29

Міністерство освіти і науки України

Запорізький національний технічний університет

Кафедра «Електричні апарати»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до самостійної роботи

та курсового проектування

з дисципліни

«ЕЛЕКТРИЧНІ АПАРАТИ»

для студентів спеціальності 6.092204 –

”Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв”

усіх форм навчання

2009

Методичні вказівки до самостійної роботи та курсового проектування з дисципліни «Електричні апарати» для студентів спеціальності 6.092204 – ”Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв” усіх форм навчання/ Укл. В.М. Корабльов, Л.С. Скрупська – Запоріжжя: ЗНТУ, 2009. – 29 с.

Укладачі: В.М. Корабльов, доцент, к.т.н.

Л.С. Скрупська, асистент

Рецензент: О.В. Близняков, доцент, к.т.н.

Відповідальний

за випуск: О.М. Рассальский, професор, к.т.н.

Розглянуто та ухвалено

на засіданні кафедри

«Електричні апарати»

21.01.2009 р.,

Протокол №5

ЗМІСТ

В С Т У П...........................................................................................4

1.ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ.....................9

2.Склад, обсяг і терміни виконання змістових модулів курсовИХ робІТ................................................................10

2.1 Мета………………………………………………………...….10

2.2 Завдання на курсову роботу……………………………….....10

2.3 Зміст роботи……………………………………………….......10

2.4 Захист курсової роботи (презентація)……………………….11

3.ПЕРЕЛІК МОЖЛИВИХ ТЕМ КУРСОВИХ РОБІТ..................14

4.МЕТОДИЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ......................................................14

5.МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РОЗРОБКИ КУРСОВИХ РОБІТ.........................................................19

6.НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ.............24

Додаток А Титульний лист пояснювальної записки курсової роботи (СТП 15-96)..........................................27

Додаток Б Форма завдання на курсовий проект (роботу).........................................................................28

В С Т У П

Електричні апарати (ЕА) - це електротехнічні пристрої, що застосовуються при використанні електричної енергії, починаючи від її виробництва, передачі, розподілу й закінчуючи споживанням.

Електричні апарати (ЕА) - це електротехнічні пристрої для керування потоками енергії й інформації. При цьому мова може йти про потоки енергії різного виду: електричної, механічної, теплової й ін. Наприклад, потоком механічної енергії від двигуна до технологічної машини може управляти електромагнітна муфта. Потоками теплової енергії можна управляти за допомогою електромагнітних клапанів і заслінок. Прикладом використання ЕА для керування інформацією є застосування реле в телефонії.

Однак найбільше поширення одержали ЕА для керування потоками електричної енергії для зміни режимів роботи, регулювання параметрів, контролю й захисту електротехнічних систем й їхніх складових частин. Як правило, функції таких ЕА здійснюються за допомогою комутації (включення й відключення) електричних ланцюгів з різною частотою, починаючи від відносно рідких, нерегулярних значень до періодичних високочастотних, наприклад, в імпульсних регуляторах напруги.

Електричні апарати як низької, так і високої напруги звичайно є конструктивно закінченими технічними пристроями, що реалізують певні функції й розраховані на різні умови експлуатації.

В основі більшості електромеханічних ЕА лежить контактна система (виконавчий орган) з різними типами приводів - ручним, електромагнітним, механічним й ін. Процеси, що протікають в ЕА, визначаються різноманітними фізичними явищами, які вивчаються в електродинаміці, механіці, термодинаміці й інших фундаментальних науках.

Функціонування електричних апаратів залежить від забезпечення працездатності їх основних частин – виконавчого органу (електричних контактів для електромеханічних ЕА), приводу та передаточного механізму.

Потреби суспільства в якісному енергозабезпеченні та конкуренція серед виробників електротехнічних пристроїв складають основу для розробки нових та удосконалювання існуючих конструкцій багатьох видів ЕА.

