РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ОП. 12 Электрические машины и средства автоматизации по специальности СПО 35.02.08 Электрификация и автоматизация сельского хозяйства
рабочая программа

Рассмотрено

на заседании

педагогического  совета  

протокол  № ___  от ______20___г.

Утверждено

приказом  директора  

№___   от ______20___ г.

стр.

1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4

2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

5

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

15

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

17

Вид учебной работы

Количество

часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

213

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

142

в том числе:

лабораторные работы

56

практические занятия

24

контрольные работы

-

Самостоятельная работа студента (всего)

71

в том числе:

индивидуальное проектное задание

-

внеаудиторная самостоятельная работа

71

Итоговая аттестация: IV семестр – экзамен

Наименование разделов и тем

Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся

Объем часов

Уровень освоения

1

2

3

4

Введение

  Содержание учебного материала:

Дисциплина «Электрические машины и средства автоматизации», её задачи, содержание и связь с другими дисциплинами учебного плана.

Основные законы теоретических основ электротехники, применяемые при изучение электрических машин и аппаратов. Классификация электрических машин и аппаратов.

Роль дисциплины в подготовке специалистов.

1

1

Раздел 1. Машины постоянного тока (МПТ)

25

1

Тема 1.1. Принцип действия, устройство, область применения МПТ. Магнитная цепь МПТ

Содержание учебного материала:

История создания машин постоянного тока. Роль отечественных и зарубежных ученых. Принцип действия, устройство, область применения МПТ. Обратимость МПТ. Преимущества и недостатки МПТ. Магнитная цепь МПТ, участки магнитной цепи, создание магнитного поля.

1

2

Тема 1.2. Образование обмоток МПТ. Электродвижущая сила (ЭДС) обмотки якоря МПТ

Содержание учебного материала:

Образование обмоток МПТ. Петлевые, волновые, однослойные, двухслойные обмотки. Первый частичный, второй частичный, полный шаг обмотки. Развернутые схемы обмоток. ЭДС обмотки якоря МПТ.

2

2

Практическое занятие №1

Расчет   и   вычерчивание   развернутых   схем   простых   петлевых  обмоток якоря.

2

Тема 1.3. Реакция якоря МПТ. Коммутация в МПТ и способы ее улучшения

Содержание учебного материала:

Реакция якоря МПТ при щетках, расположенных на геометрической нейтрали. Распределение индукции магнитного поля в воздушном зазоре. Понятие о размагничивающем действии поперечной реакции якоря. Геометрическая и физическая нейтрали. Прямолинейная, замедленная, ускоренная коммутация. Способы улучшения коммутации, форма паза якоря, ширина и материал щетки, сдвиг   щеток с геометрической нейтрали, установка дополнительных полюсов, компенсационная обмотка.

2

1

Тема 1.4. Характеристики генераторов постоянного тока с различными схемами возбуждения

Содержание учебного материала:

Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Процесс самовозбуждения на примере генератора параллельного возбуждения. Характеристики генерато-ров постоянного тока с различными схемами возбуждения.

2

2

Лабораторная работа №1

Снятие характеристик  генераторов постоянного тока параллельного возбуждения.

Лабораторная работа №2

Снятие характеристик генераторов постоянного тока независимого возбуждения.

Лабораторная работа №3

Снятие характеристик  генераторов постоянного тока смешанного возбуждения.

6

Тема 1.5. Двигатели постоянного тока

Содержание учебного материала:

Принцип действия двигателей постоянного тока. Обратимость электрических машин. Уравнения ЭДС. Электромагнитный момент МПТ. Уравнение равновесия моментов. Пуск двигателя в ход. Изменение направления вращения двигателей параллельного, последовательного и смешанного возбуждения, выбор пускозащитной аппаратуры. Основные характеристики двигателей параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока с различными схемами возбуждения, естественные и искусственные механические характеристики. Структура потерь мощности в МПТ.

2

1

Лабораторная работа №4

Испытание двигателей параллельного возбуждения.

Лабораторная работа №5

Испытание двигателей последовательного возбуждения.

Лабораторная работа №6

Испытание двигателей смешанного возбуждения.

6

Тема 1.6. Специальные машины постоянного тока

Содержание учебного материала:

Специальные машины постоянного тока, их особенности и назначение. Сварочные генераторы, исполнительные двигатели, тахогенераторы, их особенности.

2

1

Самостоятельная работа по разделу 1. Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам  к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).

Подготовка к лабораторным работам с использованием методических рекомендаций преподавателя.

13

Раздел 2. Трансформаторы

22

Тема 2.1. Общие сведения о трансформаторах. Схемы замещения трансформаторов.

