647

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ И

СИСТЕМАМИ ОТРАСЛИ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.04.04 - Автоматизация технологических

процессов и производств

Воронеж, 2016

УДК 658.5.011.56

Поляков, С. И. Управление электротехническими комплексами и системами отрасли [Текст]: метод. указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.04.04 - Автоматизация технологических процессов и производств / С. И. Поляков; Мин-во обр-я и науки Рос. Фед.,

ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. 18 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

Рецензент: профессор кафедры автоматизации технологических процессов и производств Воронежского государственного архитектурно-

строительного университета В.И. Акимов

2

проведению самостоятельной работы студентов составлены в соответствии с содержанием рабочей программы настоящей учебной дисциплины.

При формировании у студентов навыков самостоятельной работы,

необходимо иметь в виду две тесно связанные между собой задачи. Первая состоит в том, чтобы развивать у студентов самостоятельность в познавательной деятельности, то есть научить их самостоятельно овладевать знаниями. Вторая задача заключается в том, чтобы научить студентов самостоятельно применять знания в учении и практической деятельности.

Под самостоятельной работой студентов понимается такая работа,

которую они выполняют без непосредственного участия преподавателя, но по его заданию, под его наблюдением и руководством, в специально предоставленное для этого время. Самостоятельная работа предполагает активные умственные действия студентов, связанные с поисками наиболее рациональных способов выполнения предложенных преподавателем заданий,

с анализом результатов работы.

Самостоятельная подготовка студентов предполагает следующие виды и формы работы: конспектирование лекций, самостоятельное изучение материала с помощью учебников и учебных пособий, написание и защита реферата, доклада; подготовка к сообщению или беседе на практическом занятии, исследовательская работа, подготовка презентаций, выполнение домашних экспериментов, самостоятельных (индивидуальных) заданий,

систематическая работа со справочными материалами, с таблицами, схемами;

подготовка к промежуточной аттестации, зачету и экзамену.

По основной дидактической цели названные виды самостоятельной работы можно подразделить на три группы: работы по приобретению новых знаний, работы по формированию умений и навыков, работы по применению знаний, умений и навыков. Указанные группы работ тесно связаны между

3

собой. Эта связь обусловлена тем, что одни и те же средства могут быть использованы для решения различных дидактических задач. Например, с

помощью лабораторно - практических работ достигается формирование умений и навыков, приобретение некоторых новых знаний, а также применение ранее полученных знаний.

Содержание самостоятельной работы на каждом этапе должно быть посильным для студентов.

Чтобы самостоятельная работа способствовала формированию инициативы и познавательных способностей учащихся, нужно предлагать такие задания, выполнение которых не допускало бы действий по готовым рецептам и шаблону. Только тогда будет достигнут нужный результат.

Методические указания призваны помочь студентам правильно организовать самостоятельную работу и рационально использовать свое время при овладении содержанием настоящей дисциплины, практическими умениями и навыками.

Самостоятельная работа направлена на освоение студентами следующих практических умений и знаний согласно требованиям рабочей программы учебной дисциплины:

– знать: современные тенденции развития технического прогресса;

методы и формы организации работы коллектива исполнителей, принципы принятия управленческих решений в условиях различных мнений; основы материаловедения и технологии конструкционных материалов,

электротехнических материалов в качестве компонентов электротехнического и электроэнергетического оборудования; схемы основного электроэнергетического и электротехнического оборудования (в

зависимости от профиля подготовки): аппараты автоматики и управления;

электронные, микропроцессорные и гибридные электрические аппараты;

элементной базы электрооборудования и установок их функциональное назначение и устройство применительно к объектам электроэнергетики и электротехники;

4

– уметь: адаптироваться к различным условиям профессиональной деятельности; применять и производить выбор электроэнергетического и электротехнического оборудования (в зависимости от профиля подготовки):

электрических станций и подстанций, электроэнергетических систем и сетей,

систем электроснабжения, элементов релейной защиты и автоматики,

электрических аппаратов, машин, электрического привода; рационально использовать сырьевые, энергетические и другие виды ресурсов на электроэнергетическом и электротехническом производствах;

– владеть опытом: приобретения необходимой информации с целью повышения квалификации и расширения профессионального кругозора;

убеждения членов коллектива и руководства в своей правоте при решении профессиональных задач; анализа режимов работы электроэнергетического и электротехнического оборудования и систем.