У сучасних умовах, коли швидко зростає складність виробів та технічних систем, а час їх створення і строк служби невблаганно знижуються, коли треба забезпечити їх конкурентоспроможність на світовому ринку, вимоги до інженерної продукції та до процесу її створення невпинно зростають Забезпечити отримання ефективного результату можливо тільки при умові ретельної підготовки до діяльності, тобто розробки плану дій (з одного боку) та чіткого виконання його у процесі діяльності (з іншого).

Опанування матеріалів з ЕА як базової дисципліни з фаху має два напрями:

- студенту засвоює фундаментальні теоретичні основи різноманітних фізичних явищ, що відбуваються в електричних апаратах і на яких засновано їх функціонування;

- студенту вчиться використовувати знання у практичній діяльності, зокрема при проектуванні, експлуатації тощо.

Найкращим чином поєднати та вирішити ці проблеми можна через мотивовану самостійну діяльність студента, а саме – через проектування електричного апарата (або його окремих частин) – навчання в процесі проектування.

Вирішуючи проблему створення електротехнічного пристрою розробник буде звертатися не тільки до теорії електричних апаратів, а і до механіки, фізики, математики, електротехніки, інженерного креслення і до технології (мало придумати пристрій, треба зуміти його збудувати). І не буде виникати питання: а навіщо потрібна та чи інша дисципліна? Вони будуть потрібні для розв’язування проблеми.

Для успішного розв’язування проблеми (задачі) не достатньо знань і вмінь по окремим дисциплінам, навіть якщо вони будуть самими різноманітними. Більш того у цьому випадку виникає ряд питань. Які знання використовувати? Коли їх застосувати? Чи буде відповідати рівень застосованих знань рівню одержаних результатів? Як одержати максимальний результат при мінімальних витратах часу, коштів, інших ресурсів? Чи можливо взагалі одержати необхідний результат і що взагалі ми хочемо одержати?

Відповісти позитивно на всі ці питання можна тільки за допомогою обґрунтованої цілеспрямованої послідовності (алгоритму) дій з розв’язування проблеми (задачі) тобто технології проектування.

В курсовому проекті (роботі) студенту пропонується розробити електричний апарат або його частину. Тематика, зміст і обсяг проекту сформульовані відповідно теоретичній спрямованості дисципліни.

Для виконання роботи в самостійному режимі студенту рекомендується дороговказ послідовності розробки у вигляді методичних вказівок, літератури з теорії й проектування електричних апаратів, реальних «живих» зразків апаратів та інших інформаційних матеріалів.

У результаті виконання проекту чи роботи, тобто розробки апарату, студент повинен знати, а також вміти захистити наступне:

– фізичні процеси, що відбуваються в спроектованому електричному апараті, їх вибір і обґрунтування, методи їх аналізу;

– вибір конструктивних рішень, принципів роботи, матеріалів основних елементів електричних апаратів;

– аналітичне обґрунтування параметрів об’єкту проектування, розробка алгоритму розрахунків, зміст розрахунків та отримані результати.

За результатами теоретичного і практичного опанування дисципліни студент повинен:

- знати:

1) фізичні процеси, що відбуваються в електричних апаратах та методи їх аналізу;

2) принципи роботи основних елементів електричних апаратів та співвідношення для їх розрахунків;

3) принципи роботи основних груп електричних апаратів, які використовуються в системах електромеханічного обладнання енергоємних виробництв, електропостачання промислових підприємств при автоматизації виробничих процесів та електропривода;

4) основні напрями застосування електричних апаратів, їх вибору та експлуатації;

- вміти:

1) здійснювати аналіз фізичних процесів, що відбуваються в електричних апаратах;

2) здійснювати дослідження та розрахунки основних елементів електричних апаратів;

3) здійснювати грамотний і обґрунтований вибір електричних апаратів для електричних систем та їх експлуатацію;

4) здійснювати настроювання електричних апаратів, встановлення та регулювання їх установок;

- набути навички інженерної діяльності, а саме:

1)розпізнавати, аналізувати і описувати конкретні апарати на функціональному, конструктивному та структурному рівнях, визначати принцип дії, перелік вимог та критеріїв оцінки;

2) формулювати послідовність дій своєї діяльності, націлену на отримання кінцевого результату з урахуванням обмежень у часі, інформації, рівні особистої кваліфікації та інших ресурсах;

3) складати моделі об'єкту дослідження (фізичні, аналітичні, графічні тощо) і працювати з ними;

4) формулювати, оцінювати та захищати отримані результати,тобто мати впевненість і особисту точку зору;

5) складати звіти за результатами роботи;

6) вміти ефективно працювати з людьми, задавати питання та спілкуватися;

7) бути об'єктивним, мати почуття відповідальності, творчого незадоволення та відсутності обмеженості поглядів.

