2. Содержание дисциплины

2.1. Задачи инженерного проектирования ЭМП. Роль и место ЭМП в народном хозяйстве. Научно-технический прогресс и краткая история развития конструкций, технологии и методов проектирования трансформаторов и электрических машин. Технико-экономическая эффективность ЭМП. Вопросы экологии при проектировании электрических машин. Стадии проектирования новой машины.

Вопросы для самостоятельного изучения

2.1 Современные требования, предъявляемые к силовым трансформато­рам. Стандартизация в трансформаторостроении. Конструктивная схема в основные размеры силового трансформатора. Выбор и оценка исходных данных при проектировании трансформаторов. Основные положения обоб­щенного метода расчета силовых трансформаторов к основные допущения метода. Выбор конструктивных форм обмоток с учетом параметров транс­форматора. Изоляционные конструкции и выбор изоляционных расстояний. Конструктивная раскладка витков в обмотках различного типа. Расчет пара­метров короткого замыкания. Потери в обмотках и металлоконструкциях. Электромагнитные поля рассеяния в сялевшх трансформаторах я вх влия­ние на характеристики, надежность работы трансформатора. Расчет основ­ных и добавочных потерь, определение механических сил электродинамической устойчивости обмотки. Магнитвые системы трансформаторов. Влияние качества электротехнической стали на характеристики трансформатора. Расчет потерь и тока холостого хода. Тепловые поля теплопередачи в силовых трансформаторах, тепловой расчет и расчет охлаждения.

2.2. Общие вопросы проектирования электрических машин. Виды и классификация электрических машин. Конструктивные формы исполнения. Требования к характеристикам, связанным с интенсификацией производства, усложнением технологических процессов.

Стандартизация и нормализация в электромашиностроении.

Принцип построения серии. Постановка задачи на проектировании. Выбор базовой модели. Материалы, используемые в электромашиностроении. Требования к конструкционным, магнитным, проводниковым и конструкционным материалам. Методы расчета и конструирования. Обеспечение технологичности конструкции. Обеспечение безопасности при эксплуатации. Потери и нагрев электрических машин. Баланс мощностей при преобразовании энергии. Распределение потерь по объему активной части машины. Методы теплового расчета. Основы вентиляционного расчета.

Вопросы для самостоятельного изучения

Двигатели и их основные рабочие характеристики. Принцип построе­ния серии. Материалы, используемые в электромашиностроении. Требования к конструкционным, магнитным, проводниковым и изоляционным материалам. Методы расчета и конструирования. Обеспечение техвологичности конструкции. Обеспечение безопасности при эксплуатациии.

Потери и нагрев электрических машин. Баланс мощностей при преоб­разовании энергии. Распределение потерь по объему активной части маши­ны. Методы теплового расчета.

Основы вентиляционного расчета. Обмотки, магнитная цепь и параметры машин переменного тока.

Особенности схем обмоток для механизированной укладки. Размеры катушск обмотки и расчет активного сопротивления фаз. Потоки рассеяния и индуктивные сопротивления обмоток. Классификация потерь, расчет по­терь и КПД электрических машин.

2.3. Обмотки, магнитная цепь и параметры машин переменного тока.

Конструкция обмоток и прямоугольного и круглого провода и их изоляции в зависимости от мощности, исполнения и номинального напряжения машины. Однослойные и двухслойные обмотки. Общий принцип расчета магнитной цепи электрической машины. Особенности схем обмоток для механизированной укладки. Размеры катушек обмотки и расчет активного сопротивления фаз. Потоки рассеяния и индуктивные сопротивления обмоток.

2.4. Проектирование асинхронных двигателей Основные серии АД. Конструкции АД новых серий. Определение главных размеров. Выбор воздушного зазора. Особенности теплового и вентиляционного расчета.

Вопросы для самостоятельного изучения

Классификация потерь, расчет потерь и КПД электрических машин. Влияние соотношения электромагнитных нагрузок на характеристики АД. Выбор типа обмоток и расчет обмоточных данных и зубцовых зон статора и ротора. Особенности расчета параметров короткозамкнутых роторов. Расчет максимального момента и пусковых характеристик АД.

2.5. Проектирование синхронных машин. Общая характеристика синхронных машин, и основные типы конструкций. Главные размеры. Выбор воздушного зазора и его влияние на параметры СМ. Расчет обмоток возбуждения и их конструирование. Расчет обмоточных данных статора.

Проектирование машин постоянного тока. Специальные вопросы проектирования машин постоянного тока. Классификация ДНТ. Характеристики и конструкция современных машин постоянного тока. Особенности проектирования серии электрических машин Рациональное построение серии. Технологичность конструкции как один из критериев при расчете серии

Вопросы для самостоятельного изучения

Явнополюсные СМ общего назначения. Особенности расчета магнитной цепи СМ. Рабочие характеристики СМ. Нетрадиционные синхронные генераторы: гидрогенераторы малых ГЭС, ветрогенераторов, бесплотинных гидроэлектростанций.