Содержание учебного материала:

Производство трансформаторов, их назначение, устройство и принцип действия.

Силовые, специальные и измерительные трансформаторы. Магнитопровод, его типы. Электротехническая сталь для магнитопроводов. Потери в стали, способы их уменьшения. Обмотки трансформатора, их виды, расположение на стержнях. Системы охлаждения трансформаторов. Изоляционные материалы. Маркировка и ряд номинальных мощностей трансформаторов. Электродвижущая сила обмоток трансформатора, коэффициент трансформации. Векторные уравнения трансформатора и уравнения ЭДС. Уравнения намагничивающих и магнитодвижущих сил, токов трансформатора. Т-образная и упрощенная схемы замещения трансформатора. Параметры схемы замещения в процессе холостого хода и короткого замыкания.

2

2-3

Тема 2.2. Векторные уравнения и схемы замещения трансформатора. Векторная диаграмма

Содержание учебного материала:

Векторные уравнения трансформатора и уравнения ЭДС. Уравнения намагничивающих и магнитодвижущих сил, токов трансформатора. Т-образная и упрощенная схемы замещения трансформатора. Векторная диаграмма трансформатора для активно-индуктивной нагрузки.

2

2-3

Лабораторная работа №7

Испытание трехфазного двухобмоточного трансформатора.

2

Практическое занятие №2

Определение параметров трансформатора по паспортным данным.

Практическое занятие №3

Определение параметров схемы замещения трансформаторов.

4

Тема 2.2. Трехфазные трансформаторы. Параллельная работа трансформатора

Содержание учебного материала:

Условные обозначения, маркировка и способы определения выводов обмоток трехфазного трансформатора. Схемы соединения трансформаторов в звезду, треугольник, зигзаг. Особенности трансформаторов со схемой соединения звезда-зигзаг и со схемой соединения звезда-зигзаг с выведенной нейтралью. Группы соединения трансформаторов в соответствии с ГОСТом. Методика определения группы соединения трансформатора. Правила включения трансформаторов на параллельную работу. Нарушения правил включения на параллельную работу и их результаты. Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами.

2

2

Лабораторная работа №8

Определение выводов обмоток трансформатора и групп соединения.

Лабораторная работа №9

Включение трехфазных двухобмоточных трансформаторов на параллельную работу.

4

Тема 2.3. Элементы конструкции трансформаторов

Содержание учебного материала:

Устройство силового масляного трансформатора. Конструкция магнитопровода, обмоток, бака. Система охлаждения трансформатора. Выводы обмоток трансформатора, переключатели напряжения, термосифонный фильтр, газовое реле, аппаратура защиты и обслуживания. Приспособления для масла.

2

2-3

Практическое занятие №4

Разборка и сборка силового трехфазного трансформатора.

2

Тема 2.4. Специальные виды трансформаторов

Содержание учебного материала:

Однофазные    и    трехфазные    автотрансформаторы.    Измерительные трансформаторы тока и напряжения. Сварочные трансформаторы.

2

2

Лабораторная работа №10

Подготовка к работе сварочного трансформатора.

2

Самостоятельная работа по разделу 2. Систематическая проработка кон-спектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопро-сам  к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).

Подготовка к лабораторным работам с использованием методических реко-мендаций преподавателя.

11

Раздел 3. Асинхронные машины

26

Тема 3.1. Общие сведения об асинхронных машинах

Содержание учебного материала:

Асинхронные машины, их назначение, принцип действия, устройство. Образование   вращающегося   магнитного   поля.   Частота   вращения   поля, направление вращения и его изменение. Принцип действия асинхронного двигателя. Конструкция асинхронных двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором. Серии асинхронных двигателей, номинальные данные, закрытое и защищенное исполнение. Асинхронные двигатели сельскохозяйственного назначения. Сравнительный анализ серий и модификаций асинхронных двигателей.

2

2

Тема 3.2. Образование обмоток машин переменного тока. ЭДС трехфазной обмотки

Содержание учебного материала:

Общие требования, предъявляемые к обмоткам машин переменного тока. Принципы образования ЭДС трехфазной обмотки. Однослойные и двухслойные обмотки, ЭДС обмотки машины переменного тока. Укорочение и распределение обмотки. Коэффициентты укорочения и распределения, обмоточный коэффициент. Составление развернутой схемы трехфазных обмоток.

2

2-3

Практическое занятие №5

Расчет обмоточных данных и вычерчивание развернутых схем трехфазной обмотки.

Практическое занятие №6

Определение синхронной и номинальной частоты вращения АД.

