Електричні машини
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Код дисципліни: 6.141.00.O.022
Кількість кредитів: 7.00
Кафедра: Електромехатроніка та комп'ютеризовані електромеханічні системи
Лектор: доц. Макарчук Олександр Володимирович, доц. Копчак Богдан Любомирович
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
ЗК1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу і синтезу.
ЗК2. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК5. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
ЗК6. Здатність виявляти, ставити та вирішувати проблеми.
ЗК7. Здатність працювати в команді.
ЗК8. Здатність працювати автономно.
фахові компетентності:
ФК1. Здатність вирішувати практичні задачі із застосуванням систем автоматизованого проектування і розрахунків (САПР).
ФК2. Здатність вирішувати практичні задачі із залученням методів математики, фізики та електротехніки.
ФК5. Здатність вирішувати комплексні спеціалізовані задачі і практичні проблеми, пов’язані з роботою електричних машин, апаратів та автоматизованого електроприводу.
ФК7. Здатність розробляти проекти електроенергетичного, електротехнічного та електромеханічного устаткування із дотриманням вимог законодавства, стандартів і технічного завдання.
ФК8. Здатність виконувати професійні обов’язки із дотриманням вимог правил техніки безпеки, охорони праці, виробничої санітарії та охорони навколишнього середовища.
ФК9. Усвідомлення необхідності підвищення ефективності електроенергетичного, електротехнічного та електромеханічного устаткування.
ФК10. Усвідомлення необхідності постійно розширювати власні знання про нові технології в електроенергетиці, електротехніці та електромеханіці.
фахові компетентності професійного спрямування:
ФКС1. Уміння ідентифікувати, класифікувати та описувати роботу електромехатронних пристроїв і перетворювачів шляхом використання аналітичних методів і методів моделювання.
ФКС2. Уміння проектувати електромехатронні пристрої і перетворювачі з урахуванням усіх аспектів поставленої задачі, включаючи створення, налагодження, експлуатацію, технічне обслуговування та утилізацію.
ФКС3. Уміння аргументувати вибір методів розв’язування спеціалізованих задач, критично оцінювати отримані результати та захищати прийняті рішення.
ФКС4. Уміння досліджувати проблему та визначати обмеження, зумовлені проблемами сталого розвитку, впливом на навколишнє середовище та безпеку життєдіяльності.
Результати навчання: РН1. (ЗН3. Знати принципи роботи електричних машин, апаратів та автоматизованих електроприводів та уміти використовувати їх для вирішення практичних проблем у професійній діяльності)
РН2. (ЗН5. Знати основи теорії електромагнітного поля, методи розрахунку електричних кіл та уміти використовувати їх для вирішення практичних проблем у професійній діяльності)
РН3. (УМ2. Здійснювати аналіз процесів в електроенергетичному, електротехнічному та електромеханічному обладнанні, відповідних комплексах і системах)
РН4. (УМ3. Обирати і застосовувати придатні методи для аналізу і синтезу електромеханічних та електроенергетичних систем із заданими показниками)
РН5. (УМ4. Уміти оцінювати енергоефективність та надійність роботи електроенергетичних, електротехнічних та електромеханічних систем)
РН6. (УМ5. Знаходити необхідну інформацію в науково-технічній літературі, базах даних та інших джерелах інформації, оцінювати її релевантність та достовірність)
РН7. (УМ12. Розв’язувати складні спеціалізовані задачі з проектування і технічного обслуговування електромеханічних систем, електроустаткування електричних станцій, підстанцій, систем та мереж)
РН8. (УМ13. Вміти самостійно вчитися, опановувати нові знання і вдосконалювати навички роботи з сучасним обладнанням, вимірювальною технікою та прикладним програмним забезпеченням)
РН9. (УМ14. Застосовувати придатні емпіричні і теоретичні методи для зменшення втрат електричної енергії при її виробництві, транспортуванні, розподіленні та використанні)
РН10. (Ком2. Здатність використання різноманітних методів, зокрема інформаційних технологій, для ефективно спілкування на професійному та соціальному рівнях)
РН11. (АіВ2. Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань;
РН11. (АіВ3. здатність відповідально ставитись до виконуваної роботи та досягати поставленої мети з дотриманням вимог професійної етики)
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Вища математика,
• Фізика,
• Теоретична механіка,
• Електротехнічні матеріали,
• Метрологія і електричні вимірювання,
• Теоретичні основи електротехніки.
