
2.1. Расчет силовой части электропривода постоянного тока.
2.2. Составление моделей электроприводов постоянного тока с учетом
влияния состава силовой части на выпрямленное напряжение. Расчет и
проверка параметров регуляторов тока и скорости с учетом особенностей
структуры ПИД-регуляторов SimoregDCMaster.
2.3 Параметрирование и контроль преобразователя с помощью программы
DriveMonitor.
2.4 Интегрирования преобразователя постоянного тока в АСУ ТП на базе
SimaticTIA посредством программного пакета DriveES.
2.5 Запуск в эксплуатацию, параметрирование и оптимизация регулирования
включая функциональный контроль.
2.6 Разъяснение рабочих состояний, обнаружения ошибок, аналоговых и
двоичных входов/выходов на учебных примерах.
2.7 Использование DriveMonitor и OP1S при
– передаче данных и сохранении данных;
– использованииTrace- буфера;
– запуске в эксплуатацию.
СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 48 часов
1.1.
Классификация
систем
обслуживания
и
визуализации
технологического процесса – 4 часа.
Кнопочные панели. Панели оператора. Программируемые терминалы.
Локальные системы и центральные системы визуализации на базе ПК со
SCADA пакетом. Примеры устройств человеко-машинного интерфейса фирм
Siemens и SchneiderElectric.
1.2. Пользовательский интерфейс, SCADA-пакеты – 4 часа.
Функции SCADA. Разработка человеко-машинного интерфейса SCADA
как система диспетчерского управления.
SCADA как часть системы
автоматического управления. Хранение истории процесса. Безопасность
SCADA. Безопасность SCADA. Свойства SCADA. Инструментальные
свойства. Эксплуатационные свойства. Степень открытости. Экономическая
эффективность. Обзор программного обеспечения MasterSCADA, VijeoCitect,
WinCC.
1.3. WinCCflexible . – 20 часов.
Введение в WinCCflexible. Обзор системы. Дополнительные опции.
Концепции автоматического управления. Удаленный доступ к устройствам
ЧМИ. Концепции создания проекта. Система разработки WinCC flexible.
Пользовательский интерфейс. Базовые элементы. Индивидуальная настройка
рабочей среды. Работа с проектом. Типы проектов. Повторное использование
проектных данных. Отладка проектов. Использование тэгов Внешние и
внутренние теги. Элементы пользовательского интерфейса и основная
настройка. Использование тегов Основные сведения о массивах сведения об
использовании циклов опроса. Создание экранов. Редактор экранов.
Настройка навигации по экранам. Работа с объектами. Варианты настройки
функций динамического изменения объектов. Работа с функциональными
клавишами. Библиотеки экранных объектов. Создание системы сообщений.
Основные сведения. Элементы пользовательского интерфейса и основные
параметры настройки. Использование системы сообщений. Архивирование
сообщений.
Использование
сообщений.
Основные
сведения
об
использовании соединений. Элементы пользовательского инструмента и
основная настройка. Структура системы управления рецептами. Основные
сведения о работе с рецептами. Элементы пользовательского инструмента и
основная настройка. Просмотр и редактирование рецептов в режиме
исполнения. Сценарии управления производством с помощью рецептов.
Архивирование и отображение тэгов. Основные сведения об архивировании
данных в WinCC flexible. Архивирование значений тэгов. Вывод журнальных
данных.Работа с системой отчетов. Основные сведения о системе отчетов.
Структура отчета. Элементы пользовательского интерфейса и основная
настройка.
Работа
Протоколирование
с
данных
Администрирование
администрирования
отчетами.
Формирование
рецепта.
пользователей.
пользователей.
Вывод
отчетов
отчета
сообщений.
на
Использование
Принципы
построения
печать.
системы
системы
администрирования. Элементы пользовательского интерфейса и основная
настройка.
Работа
с
системой
администрирования
пользователей.
Использование системных функций и скриптов. Основные сведения.
Использование списков функций. Элементы пользовательского интерфейса и
основная настройка. Создание скриптов. Отладка. Выполнение функций в
среде исполнения проекта. Документация проекта. Основные сведения.
Использование макетов. Создание отчета проекта. Интеграция проекта
WinCC flexible в среду Step 7. Настройка обмена данными. Использование
символьных переменных Step 7 в WinCC flexible. Настройка сообщений.
1.4. Управление и мониторинг с помощью WinCC. – 20 часов.
Системный обзор WinCC. Создание нового проекта (WinCCExplorer).
Подключение к ПЛК. Моделирование параметров.Графические изображения
(GraphDesigner). Защита паролем (UserAdministrator). Представление и
архивация
событий
и
предупредительных
Отображение
параметров
(TagLogging).