Конструкция якорей, якорных обмоток, щеточно-коллекторного узла. Особенности электромагнитного расчета МПТ. Выбор главных размеров. Особенности расчета магнитной цепи. Расчет МДС обмотки возбуждения. Расчет коллектора и щеток. Компенсационная обмотка. Расчет и конструирование дополнительных полюсов и расчет коммутации. Потери и КПД. Рабочие характеристики.

Особенности расчета двигателей с возбуждением от постоянных магнитов. Конструктивные особенности тяговых двигателей, крановых двигателей и двигателей большой мощности.. Выбор постоянных и варьируемых исходных данных при расчете серии.

2.6. Введение в общие вопросы проектирования электрических машин малой мощности. Особенности проектирования отдельных типов электрических машин малой мощности.

Вопросы для самостоятельного изучения

Использование машин малой мощности (м.м.м.) в работах, приборных системах, товарах народного потребления и др. и требования со стороны этих систем, отражающиеся в конструкции м.м.м. Особенности конструкции м.м.м. с учетом технологических ограничений. Особенности теплового расчета м.м.м.

2.7. САПР как объект проектирования. Состав и структура САПР. Виды обеспечения и классификация САПР. САПР в компьютерно-интегрированном производстве. Основные понятия автоматизированного проектирования ЭМП. Формализованная постановка задач проектирования ЭМП. Задачи анализа и синтеза. Иерархия задач проектирования.

Вопросы для самостоятельного изучения

Системный подход к проектированию ЭМП. Интерационный характер проектирования. Формализуемые и неформализуемые задачи проектирования. Экономическая и техническая эффективность автоматизированного проектирования.Многоуровневая математическая модель ЭМП. Классификация моделей. Теоретические математические модели электрических машин, их структура. Экспериментальные математические модели. Использование методов планирования эксперимента для задач электромаханики. Методы системного анализа. Дерево целей. Статическое моделирование характеристик электрических машин.

2.8. Методы выбора и оптимизация проектных решений. Задачи структурной оптимизации ЭМП. Постановка задачи математического программирования на примере АД. Независимые переменные, ограничители, критерии оптимальности, функции предпочтения. Обоснование выбора независимых переменных в зависимости от целей проектирования на примере АД.

Вопросы для самостоятельного изучения

Топологическая интерпритация задач оптимизации. Однокритериальная оптимизация. Методы поиска оптимума. Локальный и глобальный оптимум. Многокритериальная оптимизация ЭМП. Аддативные функции полезности метода уступок и другие средства нахождеения компромиссов. Понятие эффективных решений (область Парето). Оптимизационные исследования. Подсистема оптимизации активной части и проверочных расчетов в САПР АД. Постановка задачи оптимального проектирования трансформаторов. Выбор переменных величин, ограничивающих технические условия технико-экономических критериев оптимизации. Автоматизированное проектирование силовых трансформаторов методом рационализированного проектирования.

2.9. Программное и информационное обеспечение САПР. Общие и специальные программы обеспечения. Языки проектирования САПР (УТОПИСТ, таблиц решений). Подсистема автоматизированного конструкторского проектирования. Интерактивные графические системы.

Вопросы для самостоятельного изучения

Модульность программирования в САПР. Требования к составлению и документированию программного модуля. Структурное проектирование программ. Примеры построения специального программного обеспечения САПР ЭМП. Пакеты прикладных программ. Понятие базы данных, системы управления базами данных. Иерархические, сетевые и реляционные модели данных. Банки данных в САПР ЭМП. Системы машинного проектирования (САD) и системы изготовления деталей (САМ). Языки представления графическй информации. Языки описания детали. Примеры алгоритмов построения деталей ЭМП.

2.10. Заключение. Нормативно-технические документы по разработке и развитию САПР. Общие сведения. Стадии создания и развития САПР. Состояние и перспективы развития САПР ЭМУ Вопросы охраны труда и безопасности жизнедеятельности при работе на вычислительных комплекса.

САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Основные положения оптимального проектирования трансформаторов. Современные требования, предъявляемые к силовым трансформаторам. Стандартизация в трансформаторостроении. Конструктивная схема и основные размеры силового трансформатора. Выбор и оценка исходных данных при проектировании трансформаторов. Основные положения обобщенного метода расчета силовых трансформаторов и основные допущения метода.

Расчет и проектирование конструктивных элементов и технических характеристик силового трансформатора. Выбор конструктивных форм обмоток с учетом параметров трансформатора. Изоляционные конструкции и выбор изоляционных расстояний. Конструктивная раскладка витков в обмотках различного типа. Расчет параметров короткого замыкания. Потери в обмотках и металлоконструкциях. Электромагнитные поля рассеяния в силовых трансформаторах и их влияние на характеристики, надежность работы трансформатора.

Расчет основных и добавочных потерь, определение механических сил, электродинамической устойчивости обмотки. Магнитные системы трансформаторов. Влияние качества электротехнической стали на характеристики трансформатора. Расчет потерь и тока холостого хода. Тепловые поля теплопередачи в силовых трансформаторах, тепловой расчет и расчет охлаждения.