Враховуючи те, що електричні апарати є досить масовою продукцією електротехнічної промисловості, а також досить жорстку конкуренцію на світовому і внутрішньому ринках електротехнічного обладнання, гостро стоїть питання про постійне підвищення його технічного рівня і техніко-економічних показників електромагнітних систем як ключових елементів більшості електричних апаратів: це, по-перше, зниження масогабаритних показників, енергії, що споживається, підвищення швидкодії, зниження технологічних витрат на виробництво та ін.

Отже, в процесі вивчення дисципліни по відношенню до електричних апаратів ставиться задача, в першу чергу, якісного вивчення фізичних явищ, що відбуваються в їх частинах взагалі, а в курсовій роботі, зокрема, отримання первісних навичок їх проектування і розрахунку, тобто навчитися розрахунковим шляхом визначати основні параметри магнітних кіл, струмопроводів, контактів тощо і апаратів в цілому. Це, в свою чергу, повинно сприяти більш досконалому засвоєнню матеріалів спеціальних дисциплін, курсового та дипломного проектування.

Успішне виконання курсових робіт (цілеспрямоване отримання необхідного кінцевого результату) базується на принципах і методологічних підходах системного проектування (проектування це підготовка дії до того як вона відбудеться), а саме:

- від майбутньої ідеальної потреби до доступної реалізації – базовий методологічний підхід, що забезпечує успішну проектну діяльність;

- розробка задачі йде від загального до часткового, а не навпаки;

- фахівцю треба братися за розв'язання часткових задач тільки після опрацювання загальних;

- при розробці часткових задач необхідно враховувати технічні рішення (ТР), що були розроблені і прийняті раніше;

- нові технічні pішення з'являються в pезультаті твоpчого пpоцесу, що носить ітеpаційний хаpактеp послідовних наближень до мети;

- одержання pаціонального технічного pішення досягається pозpобкою максимального числа ваpіантів і їхнім поглибленим аналізом;

- пpи пpийнятті pішення вимоги оптимального функціонування технічного об’єкту (ТО) мають перевагу над іншими, напpиклад, економічними;

- граничні констpуктивні паpаметpи технічних засобів диктуються лише фізико-технічними, а не економічними фактоpами, тому пpи пpоектуванні необхідно виконувати інженеpні розрахунки;

- констpуювання виробів виконується з урахуванням можливості й працемісткості їхнього виготовлення;

- економічна оцінка констpукції завжди є важливим стимулом одержання pаціональних pішень, але може бути зроблена не pаніше, чим з'являться ваpіанти, що відповідають вимогам функціонування виробу й технічно здійсненні;

- пpи пpоектуванні необхідно максимально використати відомі технічні pішення, що пpедставляють собою узагальнення гpомадного досвіду попередніх поколінь інженеpів;

- для оцінки рішень, що приймаються, фахівець повинен ураховувати весь комплекс кpитеpіїв, що входять до таких показників якості технічних засобів, як функціонування, надійність, технологічність, стандаpтизація і уніфікація, а також еpгономічні, естетичні, екологічні, ліквідаційні й економічні показники;

- патентно-пpавові показники - необхідні кpитеpії оцінки конкурентноздатних технічних рішень;

- пpи пpоектуванні нових технічних засобів необхідно замислюватися про їхню безболісну ліквідацію після закінчення терміну служби.