Архив
процесса,
пользователя.
сигналов
архивация
Печать
(AlarmLogging).
данных
отчетов
процесса
(ReportDesigner).
GlobalScript (работа в фоновом режиме). Использование стандартных
интерфейсов Windows. Открытость API для пользователя. Дополнительные
пакеты WinCC и дополнения.
1. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ - 16 часов
1 Работа с графическими экранами. Создание изображения. Поля
ввода/вывода.
Применение
ленточного
индикатора.
Изменение
динамических свойств графического объекта.
2 Работа с системой сообщений. Классы и типы сообщений. Групповые
сообщения. Архивирование сообщений.
3 Работа с трендами. Задание параметров осей и легенд. Выбор
диапазона отображения.
4 Работа с архивами. Создание архива. Интеграция управления. Вид
формы.
2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Разработка
системы
человеко-машинного
интерфейса
на
базе
WinCCдля конкретного технологического процесса. Исходные данные
собираются во время прохождения второй производственной практики. При
выполнении проекта составляется структура экранов ЧМИ, таблица тэгов
(внутренних и внешних). Рисуются мнемосхемы технологического процесса
с применением анимации. Разрабатывается система предупредительных и
аварийных
сообщений.
Формируются
экраны
трендов
и
система
архивирования сообщений. Выполняется администрирование готового
проекта. Результаты оформляются согласно действующим нормативам.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 32 часа
1.1. Структура систем автоматизации технологических процессов и
производств. – 2 часа.Общие сведения о промышленных сетях. Структура
АСУ ТП на базе локальных сетей.
1.2. Модель OSI. – 2 часа.
Физический
уровень.
Транспортныйуровень.
Канальный
Сеансовый
уровень.
уровень.
Сетевой
Уровень
уровень.
представления.
Прикладной уровень.
1.3. Интерфейсы RS-485, RS-422 и RS-232 - 3 часа.
Принципы построения. Стандартные параметры. Согласование линии с
передатчиком и приемником. Топология сети на основе интерфейса RS-485.
Устранение состояния неопределенности линии. Сквозные токи. Выбор
кабеля. Расширение предельных возможностей. Интерфейсы RS-232 и RS422.
1.4. Интерфейс «токовая петля». -2 часа.
Аналоговая "токовая петля". Цифровая "токовая тепля"
1.5.HART-протокол – 2 часа
Принципы построения. Сеть на основе HART-протокола. Адресация.
Команды HART. Язык описания устройств DDL. Разновидности HART.
HART 6.0
1.6. CAN- протокол -2 часа
Физический
Трансивер
уровень.
Электрические
CAN.Канальный
уровень.
соединения
в
сети
Прикладной
CAN.
уровень:
CANopen.Электронные спецификации устройств CANopen.
1.7. Протокол Modbus– 2 часа.
Физический уровень. Канальный уровень. Прикладной уровень.
1.8. Протокол DCON – 2 часа.
1.9. Промышленная сеть PROFIBUS-DP – 3 часа
Общая характеристика сети. Передача информации в сети PROFIBUSDP. Электрическая передача сигнала по стандарту RS-485. Оптическая
передача сигнала. Беспроводная передача сигнала. Управление доступом к
шине PROFIBUS. Топология сетей с техникой передачи RS-485, оптических
интерфейсов и беспроводных сетей.
1.11. Промышленная сеть PROFIBUS-PA. – 2 часа.
Общие сведения и составные компоненты. Передача информации в сети
Profibus-PA. Конфигурация сетей.
1.12. Промышленная сеть AS-interface. – 2 часа.
Общие сведения и основные системные компоненты. Обмен данными в
сети. Пример программирования управления объектом по сети AS-interface.
1.13. Промышленная сеть IndustrialEthernet. – 2 часа.Общие сведения и
основные компоненты. Стандартные сегменты и сетевые компоненты сети
IndustrialEthernet. Стандартные сегменты и сетевые компоненты сети
FastEthernet. Пример конфигурации сети.
1.14. Промышленная сеть СontrolNet- 2 час. Общие сведения и
составные
компоненты.
Конфигурация сетей.
Передача
информации
в
сетиСontrolNet.
1.15. Стандарт PROFINET. – 2 часа.
1.16. Сетевое оборудование – 2 часов.
Повторители интерфейса. Концентраторы (хабы). Преобразователи
интерфейса. Адресуемые преобразователи интерфейса. Межсетевые шлюзы.
Другое сетевое оборудование. Кабели для промышленных сетей.
2 СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ - 16 часов
2.1.
Проектирование сети PROFIBUS-DP. Варианты конфигурации
сетей.
Пример
проектирования
сети.
