Кафедра, обеспечивающая реализацию программы: Электротехника и электрооборудование предприятий

 

1. Теоретические основы электротехники
Общая характеристика классического метода анализа переходных процессов в динамических цепях. Анализ переходных процессов в разветвленных цепях 1-го порядка.
Анализ переходных процессов в цепях высокого порядка по уравнениям состояния. Анализ цепей высокого порядка по дискретным резистивным схемам замещения.
Свободный процесс в последовательном RLC-контуре (случаи апериодического, колебательного и критического режимов). Свободный процесс в идеальном LC-контуре.
Определение реакции при воздействии кусочно-линейной формы (метод последовательного дифференцирования, разложение на простейшие составляющие). Определение реакции при воздействии произвольной формы.
Законы Кирхгофа в комплексной форме. Комплексные вольтамперные характеристики элементов цепи. Последовательная RLC-цепь в установившемся синусоидальном режиме. Параллельная RLC-цепь в установившемся синусоидальном режиме.
Мощность в установившемся синусоидальном режиме. Энергетические характеристики элементов цепи. Мощность в комплексной форме. Баланс мощностей. Ограничение угла пассивного двухполюсника.
Законы Кирхгофа и схемы замещения элементов в операторной форме. Расчет переходных процессов в цепях операторным методом.
Передаточная функция цепи и ее связь с дифференциальным уравнением, импульсной, переходной и частотными характеристиками цепи.
Периодические сигналы. Тригонометрические формы ряда Фурье. Ряд Фурье в комплексной форме. Дискретные спектральные характеристики периодического сигнала. Использование преобразования Лапласа для расчета коэффициентов ряда Фурье и спектра периодического сигнала.
Мощность в установившемся периодическом режиме. Действующие значения токов и напряжений. Анализ установившихся периодических режимов в цепях.
Переход от периодических сигналов к апериодическим и от рядов к интегралу Фурье.
Связь преобразования Лапласа с односторонним преобразованием Фурье.
Основные понятия и определения индуктивно-связанных цепей. Особенности расчета цепей с магнитными связями. Эквивалентное исключение индуктивных связей.
Последовательное и параллельное соединения индуктивно-связанных элементов.
Трансформатор в линейном режиме.

 