Короткий зміст навчальної програми: В навчальній дисципліні «Електричні машини» розглядаються питання вимог, призначення, будови, принципу дії, характеристик, умови роботи та особливостей застосування електричних машин, зокрема трансформаторів, машин постійного струму, асинхронних та синхронних машин, здійснюється не тільки в теоретичному аспекті, але супроводжується відповідними розрахунками на практичних заняттях та виконанням відповідних лабораторних робіт, де вказані електричні машини експериментально досліджуються в різних режимах роботи, в тому числі аварійних. Крім того розглядаються базові питання, які стосуються галузі застосування, конструктивних особливостей, правил експлуатації електричних машин і трансформаторів, підходи до складання електричні схем за використання позначень та маркувань, які застосовуються в сучасній практиці електромашинобудування з урахуванням вимог міжнародних стандартів.
Опис: Розділ 1. Загальні положення
Основні типи електричних машин. Мета, предмет і завдання вивчення дисципліни „Електричні машини”. Коротка історія розвитку електричних машин і трансформаторів, електромашинобудування і трансформаторобудування. Перетворення енергії в електричних машинах.
Розділ 2. Трансформатори
Визначення і основні типи трансформаторів. Основні конструктивні елементи трансформатора. Принцип дії трансформатора. Сучасні конструкції трифазних трансформаторів для забезпечення електромагнітної сумісності.
Рівняння трансформатора з феромагнітним осердям.
Зведення обмоток трансформатора до одного числа витків.
Заступна схема трансформатора. Ідентифікація параметрів трансформатора. Неробочий хід і коротке замикання трансформатора.
трансформаторів. Автотрансформатори.
Розділ 3. Загальні питання теорії машин змінного струму
Класифікація і загальна характеристика машин змінного струму. Основні елементи конструкції і принцип дії машин змінного струму.
Електрорушійна сила (ЕРС) якірної обмотки машини змінного струму. Магніторушійна сила (МРС) однофазної якірної обмотки.
Пульсуюче магнітне поле. МРС трифазної обмотки. Обертове магнітне поле. Властивості третьої гармоніки МРС трифазної обмотки.
Розділ 4. Асинхронні машини
Принцип дії асинхронної машини. Призначення і роль асинхронної машини в народному господарстві. Типи асинхронних машин. Основні режими роботи трифазної асинхронної машини. Основні елементи конструкції трифазного асинхронного двигуна.
Явища в асинхронному двигуні при нерухомому роторі і при обертанні ротора під навантаженням. Основні рівняння асинхронного двигуна.
Зведення ротора асинхронної машини до її статора. Рівняння зведеного асинхронного двигуна. Заступна схема і векторна діаграма асинхронного двигуна.
Неробочий хід і дослід короткого замикання асинхронного двигуна. Енергетична діаграма асинхронного двигуна.
Електромагнітний момент асинхронного двигуна. Робочі характеристики асинхронного двигуна.
Пуск в хід асинхронних двигунів. Двоклітковий двигун. Глибокопазний двигун.
Розділ 5. Синхронні машини
Принцип дії синхронної машини. Основні визначення і типи синхронних машин. Короткий опис основних конструктивних елементів турбогенераторів і гідрогенераторів. Синхронні генератори з постійними магнітами для вітроенергетики.
Реакція якоря в синхронному генераторі при активному, індуктивному і ємнісному навантаженнях. Реакція якоря при змішаному навантаженні. Реакція якоря в однофазній синхронній машині.
Паралельна робота синхронних генераторів і розподіл навантаження. Умови вмикання синхронних генераторів на паралельну роботу. Вмикання по методу самосинхронізації.
Синхронні двигуни. Конструктивні особливості синхронного двигуна. Електромагнітна потужність, синхронізуюча потужність і перевантажувальна здатність двигуна. U – подібні характеристики.
Робочі характеристики синхронного двигуна. Втрати і коефіцієнт віддачі синхронних машин. Асинхронний пуск синхронних двигунів. Синхронні двигуни з постійними магнітами.