Пример
пользовательской
программы автоматизации управления транспортной тележкой по сети.
2.2.
Соединение с датчиками Метран и ОВЕН по протоколу HART.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ - 32 часа
1.1. Основные тенденции развития автоматизированного электропривода
– 2 часа
Пути совершенствования электропривода. Мехатроника. Принцип
построения мехатронных систем.
1.2. Современное состояние приборов силовой электроники – 4 часов
Области применения силовой электроники. Уровни интеграции силовых
элементов. Состояние российских разработок и производства
1.3. Микроконтроллерные системы управления электроприводами:
современное состояние и перспективы развития – 4 часа
Преимущества цифровых электроприводов. Виды и принципы работы
МПСУ ЭП. Тенденции развития МПСУ ЭП. Специализированная элементная
база. С2000 интегрированные ЦСП для систем управления.
1.4. Типы ШИМ в асинхронном ЭП – 2 часа
ШИМ на основе сравнения сигналов управления с опорным сигналом.
Векторные ШИМ. Релейно-векторная ШИМ. Асинхронная и синхронная
ШИМ.
1.5. Бегущие и стоячие волны в передающих линиях – 2 часа
Явления связанные с переходными процессами. Способы уменьшения
перенапряжения. Руководство по проектированию выходных фильтров.
Фильтры dU/dt. Синусоидальные фильтры. Комплекты колец для фильтрации
высокочастотных синфазных помех.
1.6. Виды торможения асинхронного ЭП с преобразователем частоты – 4
часа
Переходные процессы в приводах переменного тока при торможении.
Динамическое торможение АИН с ШИМ. Расчет тормозного сопротивления
для преобразователя частоты. Рекуперативное торможение АИН с ШИМ.
Область применения.
1.7. Современные решения Siemensв области мощных высоковольтных
электроприводов – 4 часа
Электроприводы на базе серии преобразователей SinamicsGM/SM.
Электроприводы на базе серии преобразователей PerfectHarmonySiemensAG.
1.8. Электропривод переменного тока SimovertMasterdrivesVC– 4 часа
Обзор. Описание системы. Начальный ввод в действие. Монтаж
устройств и плат расширения. Общие блоки расширения и ПО с
SimoregDCMaster. Параметризация. Ввод значений через PMU, OP1S и путем
специализированного
ПО.
Шаги
параметризации.
Технология
BICO.
Неисправности и предупреждения.
1.9. Электропривод переменного тока SinamicsS120– 4 часа
Обзор модульной конструкции. Описание системы.Силовые модули и
компоненты на стороне сети, DC- контура, на стороне двигателя.
Дополнительные
компоненты.
Параметрирование.
Функциональные
схемы.Ошибки и предупреждения.
1.10. Электропривод переменного тока Altivar 71– 4 часа
Обзор. Описание системы.
Начальный ввод в действие.Монтаж
устройств и плат расширения. Схемы подключения.Параметризация. Ввод
значений через графический терминал
и путем специализированного
ПО.Шаги параметризации.Неисправности, причины, способы устранения.
1.11. Устройство плавного пуска Altistart 48 -4 часа
Классические
способы
пуска
трехфазных
асинхронных
двигателей.Область применения и функции УПП Altistart 48.Типовые схемы
подключения.Визуализация
и
программирование.
Список
функций.
Последовательность
в
эксплуатацию.Неисправности,
причины,
ввода
способы устранения.
2
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ - 16 часов
1 Расчет силовой части электропривода переменного тока.
2 Выбор дополнительных элементов к преобразователю частоты
(фильтров, сглаживающих дросселей, тормозных сопротивлений).
3 Составление моделей электроприводов переменного тока с целью
программирования
процессоров
TexasInstruments
посредством
программного комплексаVisSim 5.0.
4 Программирование частотного преобразователя на примере насосной
станции холодной воды ЦТП-2 ЛГТУ.
3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Реконструкция устаревшего электропривода и замена нерегулируемого
электропривода на регулируемый, с целью повышения эффективности
электропривода и экономии электроэнергии и ресурсов. Оптимизация
настроек внутренних регуляторов. Разработка схем подключений и
составление таблицы переменных частотного преобразователя. Расчет
экономической целесообразности модернизации электропривода.
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
1. ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина
«Энергосберегающие
системы
электропривода»
относится к базовым дисциплинам дополнительного профессионального
образования
студентов
специальности
140604.65
«Электропривод
и
автоматика промышленных установок и технологических комплексов»
профиль Кип и А.
Цель
дисциплины:
изучение
общих
принципов
построения
энергосберегающих систем регулируемого электропривода.
Задачей
изучения
дисциплины
является
получение
знаний
о
энергосберегающих системах регулируемого электропривода, построенных
на базе двигателей переменного тока.