2. Электротехнические комплексы и системы
2.1. Электротехнические комплексы как средство распределения, преобразования и управления потоками энергии для технологических объектов
Современные тенденции в построении систем, управляющих преобразованием электрической энергии в механическую. Технологические комплексы и требования к распределению и преобразованию энергии в них.
Общие закономерностям преобразования, накопления, передачи и использования электрической энергии и электротехнической информации. Принципы и средства управления объектами, определяющие функциональные свойства действующих или создаваемых электротехнических комплексов и систем промышленного, транспортного, бытового и специального назначения.
Общая теория электротехнических комплексов и систем, системные свойства и связи, физическое, математическое, имитационное и компьютерное моделирование компонентов электротехнических комплексов и систем.
Структурный и параметрический синтез электротехнических комплексов и систем, их оптимизация, а также разработка алгоритмов эффективного управления.
2.2. Электромеханика и электрические машины
Основные элементы конструкции и принцип действия двигателя постоянного тока как преобразователя одного вида энергии в другую. Основные элементы конструкции и принцип действия генератора постоянного тока как преобразователя одного вида энергии в другую.
Способы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока. Способы пуска в ход двигателей постоянного тока.
Основные элементы конструкции и принцип действия асинхронного двигателя как преобразователя одного вида энергии в другую.
Способы пуска в ход асинхронных двигателей. Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.
Синхронные машины. Основные элементы конструкции, назначение. Способы включения синхронных генераторов на параллельную работу с сетью. Синхронные двигатели. Их достоинства и недостатки. Способы пуска в ход.
2.3. Электропривод как основной элемент производственных объектов
Функции, выполняемые электроприводом. Обобщенная функциональная схема автоматизированного электропривода.
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 при различных способах управления.
Расчетные электромеханические характеристики электропривода. Механические устройства. Статические и динамические нагрузки в электроприводе.
Переходные процессы электроприводов. Пуск, реверс и динамическое торможение двигателей. Передаточные и переходные функции электроприводов.
Многодвигательные электромеханические системы.
Выбор мощности электроприводов. Требования к электроприводам конвейеров. Q-H характеристики насосов и вентиляторов. Требования к электроприводам крановых механизмов. Требования к электроприводам экскаваторов. Требования к регулируемым электроприводам металлорежущих станков. Требования к электроприводам прокатных станов. Требования к электроприводам роботов манипуляторов.
2.4. Микропроцессоры в системах управления электроприводами
Алгоритмическое и программное обеспечение МПС для электроприводов. Разработка алгоритмического обеспечения МПС. Структура и состав программного обеспечения МПС. Реализация работы МПС электропривода в реальном масштабе времени. Выбор микропроцессорных средств. Микропроцессорные системы для управления электроприводами, обеспечивающие заданные скоростные и пространственные характеристики.
2.5. Элементы теории автоматического управления
Уравнения динамической системы в форме переменных состояния: определения, формы записи уравнений. Передаточные матрицы динамической системы. Управляемая каноническая форма матрицы А и ее нахождение по передаточной функции.
Типовые нелинейные характеристики. Гармоническая линеаризация однозначных нелинейностей. Критерий устойчивости Гурвица. Критерий устойчивости Найквиста.
Математическая модель и структурная схема системы автоматического регулирования скорости с двигателем постоянного тока.
Точность САУ. Установившаяся ошибка и ее определение по теореме о конечном значении.
Коэффициенты ошибок, способы их определения.
Восстановление состояния динамической системы с помощью стационарного наблюдателя. Методика расчета систем подчиненного регулирования.
Модальное управление: основная теорема, методика синтеза модального регулятора, роль стандартных полиномов.
Адаптивная система с эталонной моделью.
Цифровые регуляторы: ПИД-регуляторы и регуляторы состояния
Методы анализа и синтеза замкнутых, линейных и нелинейных, непрерывных и дискретных САУ.
2.6. Автоматическое управление электроприводами и электрическими машинами
Основные принципы и структуры систем управления электроприводами.
Принципы построения систем автоматического управления электроприводами.
Электрические схемы и требования к ним.
Типовые узлы схем и типовые системы, осуществляющие автоматический пуск и реверс электродвигателей. Синтез систем с контактными и бесконтактными элементами, в том числе логический синтез.
Общие вопросы теории замкнутых систем автоматического управления электроприводами. Методы анализа и синтеза замкнутых линейных и нелинейных, непрерывных и дискретных систем управления.
Теория Z-преобразования и метод пространства состояний в исследовании дискретных систем управления электроприводами.
Структурное и имитационное моделирование систем управления. Анализ системы во временной и частотной области.
Методика выбора исполнительного двигателя, связанного с нагрузкой через редуктор. Виды электрического торможения двигателя постоянного тока.
Электромагнитный момент и электромеханическая характеристика асинхронного двигателя.
Математическая модель двухмассового упругого механического объекта.
Электромеханические свойства двигателя постоянного тока, асинхронного и синхронного двигателя.
Математическая модель и структурная схема системы автоматического регулирования скорости с асинхронным двигателем.

 

К разделу 1
1. Основы теоретической электротехники / Ю.А. Бычков, В.М. Золотницкий, Э. П. Чернышев, А. Н. Белянин. – СПб.: Лань, 2008.
2. Справочник по основам теоретической электротехники: Учебное пособие / Под ред. Ю.А. Бычкова, В.М. Золотницкого, Е.Б. Соловьевой, Э.П. Чернышева. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 368 с.
3. Сборник задач по основам теоретической электротехники: Учебное пособие / Под ред. Ю. А. Бычкова, В. М. Золотницкого, Э. П. Чернышева, А. Н. Белянина, Е. Б. Соловьевой. – СПб.: Издательство «Лань», 2011. – 400 с.

 

К разделу 2
1. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов, - СПб.: Профессия, 2004. – 747 с.
2. Белов М. П., Новиков В. А., Рассудов Л. Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Учеб. для вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 576 с.
3. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: Учеб. пособие для студ. высш.учеб. заведений / М. П. Белов, О. И. Зементов, А. Е. Козярук и др.; Под ред. В. А. Новикова и Л. М. Чернигова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 368 с.
4. Ключев В. И. Теория электропривода: Учеб. для вузов / В.И. Ключев. - М.: Энергоатомиздат, 1988. – 697 с.
5. Ковчин С.А. Теория электропривода: учебник для вузов по направлению
6. «Автоматизация и управление» и спец. «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов»/ С.А.Ковчин. Ю.А. Сабинин. - СПб.: Энергоатомиздат, 2000. - 496 с.
7. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В. А. Елисеева, А. В. Шинянского. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 616 с.
8. Ильинский Н.Ф., Козаченко В.Ф. Общий курс электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1992.
9. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1987.
10. Федоров А.А. Основы электроснабжения предприятий. М.: Энергия, 1980.
11. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода. М.: Изд-во МЭИ, 2000.