4

Тема 3.3. Рабочий процесс асинхронной машины. Электромагнитный момент асинхронной машины

Содержание учебного материала:

Рабочий процесс асинхронной машины. Частота вращения магнитного поля и ротора. ЭДС, частота, индуктивные сопротивления статора и ротора при неподвижном роторе и в режиме вращения. Уравнение намагничивающих сил и токов асинхронного двигателя (АД). Векторные уравнения АД. Приведение вращающегося асинхронного двигателя к эквивалентному трансформатору. Т-образная и Г-образная схемы замещения АД. Энергетическая диаграмма АД. Потери мощности, электромагнитная мощность, КПД. Электромагнитный момент АД и его зависимость от скольжения. Способы пуска АД. Прямой пуск асинхронных короткозамкнутых двигателей. Оценка пусковых токов, выбор пускозащитной аппаратуры. Пуск в ход двигателей с фазным ротором. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей.

2

1

Лабораторная работа №11

Пуск и изменение направления вращения двигателей с фазным ротором.

Лабораторная работа №12

Пуск и изменение направления вращения двигателей с короткозамкнутым ротором.

4

Тема 3.4. Однофазные асинхронные двигатели. Трехфазный асинхронный двигатель в режиме однофазного. Асинхронные генераторы.

Содержание учебного материала:

Однофазные асинхронные двигатели. Разложение пульсирующего магнитного поля на два вращающихся. Механическая характеристика однофазного двигателя. Пуск в ход однофазных асинхронных двигателей. Асинхронный конденсаторный двигатель. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами. Трехфазный асинхронный двигатель в режиме однофазного, его использование и аварийный режим. Асинхронная машина в генераторном режиме.

2

2

Лабораторная работа №13

Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Лабораторная работа №14

Подготовка к работе трехфазной асинхронной машины в генераторном режиме.

4

Тема 3.5. Асинхронные машины специального назначения

Содержание учебного материала:

Фазорегуляторы и индукционные регуляторы. Асинхронные исполнительные двигатели с полным немагнитным ротором, способы управления, устранение самохода. Асинхронный тахогенератор.

2

2

Лабораторная работа №15

Подготовка  к  работе  трехфазной   асинхронной   машины   в  режиме индукционного регулятора.

Лабораторная работа №16

Подготовка и пуск в ход асинхронных микромашин.

4

Самостоятельная работа по разделу 3. Систематическая проработка кон-спектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопро-сам  к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).

Подготовка к лабораторным работам с использованием методических реко-мендаций преподавателя.

13

Раздел 4. Синхронные машины

24

Тема 4.1. Общие сведения о синхронных машинах

Содержание учебного материала:

Синхронные машины, их назначение, устройство и принцип действия. Принцип действия синхронного генератора. Системы возбуждения синхронных генераторов, происходящих от машинного возбудителя, самовозбуждающиеся, с помощью вспомогательного синхронного генератора и полупроводниковых выпрямителей.

2

2

Практическое занятие №7

Сборка схем синхронных генераторов.

2

Тема 4.2. Реакция якоря трехфазного синхронного генератора

Содержание учебного материала:

Понятие о реакции якоря. Реакция якоря при активной, индуктивной и емкостной нагрузке. Разложение реакции якоря на продольную и поперечную составляющие в неявнополюсных и явнополюсных генераторах. Влияние реакции якоря на работу синхронной машины.

2

2-3

Тема 4.3. Основные характеристики синхронных генераторов

Содержание учебного материала:

Характеристики синхронного генератора, холостого хода, внешние, регулировочные, короткого замыкания.

2

1

Лабораторная работа №17

 Испытание трехфазного синхронного генератора.

2

Тема 4.4. Параллельная работа синхронного генератора с сетью

Содержание учебного материала:

Параллельная работа синхронных генераторов с сетью бесконечно большой мощностью. Способы синхронизации. Регулирование активной и реактивной мощности. Понятие об угловой характеристике: V-образные характеристики синхронного генератора.

4

2-3

Лабораторная работа №18

Подключение генератора на параллельную работу с сетью.

2

Тема 4.5. Синхронные двигатели и компенсаторы

Содержание учебного материала:

Трехфазный синхронный двигатель, его устройство, принцип действия. Понятие об электромагнитной мощности и моменте двигателя. Преимущества и недостатки синхронного двигателя.

Синхронный компенсатор. Область применения синхронного двигателя и синхронного компенсатора.

4

2

Лабораторная работа №19

Исследование трехфазного синхронного двигателя.