Методические указания по организации и проведению самостоятельной работы студентов могут быть использованы преподавателями на учебных занятиях по данной дисциплине, студентами при освоении дисциплины.

Методические указания руководства самостоятельной работой студентов:

Четко ставить задачу предстоящей самостоятельной работы.

Добиваться, чтобы студенты выполняли самостоятельную работу осознанно, то есть ясно представляли теоретические основы выполняемых действий.

Вовремя предупреждать студентов о типичных ошибках и возможных способах их избегания.

Оказывать студентам помощь, не вмешиваясь в их работу без необходимости.

При допущении студентами ошибок подводить их к осознанию и пониманию сути и причин ошибок, с тем чтобы студенты самостоятельно нашли способ их предупреждения и устранения.

5

Практиковать промежуточный контроль хода и результатов самостоятельной работы студентов.

Рационально распределять задания самостоятельной работы по сложности с учетом индивидуальных особенностей и способностей студентов.

Стимулировать и поощрять проявления творческого подхода студентов к выполнению заданий.

Умело сочетать индивидуальную и коллективную работу студентов.

При оценке хода и итогов самостоятельной работы студентов исходить из положительных моментов в их работе.

Постоянно практиковать в ходе самостоятельной работы обращение студентов к разным источникам информации.

Методические рекомендации для студентов при выполнении самостоятельной работы:

1.Внимательно прочитайте материал по конспекту, составленному на учебном занятии при изложении материала преподавателем.

2.Прочитайте тот же материал по учебнику, учебному пособию.

3.Постарайтесь разобраться с непонятным, в частности новыми терминами. Часто незнание терминологии мешает студентам воспринимать материал на теоретических и лабораторно - практических занятиях на должном уровне.

4.Составьте план прочитанного, то есть объедините главные мысли в единое целое.

5.Ответьте на контрольные вопросы для самопроверки, имеющиеся в учебнике или предложенные преподавателем.

6.Кратко перескажите содержание изученного материала «своими словами».

7.Заучите «рабочие определения» основных понятий, законов.

8.Освоив теоретический материал, приступайте к выполнению заданий, упражнений; решению задач, расчетов самостоятельной работы;

составлению графиков, таблиц.

6

1. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Введение Обзор теории электропривода, элементов и систем управления

электроприводами, программных средств и компьютерных технологий в электротехнике, электрических сетей и подстанций, основ электроснабжения и автоматики, электротехнических установок

Раздел 2. Теория электропривода Обобщенные функциональные схемы электроприводов.

Характеристики электромеханического преобразователя энергии и его математическое описание в двигательном и тормозном режимах.

Обобщенная электрическая машина. Электромеханические свойства двигателей постоянного тока, асинхронных, синхронных и шаговых двигателей. Нагрузка двигателей, характеристики рабочих механизмов.

Математические модели и структурные схемы электромеханических систем с различными видами двигателей.

Установившиеся режимы работы электроприводов. Частотный анализ.

Учет упругих звеньев и связей. Учет нелинейностей. Построение математических моделей, расчеты на ЭВМ.

Переходные процессы в электроприводах. Линейные и нелинейные системы, передаточные и переходные функции электропривода.

Формирование оптимальных переходных процессов электроприводов.

Математическое моделирование линейных и нелинейных систем автоматизированного электропривода на ЭВМ.

Характеристика систем электроприводов: управляемый преобразователь - двигатель постоянного тока; преобразователь частоты -

асинхронный двигатель; преобразователь частоты - синхронный двигатель;

системы с шаговыми двигателями. Следящие электроприводы.

Многодвигательные электромеханические системы.

Выбор мощности электродвигателя, типа и мощности преобразователя.

7

Основные этапы проектирования электропривода.

Раздел 3. Элементы и системы управления электроприводами Функции и структуры систем автоматического управления

электроприводами. Типовые схемы и системы, осуществляющие автоматический пуск, реверс и останов электродвигателей. Синтез систем с контактными и бесконтактными элементами.

