Электронное учебно-методическое пособие по учебной дисциплине Силовая преобразовательная техника для специальности 2-53 01 05 Автоматизированные электроприводы

Количество часов

Раздел, тема

В том числе

Всего

на

на

лабораторные

практические

работы

занятия

Введение

2

Раздел 1. Преобразовательная техника

8

1.1. Назначение и область применения

силового преобразователя

2

1.2. Основные элементы силового преоб-

разователя и их характеристики

4

1.3. Обобщенная структура преобразова-

теля

2

8

4

Раздел 2. Выпрямители

38

2.1. Однофазные выпрямители

10

4

2.2. Трехфазные выпрямители

6

4

2

2.3. Расчет и выбор силовых элементов

выпрямителя

4

2

2.4. Системы управления выпрямителей

8

2.5. Реверс двигателя при питании от вы-

прямителя

2

2.6. Энергетические характеристики

выпрямителя

2

2.7. Способы улучшения энергетических

характеристик, подавление помех, филь-

5

тры

Обязательная контрольная работа № 1

1

2

Раздел 3. Инверторы, ведомые сетью

4

Раздел 4. Широтно-импульсные преоб-

4

разователи (ШИП)

16

4.1. Тиристорные ШИП

6

4

4.2. Транзисторные ШИП

9

Обязательная контрольная работа № 2

1

Раздел 5. Преобразователи частоты и

8

напряжения

16

5.1. Полупроводниковый

преобразователь

2

напряжения

5.2. Двухзвенные преобразователи часто-

8

ты

12

5.3. Непосредственный преобразователь

частоты

2

Раздел 6. Направление развития преоб-

6

разовательной техники

6.1. Современные силовые полупровод-

никовые приборы

2

6.2. Развитие элементной базы управля-

ющих устройств преобразователей

2

6.3. Промышленные преобразователи

2

Курсовое проектирование

30

Ит о г о

120

22

4

Цель изучения темы

Содержание темы

Результат

Введение

Познакомить с целями, зада-

Цели, задачи и предмет учебной дисциплины, ее значение для

Высказывает общие суждения

чами и предметом учебной дис-

подготовки высококвалифицированных специалистов, связь с

о целях, задачах, предмете

циплины, ее значением, струк-

другими учебными дисциплинами учебного плана. Роль

учебной

дисциплины,

турой.

преобразовательной техники в современном производстве и

состоянии

преобразовательной

Сформировать представление

перспективы развития

техники

в

современном

о роли преобразовательной тех-

производстве и перспективах ее

ники в современном производ-

развития.

стве и перспективах ее развития.

Раздел 1. Преобразовательная техника

Тема 1.1 Назначение и область применения силового преобразователя

Сформировать знания о сило-

Виды и способы преобразования электрической энергии.

Описывает виды и способы

вых

преобразователях,

их

Область применения и назначение силовых преобразователей.

преобразования электрической

классификации и назначении.

энергии, назначение и область

применения

силовых

преобразователей.

Тема 1.2 Основные элементы силового преобразователя и их характеристики

Сформировать знания о сило-

Основные полупроводниковые приборы (диод,

Описывает основные элементы

вых полупроводниковых прибо-

транзистор, тиристор), принцип действия, основные

силовых преобразователей.

рах,

их

классификации,

параметры, используемые при выборе полупроводниковых

Характеризует классификацию

принципе действия.

приборов.

основных полупроводниковых

приборов.

Излагает принцип действия си-

ловых приборов, основные

параметры, используемые при

выборе полупроводниковых

приборов.

Цель изучения темы

Содержание темы

Результат

Тема 1.3. Обобщенная структура преобразователя

Сформировать знания об обоб-

Обобщенная структура преобразователей: выпрямителей,

Объясняет обобщенную струк-

щенной структуре преобразова-

инверторов, преобразователей частоты.

туру преобразователей.

телей, о назначении отдельных

Назначение, функции и принцип действия отдельных узлов

Описывает назначение отдель-

узлов преобразователей.

преобразователя.

ных узлов преобразователей.

Раздел 2. Выпрямители

Тема 2.1. Однофазные выпрямители

Сформировать знания о прин-

Классификация выпрямителей. Однофазный

Излагает принцип действия од-

ципе действия однофазных

однополупериодный выпрямитель. Однофазный управляемый

нофазных

выпрямителей

выпрямителей.

выпрямитель с нулевой точкой. Однофазный мостовой

различных типов.

симметрично управляемый выпрямитель. Схема замещения.

Режим непрерывного тока. Режим прерывистого тока. Режим

гранично-непрерывного тока. Однофазный мостовой

несимметрично управляемый выпрямитель. Схема,

временные диаграммы, основные зависимости, принцип

действия однофазного мостового несимметричного

управляемого выпрямителя. Однофазный мостовой

умножитель напряжения. Схема, временные диаграммы

однофазного мостового выпрямителя с регулированием

напряжения на стороне переменного тока.