1. Загальні вказівки до курсової роботи

На курсову роботу студент отримує індивідуальне завдання, яке видається керівником курсової роботи. Завдання оформлюється на спеціальному бланку, що затверджений навчальним відділом університету, і підписується керівником. Тема курсової роботи (дивись розділ 3) може бути типовою, наприклад "Реле постійного струму" або "Контактор змінного струму" або нетиповою за індивідуальною взаємною угодою студента та керівника. Основні методичні матеріали для типових розрахунків апаратів і їх частин, що пропонуються в курсових роботах, наведені у [7].

Пояснювальна записка повинна бути оформлена відповідно до вимог СТП 15-96 і містити у собі такі структурні елементи:

1. Титульний лист – додаток А.

2. Завдання на курсову роботу, оформлене на спеціальному бланку – додаток Б.

3. Реферат.

4. Зміст пояснювальної записки.

5. Текст пояснювальної записки.

6. Висновки за результатами роботи.

7.Перелік посилань (список літератури, що використовувалася).

8. Додатки.

Текст пояснювальної записки повинен містити всі необхідні схеми, рисунки, ескізи, формули з розкриттям значень величин, що входять до них, пояснення до розрахунків, а також висновки по отриманих результатах. Одноманітні розрахунки повторювати не рекомендується, а їх результати краще оформлювати у вигляді таблиць. Обсяг пояснювальної записки як правило не повинен перевищувати 30-35 сторінок рукописного тексту.

2. Склад, обсяг і терміни виконання змістових модулів курсовИх робІт

За навчальним планом з дисципліни «Електричні апарати» у 5 семестрі передбачається виконати одну курсову роботу.

2.1 Мета

Розробити необхідні інноваційні технічні рішення і визначити кількісні технічні та конструктивні показники заданого електричного апарата в цілому та його основних елементів, використовуючи за основу фактичні знання та розрахункові (аналітичні) моделі дисципліни.

2.2 Завдання на курсову роботу

Теми курсових робіт пов‘язані з розробкою елементів апаратів (складні струмопроводи, електромагнітні і дугогасильні пристрої тощо ) та апаратів в цілому (реле, перемикачі, датчики, високовольтні вимикачі, роз’єднувачі та інше).

У завданні на проектування як правило пропонується удосконалити існуючий конкретний тип апарата низької або високої напруги або розробити новий без зміни його основних функціональних та експлуатаційних показників, тобто для заміни існуючого. Студенту видається завдання на розробку електричного апарата з визначенням складу, обсягу і термінів виконання курсової роботи на протязі семестру.

2.3 Зміст роботи

Орієнтовний розподіл змісту роботи наступний:

- розробка виконавчої частини апарату. Це обов’язково струмопроводи і електричні контакти і, при потребі, дугогасильні котушки, дугогасильні пристрої тощо;

- розробка приводу апарату. Звичайно це електромагнітний пристрій;

- розробка конструкції апарату в цілому і його показників прогресивного розвитку (техніко-економічні показники).

Курсова робота передбачає:

- розпізнання і аналіз базового апарата – сфери використання, призначення, принципу дії, конструкції і функцій апарата в цілому та його основних частин;

- визначення частин, що підлягають аналізу та розробці. Їх розподіл за окремими розділами роботи звичайно співпадає з тематикою відповідних змістових модулів;

- опис компоновки конструкції апарата і вибір конструктивної схеми та конструктивних форм частин, що підлягають розробці;

- попередній вибір та розрахунок конструктивних і функціональних параметрів. Розробка ескізів частин апарату, що розробляються;

- уточнений розрахунок запропонованих конструкцій з обґрунтуванням прийнятих параметрів і розмірів;

- розробка загального виду струмопровідного контуру, електромагнітного пристрою і інших частин, що розроблялися;

- розробка загального виду апарата в цілому та короткий опис його конструктивних, технічних та інших особливостей, елементів новизни;

- формулювання висновків, у яких наводять оцінку одержаних результатів з розробки апарата в цілому та його частин (негативних також) з урахуванням вирішення поставленої задачі; можливі галузі використання результатів роботи; народногосподарську, наукову, соціальну значущість роботи та напрями подальшого удосконалення.

Склад, обсяг і терміни виконання змістових модулів курсової роботи наведені у табл. 1.1