Общие вопросы теории замкнутых систем автоматического управления электроприводом (САУ). Методы анализа и синтеза замкнутых линейных и нелинейных, непрерывных и дискретных САУ. Применение микропроцессорной техники в САУ.

Системы управления электроприводами постоянного и переменного тока. Типовые структуры систем управления асинхронными и синхронными двигателями. Особенности построения систем управления с тиристорными преобразователями. Системы управления машинами двойного питания.

Типовые узлы и типовые САУ, обеспечивающие постоянство заданных параметров. Следящие САУ непрерывного и дискретного действия.

Оптимальные и инвариантные САУ. Анализ и синтез следящих САУ с учетом стохастических воздействий.

Робототехнические комплексы и гибкие автоматизированные производства. Применение микропроцессоров и компьютерной техники для индивидуального и группового управления электроприводами технологических объектов. Адаптивные системы автоматического управления и принципы их построения.

Надежность и диагностика электроприводов.

Раздел 4. Основные положения электроснабжения промышленных предприятий

Классификация приемников и преобразователей электроэнергии.

Электрические нагрузки по отраслям промышленности. Методы расчета электрических нагрузок систем электроснабжения промышленных предприятий. Анализ графиков и характеристик нагрузок по основным

8

электропотребителям нефтегазовой промышленности. Нормативные материалы управления электропотреблением промышленных предприятий.

Тарифы на электроэнергию. Основы теории прогнозирования электропотребления. Компенсация реактивной мощности. Потери мощности,

методы экономии электроэнергии. Электробаланс промышленных предприятий.

Принципы расчета рабочих и аварийных режимов электрических сетей.

Выбор схем электроснабжения, перспективные схемы. Выбор напряжения в системах электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания в электроустановках до и свыше 1000 В. Проверка электрооборудования на термическую и динамическую устойчивость к токам короткого замыкания.

Расчет переходных процессов в системах электроснабжения с учетом электродвигательной нагрузки. Применение ЭВМ для расчета режимов систем электроснабжения, пакеты прикладных программ. Устойчивость электроприемников и узлов электрической нагрузки при возмущении в системах электроснабжения, методы расчета, анализа, управления.

Элементы устройств релейной защиты и автоматики.

Электромеханические элементы. Полупроводниковые и микропроцессорные элементы. Основные токовые защиты, принцип действия. Защиты от замыканий на землю. Защиты от потери питания. Устройства автоматики систем электроснабжения предприятий. Основные виды защит электродвигателей. Защита и автоматика для трансформаторов. Защиты для линий электропередачи.

Качество электрической энергии, показатели, нормативы. Влияние качества электроэнергии на производительность электроприводов,

энергоемкость и сроки службы электрооборудования. Электромагнитная совместимость приемников электрической энергии.

Технико-экономические расчеты при проектировании систем электроснабжения. Методы оптимизации при решении задач проектирования и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий.

9

Применение математических методов для выработки рациональных решений по управлению работой систем электроснабжения: интерполяция,

аппроксимация, прогнозирование, теория малых выборок.

Электротехнические установки и комплексы деревообрабатывающей отрасли. Электротехнические установки предприятий лесопромышленного комплекса. Электротехнические системы предприятий транспорта древесины. Электротехнические системы предприятий лесопромышленного комплекса.

Раздел 5. Теория надежности и диагностика электрооборудования в электроснабжении и преобразовании электрической энергии.

Электробезопасность: нормативная документация, методы обеспечения, оказание первой помощи.

2. Организация и учебно – методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Самостоятельная работа является наиболее продуктивной формой образовательной и познавательной деятельности студента в период обучения.

Для реализации творческих способностей и более глубокого освоения дисциплины предусмотрены следующие виды самостоятельной работы:

1)текущая и 2) творческая проблемно – ориентированная.

1)Текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений включает:

– работу с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуальному заданию;

– опережающую самостоятельную работу;

– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

– подготовку к лабораторным работам, к практическим занятиям;

– подготовку к контрольным работам, зачету и экзамену;

2)Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

10