Лабораторная работа №1

Сформировать умение анали-

Исследование однофазного двухполупериодного

Анализирует принцип дей-

зировать принцип действия од-

неуправляемого выпрямителя с отводом от средней точки

ствия однофазного двухполупе-

нофазного двухполупериодного

трансформатора.

риодного выпрямителя с

выпрямителя с отводом от сред-

отводом от средней точки

ней точки трансформатора

трансформатора.

Цель изучения темы

Содержание темы

Результат

Лабораторная работа №2

Сформировать умение анали-

Исследование однофазного мостового несимметричного

Анализирует принцип действия

зировать принцип действия од-

управляемого выпрямителя.

однофазного мостового несим-

нофазного мостового несиммет-

метричного

управляемого

ричного

управляемого

выпрямителя.

выпрямителя.

Тема 2.2. Трехфазные выпрямители

Сформировать знания о прин-

Трехфазный управляемый выпрямитель. Схема, временные

Излагает принцип действия

ципе действия трехфазных вы-

диаграммы, принцип действия, основные зависимости.

трехфазных выпрямителей

прямителей различных типов,

Трехфазный мостовой выпрямитель. Схема, временные

различных типов.

типовых узлов, порядке расчета

диаграммы. Принцип действия трехфазной мостовой схемы,

Объясняет принцип действия

внешних характеристик

основные зависимости. Внешняя характеристика

типовых узлов, порядок расчета

выпрямителя, расчет и постороение.

внешних характеристик

Лабораторная работа №3

Сформировать умение анали-

Исследование трехфазного выпрямителя с нулевой точкой.

Анализирует принцип действия

зировать принцип действия

трехфазного выпрямителя с

трехфазного выпрямителя с

нулевой точкой, производит

нулевой точкой.

испытания.

Лабораторная работа №4

Сформировать умение анали-

Исследование трехфазного мостового выпрямителя.

Анализирует принцип действия

зировать принцип действия

трехфазного мостового

трехфазного мостового

выпрямителя, производит

выпрямителя

испытания.

Цель изучения темы

Содержание темы

Результат

Тема 2.3 Расчет и выбор силовых элементов выпрямителя

Сформировать знания о по-

Расчет, выбор и проверка силовых полупроводниковых

Излагает порядок расчета, вы-

рядке расчета, выбора и провер-

приборов (СПП). Расчет и выбор силового

бора и проверки силовых полу-

ки силовых полупроводниковых

трансформатора. Расчет и выбор элементов защиты

проводниковых приборов.

приборов и элементов защиты.

СПП от аварийных токов и перенапряжения.

Объясняет принцип действия

элементов защиты.

Практические занятия №1

Сформировать умения выпол-

Расчет и выбор силовых элементов выпрямителей.

Рассчитывает и производит вы-

нять расчет и производить вы-

бор силовых элементов

бор силовых элементов выпря-

выпрямителей (диодов и

мителей (диодов и тиристоров).

тиристоров).

Тема 2.4 Системы управления выпрямителей

Сформировать знания о функ-

ема 2 . 4 . Системы управления выпрямителей

Излагает функции, принцип

циях, классификации и порядке

Сформировать знания о функциях, классификации и порядке

действия СИФУ.

проектирования СИФУ.

проектирования СИФУ. Функции системы импульсно-

фазового управления (СИФУ). Требования к СИФУ.

Классификация СИФУ. Структурная схема СИФУ. Принцип

действия СИФУ. Типовые блоки СИФУ. Проектирование

СИФУ.

Практические занятия №2

Сформировать умения выпол-

Расчет плановых блоков системы импульсно-фазового

Рассчитывает плановые блоки

нять расчет плановых блоков

управления и выбор их элементов.

системы импульсно-фазового

системы

импульсно-фазового

управления и производит

управления

и

выбор

их

выборих элементов.

элементов.

Цель изучения темы

Содержание темы

Результат

Тема 2.5 Реверс двигателя при питании от выпрямителя

Сформировать знания о

Реверс при помощи контакторов в цепях возбуждения и

Излагает правила построения

структуре реверсивных выпря-

якоря, область применения. Реверсивные выпрямители,

релейно-контакторных схем

мителей, используемых для пи-

согласованное и раздельное управление вентильными

управления реверсом и порядок

тания двигателей

постоянного

группами.

расета аппаратов управления.

тока.

Объясняет принцип действия

типовых

узлов реверсивных

выпрямителей.

Тема 2.6. Энергетические характеристики выпрямителя

Сформировать знания об энер-

Сформировать знания об энергетических характеристиках.

Объясняет смысл

гетических характеристиках

Энергетические характеристики выпрямителя: коэффициент

энергетической характеристики

мощности, активная мощность, полная мощность, мощность

выпрямителя.