Данная дисциплина базируется на фундаментальных дисциплинах
общеобразовательного и специального блоков учебного плана 140604.65:
физике, теоретических основах электротехники, теории автоматического
управления, теории электропривода, системы управления электроприводами.
2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА (48 ЧАС)
2.1. Введение. Задачи курса.
2.2 .Общие сведения о энергосберегающих системах управления
электроприводами переменного тока.
Вклад
ученых
в
теорию
и
практику
систем
управления
автоматизированными электроприводами переменного тока. Современное
состояние теории и практики энергосберегающих систем управления
автоматизированными электроприводами переменного тока и тенденции
развития в России и за рубежом. Основные требования, предъявляемые к
энергосберегающим системам управления электроприводами переменного
тока.
2.3. Математическое описание и модели двигателей переменного тока в
установившихся и переходных режимах.
Математические модели асинхронного и синхронного двигателей в
естественной трехфазной системе координат А,В,С и ортогональных
системах координат. Преобразование трехфазных сигналов переменного
тока в двухфазные и двухфазных сигналов в трехфазные. Уравнения
асинхронной и синхронной машины в неподвижной и подвижной системах
координат
2.4.
Энергосберегающие
системы
частотного
асинхронного
электропривода
Особенности построения, структурные схемы и основные соотношения
частотно-регулируемого асинхронного привода со скалярным и векторным
управлением. Выделение сигналов управления. Характеристики частотнорегулируемого асинхронного привода. Минимизация потерь энергии а
асинхронном двигателе.
2.5
Энергосберегающие
системы
частотного
синхронного
электропривода
Особенности построения, структурные схемы и основные соотношения
частотно-регулируемого синхронного привода с векторным управлением.
Системы плавного пуска синхронного двигателя. Минимизация потерь
энергии в синхронном двигателе.
2.6. Переходные режимы в электроприводах переменного тока.
Общие принципы оптимизации
энергопотребления
в переходных
режимах. Законы управления системой «преобразователь частоты –
асинхронный двигатель» обеспечивающие снижение потерь энергии в
переходных режимах
3. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Построение математической модели асинхронного двигателя в
ортогональных системах координат  ,  ;
Х,У; d,q и компьютерное
моделирование процессов пуска и регулирования выходных переменных
асинхронного двигателя.
2.
Построение
электроприводов
систем
со
коррекции
скалярным
энергосберегающие режимы.
частотных
управлением,
асинхронных
обеспечивающих
3. Исследование динамических и энергетических процессов в системах
управления частотными асинхронными электроприводами с векторным
управлением.
4. Исследование динамических и энергетических процессов в системах
управления частотными синхронными электроприводами с векторным
управлением
4.
СОДЕРЖАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАБОТЫ (42 час)
4.1.
Основные
элементы
автоматизированного
электропривода
переменного тока и их взаимодействие.
4.2.
Основные
законы
частотного
управления
асинхронными
электроприводами.
4.3. Составление математических моделей асинхронного двигателя в
трехфазной и ортогональной системах координат.
4.4. Составление математических моделей синхронного двигателя.
4.5. Математическое описание систем управления электроприводами
переменного тока на базе векторных моделей.
4.6. Энергосбережение в системах электропривода переменного тока.
5.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
5.1. Браславский И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод /
И.Я Браславский, З.Ш.Ишматов, В.Н.Поляков. М.: ACADEMIA.2004. 249 с.
5.2.
Башарин В.А., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление
электроприводами. Л.: Энергоиздат 1982._392 с..
5.3.
Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным
управлением. Учебник. М.: Академия 2006.-272 с..
5.4.
Усынин Ю.С. Системы управления электроприводов. Учеб. пособ.
Изд-во ЮУрГУ, 2004. -328 с.
5.5.
Ключев
В.И.Теория
электропривода:
учебник.
–
М.:Энергоатомиздат, 2001. – 690 с.: ил.
5.6.
Автоматизированный электропривод промышленных установок
(под ред. Онищенко Г.Б.) - М.: 2001,-520.: ил.
5.7.
Ильинский Н.Ф. Основы электропривода: учебное пособие для
вузов. – М.:МЭИ, 2003 – 220 с.: ил.
5.8.
Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод. Энерго
и
ресурсосбережение:
–
учебное
пособие
для
вузов.
М.:Электротехника, 2008. – 203 с.: ил.
5.9.
Москаленко В.В. Электрический привод: учебное пососбие. – М.:
Изд. центр «Академия», 2004. – 368 с.: ил.
5.10. Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный
электропривод типовых производственных механизмов и технологических
комплексов. М.: ACADEMIA.2004. 575 с.