2

Тема 4.6. Специальные синхронные машины

Содержание учебного материала:

Синхронные двигатели малой мощности. Реактивный и тихоходный синхронный реактивный двигатель. Шаговые двигатели, их устройство, принцип действия, схемы управления, применение. Синхронные машины с когтеобразными полюсами, автотракторные генераторы переменного тока.

2

1

Лабораторная работа №20

Испытание автотракторного генератора переменного тока.

2

Самостоятельная работа по разделу 4. Систематическая проработка кон-спектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопро-сам  к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).

Подготовка к лабораторным работам с использованием методических реко-мендаций преподавателя.

12

Раздел 5. Средства автоматизации

44

Тема 5.1 Общие сведения о технических средствах автоматизации. Датчики

Содержание учебного материала:

Типовые средства автоматизации: технические, аппаратные, программно-

технические и общесистемные. Классификация датчиков по принципу работы и назначению. Электрические датчики-модуляторы (омические, емкостные и индуктивные). Принципы их работы, конструкция и назначение. Датчики-генераторы (термоэлектрические, фотоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные) принципы их работы и применение.

6

1

Лабораторная работа №21

Испытание индуктивных датчиков.

Лабораторная работа №22

Исследование потенциометрических датчиков угловых и линейных перемещений.

Лабораторная работа №23

Испытание фотодатчиков.

Лабораторная работа №24

Испытание датчиков температуры.

8

Практическое занятие №8

Расчет параметров плоского индуктивного датчика.

Практическое занятие №9

Расчет параметров плоского емкостного датчика.

Практическое занятие №10

Расчет параметров датчика давления.

6

Тема 5.2 Переключающие устройства

Содержание учебного материала:

Классификация реле. Статические и динамические характеристики и параметры реле. Электромагнитные реле постоянного тока (нейтральные и поляризованные). Их конструкция и принципы работы. Особенности реле переменного тока. Безъякорные реле на герконах. Бесконтактные переключающие устройства на транзисторах и тиристорах, их преимущества.

4

2-3

Лабораторная работа №25

Исследование электромагнитных реле.

Лабораторная работа №26

Исследование электронного реле времени.

Лабораторная работа №27

Изучение теплового реле.

6

Практическое занятие №11

Ознакомление с паспортными теплового реле РТЛ.

Практическое занятие №12

Ознакомление с паспортными данными промежуточного реле РП-21.

4

Тема 5.3 Усилительные и преобразовательные устройства

Сравнивающие устройства. Преобразователи АЦП и ЦАП. Классификация усилителей. Электронные, пневматические и гидравлические усилители.

4

1

Лабораторная работа №28

Исследование магнитного усилителя.

2

Тема 5.4 Исполнительные элементы

Содержание учебного материала:

Общие сведения об исполнительных элементах. Электромагнитные, электродвигательные механизмы. Пневматические и гидравлические элементы.

2

1

Тема 5.5 Автоматическое оборудование с программным управлением.

Гибкие производственные системы

Содержание учебного материала:

Цикловое и числовое программное управление. Роботизированные технологические комплексы. Понятие о гибких производственных системах.

2

1

Самостоятельная работа по разделу 5. Систематическая проработка кон-спектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопро-сам  к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).

Подготовка к лабораторным работам с использованием методических реко-мендаций преподавателя.

22

ИТОГО:

213

Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения

1

2

Умения:

подбирать средства автоматизации с определенными параметрами и характеристиками

лабораторная работа, внеаудиторная самостоятельная работа

правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи движения технологических машин и аппаратов

лабораторная работа

определять параметры трансформатора.

практическая работа

снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями

лабораторная работа

собирать электрические схемы

лабораторная работа

читать принципиальные, электрические и монтажные схемы

практическая работа, внеаудиторная самостоятельная работа

Знания:

классификацию электрических машин, их устройство и область применения

лабораторная работа, внеаудиторная самостоятельная работа

научиться рассчитывать и вычерчивать развернутые схемы трехфазной обмотки

внеаудиторная самостоятельная работа

способы возбуждения синхронных генераторов

лабораторная работа

определение групп соединения трехфазных трансформаторов

лабораторная работа

основы теории электрических машин, принцип работы типовых электрических устройств

лабораторная работа, внеаудиторная самостоятельная работа

способы пуска электрических машин

лабораторная работа

конструкцию автотракторных вентильных генераторов и специальные требования к их электрическим характеристикам

лабораторная работа, внеаудиторная самостоятельная работа

практические приемы лабораторного исследования трансформатора методом холостого хода и короткого замыкания

лабораторная работа

принципы выбора средств автоматизации

практическая работа

принципы действия, устройство, основные характеристики средств автоматизации

лабораторная работа, внеаудиторная самостоятельная работа