искажения, потери мощности на тиристоре, вспомогательные

потери мощности, потери мощности на трансформаторе,

реактивная мощность, коэффициент полезного действия

(КПД) выпрямителя, коэффициент гармоник тока,

коэффициент сдвига тока, энергетический кпд.

Тема 2.7 Способы улучшения энергетических характеристик, подавление помех, фильтры

Познакомить со способами

Способы улучшения энергетических характеристик.

Излагает правила расчета,

улучшения энергетических

Классификация фильтров, их расчет и выбор.

выбора фильтров, объясняет их

характеристик.

Принцип действия и схемы фильтров.

принцип действия.

Сформировать

знания

о

фильтрах.

Раздел 3. Инверторы ведомые сетью

Сформировать знания о струк-

Схема, временные диаграммы и принцип действия

Описывает принципы управле-

туре, принципах управления и

однофазного инвертора со средней точкой,

ния инвертора, ведомого сетью,

области применения инвертора,

трехфазного мостового инвертора, ведомого сетью.

объясняет

работу

схемы

ведомого сетью.

Функциональная схема системы управления. Область

управления.

применения.

Цель изучения темы

Содержание темы

Результат

Лабораторная работа №5

Сформировать умение

Исследование работы трехфазного инвертора, ведомого

Анализирует принцип действия

анализировать принцип

сетью.

трехфазного инвертора,

действия трехфазного

ведомого сетью, производит

инвертора, ведомого сетью.

испытания.

Раздел 4. Широтно-импульсные преобразователи (ШИП)

Тема 4.1. Тиристорные ШИП

Сформировать знания об

Классификация ШИП. ШИП с одноступенчатой

Характеризует классификацию,

устройстве, области применения

коммутацией. ШИП с одноступенчатой коммутацией и

назначение и устройство ШИП.

и

принципе

действия

насыщающим дросселем, схема, основные соотношения.

Объясняет принцип действия

тиристорных ШИП.

ШИП с последовательной двухступенчатой коммутацией,

схем

коммутации,

схема, основные соотношения.

применяемых в

тиристорных

ШИП с комбинированной коммутацией. ШИП с

ШИП.

коммутирующим трансформатором.

ШИП с последовательной двухступенчатой параллельной

коммутацией. Реверсивный тиристорный ШИП с

симметричным законом управления.

Реверсивный тиристорный ШИП с несимметричным законом

управления.

Тема 4.2. Транзисторные ШИП

Сформировать знания о

ШИП на активно-индуктивную нагрузку. ШИП

Излагает принцип действия

структуре и принципе действия

на активно-индуктивную нагрузку и противо-ЭДС.

транзисторного ШИП.

транзисторного ШИП.

ШИП с последовательным ключом и параллельной

Объясняет принцип действия

индуктивностью. ШИП с параллельным ключом и

схем коммутации,

последовательной индуктивностью. Реверсивный

применяемых в

транзисторный ШИП с симметричным законом

транзисторных ШИП.

управления.

Реверсивный

транзисторный

ШИП

с

несимметричным законом упраления.

Цель изучения темы

Содержание темы

Результат

Лабораторная работа №6

Сформировать умения анализи-

Исследование мостового ШИП с симметричным

Анализирует принцип действия

ровать принцип действия мосто-

законом управления.

мостового ШИП с

вого ШИП с симметричным

симметричным законом

законом управления.

управления, производит

испытания.

Лабораторная работа №7

Сформировать умения

Исследование мостового ШИП с несимметричным законом

Анализирует принцип действия

анализировать принцип

управления.

мостового ШИП с

действия мостового ШИП с

несимметричным законом

несимметричным законом

управления, производит

управления.

испытания.

Раздел 5. Преобразователи частоты и напряжения

Тема 5.1. Полупроводниковый преобразователя напряжения

Сформировать знания о

Схема, временные диаграммы и принцип действия

Объясняет принцип управле-

структуре, принципе

тиристорного регулятора напряжения (ТРН). Область

ния ТРН, описывает работу

управления и области

применения ТРН.

схемы управления.

применения тиристорного

регулятора напряжения.

Тема 5.2. Двухзвенные преобразователи частоты

Сформировать знания об ав-

Классификация автономных инверторов. Однофазный

Характеризует классификацию

тономных инверторах, их клас-

параллельный автономный инвертор тока (АИТ).

и излагает принцип действия

сификации, принципе действия

Однофазный последовательный АИТ. Трехфазный мостовой

автономных инверторов.

АИТ. Однофазный параллельный автономный инвертор

напряжения (АИН). Однофазный последовательный АИН.

АИН на тиристорах. Однофазный мостовой АИН.

Трехфазный АИН с широтно-импульсным регулированием.

Последовательный резонансный автономный инвертор

(РАИ). Параллельный РАИ. Многоячейковый РАИ.