Розділ 6. Машини постійного струму
Основні елементи конструкції машин постійного струму. Принцип дії машин постійного струму.
Магнітне поле в повітряному проміжку машини при неробочому ході. Крива намагнічування машини. Електрорушійна сила (ЕРС) і електромагнітний момент.
Магнітне поле машини при навантаженні. Реакція якоря в генераторі.
Комутація.
Генератори постійного струму. Двигуни постійного струму. Машини з постійними магнітами.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль на практичних заняттях, який проводиться у формі фронтального письмового опитування (колоквіум), призначений для перевірки засвоєння лекційного матеріалу.
Поточний контроль на лабораторних заняттях, який проводиться у формі фронтального усного опитування перед початком занять, призначений для діагностики засвоєння лекційного матеріалу, готовності студентів до лабораторних занять та набуття комунікаційних навичок.
Підсумковий контроль знань проводиться у вигляді екзамену.
Критерії оцінювання результатів навчання: •письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування, розрахунково-графічна робота (30%)
•підсумковий контроль (70 %, контрольний захід, екзамен): письмово-усна форма (70%)
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы. Учебник для вузов. — СПб: Питер, 2008. — 320 с.: ил.
2. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока. Учебник для вузов. — СПб.: Питер, 2008. — 350 с.: ил.
3. Бєлікова Л.Я., Шевченко В.П. Електричні машини: Навчальний посібник. — Одеса: Наука і Техніка, 2011. — 480 с.
Допоміжна
4. Загірняк М. В., Невзлін Б. І. Електричні машини: Підручник. — 2-ге вид., перероб. і доп. — К.:Знання, 2009. — 400 с.
5. Півняк Г. Г. Електричні машини: навч. посіб. / Г. Г. Півняк та ін.; Національний гірничий ун-т. — Д. : НГУ, 2003. — 328 с.
6. Брускин Д.Э., Зорохович А.И., Хвостов В.С. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 1990.
7. Pyrhonen Juha. Design of rotating electrical machines / Juha Pyrhonen, Tapani Jokinen, Valeria Hrabovcova ; translated by Hanna Niemel?a. p. cm. ISBN 978-0-470-69516-6 (cloth) © 2008 John Wiley & Sons, Ltd. –512 р.
8. Читечан В.И. Электрические машины. Зборник задач. – М.: Высшая школа, 1982.
9. Усольцев А.А. Электрические машины: Учебное пособие. – СПб: НИУ ИТМО, 2013. – 416 с.
10.Яцун М.А. Електричні машини: Навчальний посібник. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2011. – 464 с.
9. Інформаційні ресурси
1. http://techno-privod.com.ua
2. http://provent.com.ua
Навчально-методичне забезпечення
1. Електронний навчально-методичний комплекс навчальної дисципліни «Електричні машини» (https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=8500).
2. Дослідження автономної роботи синхронного генератора : метод. вказівки та інструкції до лабораторних робіт з дисципліни “Електричні машини” для студентів спеціальності 6.050702 “Електромеханіка” та 6.050701 “Електротехніка” / уклад.: Б.Л. Копчак., І.Р. Гавдьо, Л.В. Каша. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2015.– 20 с.
3. Дослідження паралельної роботи синхронної машини з мережею нескінченної потужності : метод. вказівки та інструкції до лабораторної роботи з дисципліни “Електричні машини” для студентів спеціальності 6.050702 “Електромеханіка” та 6.050701 “Електротехніка” / уклад.: Л.В. Каша, Б.Л. Копчак., І.Р. Гавдьо. –Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2015.– 24 с.
4. Дослідження машин постійного струму. Iнструкцiї та методичнi вказівки з дисципліни “Електричні машини” / уклад.: М.А. Черник. – Львів: ДУЛП, 1997.– 59 с.
5. Трансформатори. Методичнi вказівки з дисципліни “Електричні машини” / уклад.: О.В. Волошанський. – Львів: ДУЛП, 1996.– 90 с.
6. Асинхронні машини. Методичнi вказівки з дисципліни “Електричні машини” / уклад.: Л.Й. Глухівський, В.В. Попічко. –Львів: ДУЛП, 1996. –30с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).