Форма № Н - 3.04. Донбаський державний технічний університет (повне найменування вищого навчального закладу) Кафедра Електричні машини та апарати

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

Алчевськ – 2012 рік

Опис навчальної дисципліни

1. Мета та завдання навчальної дисципліни

2. Програма навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1. Загальні основи математичної теорії електромеханічних пристроїв

М 1л.

Тема №1. Основи теорії узагальненої електричної машини

1.1 Основні допущення, що приймаються при дослідженні ЕМП. Система координатних осей.

1.2 Відносні одиниці і їх переваги при досліджені перехідних процесів. Система базових одиниць, яка застосовується при досліджені перехідних процесів.

1.3 Методи аналізу перехідних процесів ЕМП. Аналітичні методи рішення диференціальних рівнянь. Операторній метод рішення задач. Теорема розкладання. Основи чисельних методів рішення нелінійних рівнянь

1.4 Математична модель трансформатору та методи її дослідження

3М 1лаб. Використання ПЕВМ для дослідження перехідних процесів

Змістовий модуль 2. (3М 2л) Основні чисельні методи і особливості їх застосування для дослідження перехідних процесів електромеханічних пристроїв

Тема №2. Основні чисельні методи аналізу перехідних режимів ЕМП

Рішення задач методами Ейлера. Рішення задач методами Рунге-Кутта. Рішення задач методами Адамса.

Тема №3 Застосування чисельних методів при досліджені перехідних процесів ЕМП зі взаємно нерухомими осями обмоток

Перехідні процеси трансформатора прикороткому замиканні з урахуванням насиченості магнітної системи.

3М 2лаб. Основні чисельні методи аналізу перехідних режимів.

1.1 Рішення задач методами Ейлера.

1.2 Рішення задач методами Адамса

Змістовий модуль 3. (3М 3л) Математична модель ЕМП зі взаємно рухомими осями обмоток.

Тема №4. Математична модель реальної синхронної явнополюсної машини.

Рівняння напруг явнополюсної синхронної машини у фазній системі координат. Потокосцеплення і індуктивності реальних обмоток синхронної машини і їх залежність від положення ротора явнополюсної. Заміна короткозамкнених багатофазних обмоток ротора машин змінного струму еквівалентними двофазними обмотками. Параметри еквівалентних роторних обмоток.

Тема №5. Узагальнена машина та її математична модель

Перетворення змінних. Перетворення рівнянь рівноваги напруги до осей d, q. Рівняння рівноваги напруги синхронної машини у відносних одиницях. Рівняння Парка-Горева. Електромагнітний момент обертання синхронної машини в осях d, q.

Перетворення рівнянь рівноваги напруги до осей α, β. Параметри синхронної машини в сталому режимі. Рівняння руху ротора узагальненої машини. Загальна математична модель синхронної машини у вигляді пристосованому для досліджень за допомогою MathCAD.

Змістовий модуль 4. (3М 4л) Аналітичні дослідження перехідних процесів ЕМП з осями обмоток, що взаємно переміщаються

Тема №6. Рівняння Парка-Горева в операторній формі

Знаходження потокосцеплення узагальненої машини в операторній формі Ψ_d(p) Ψ_q(p) в функції струмів і_d(p) та і_q(p), відповідно. Головні індуктивні опори машині в операторній формі. Надперехідні і перехідні індуктивні опори узагальненої машини. Перехідні індуктивні опори узагальненої машини в функції постійних часу.

3М 4лаб. Рішення задач на ПЕВМ за допомогою перетворювань Лапласа

Змістовий модуль 5. (3М 5л) Математичні дослідження перехідних процесів ЕМП з осями обмоток, що взаємно рухаються

Тема №7. Дослідження короткого замикання синхронного генератора.

Фізична картина явищ при раптовому короткому замиканні синхронного генератора. Трифазне коротке замикання синхронного генератора з одним контуром на роторі. Рішення системи рівнянь за умови постійності швидкості обертання ротора.

Трифазне коротке замикання синхронного генератора з трьома контурами на роторі.

Визначення струмів в статорі і роторі в машині з демпферною обмоткою.

Несиметричне коротке замикання і несиметричне навантаження. Електромагнітний момент синхронної машини при короткому замиканні.

Тема №8. Симетричні режими роботи ЕМП

Фізичні процеси під час пуску синхронного двигуна. Асинхронні режими синхронної машини. Основні рівняння процесів, методи дослідження. Приведення математичної моделі до умов досліджень асинхронного пуску. Аналіз результатів дослідження. Струми в фазних обмотках статора. Розрахунок пускових характеристик. Вплив несиметрії ротора на пускові характеристики.

Раптове навантаження синхронного двигуна. Втягування у синхронізм синхронного двигуна.

Тема №9 Несиметричні режими роботи синхронної машини.

Перетворення моделі до моделювання несиметричних режимів синхронної машини. Дво- та однофазне коротке замикання синхронного генератора.

Тема №10. Особливості математичної моделі асинхронної ма шини.

Математична модель асинхронної машини у різних системах координат. Урахування насичення магнітного ланцюга та зубцевої зони у математичній моделі. Урахування витіснення струму у математичній моделі. Особливості математичної моделі двокліткового асинхронного двигуна.

Тема №11. Дослідження роботи асинхронної машини за допомогою математичної моделі.

Дослідження пуску асинхронного двигуна. Нагрівання двигуна під час пуску. Робота двигуна при змінному навантаженні. Робота двигуна за умови несиметричності живлення. Опрокидуваня характеристики асинхронного двигуна.

3М 5лаб Моделювання електромеханічних перехідних процесів синхронної машини.

Змістовий модуль 6. (3М 6л) Статична і динамічна стійкість синхронних машин.

Тема №12. Статична стійкість синхронної машини.

Загальна характеристика статичної стійкості. Лінеаризація основних рівнянь. Методи дослідження статичної стійкості на основі малих гармонійних обурень. Вплив параметрів на статичну стійкість при сповзанні і саморозгойдуванні.

Тема №13. Динамічна стійкість синхронної машини

Загальна характеристика динамічної стійкості і методів її дослідження. Моменти, які діють на ротор синхронної машини при малих обуреннях. Власні коливання ротора. Вплив демпферної обмотки на власні коливання ротора. Рух ротора за наявності гармонійних складових сил опору. Явище резонансу. Вплив демпферної обмотки на вільні і вимушені коливання ротора. Резонанс за наявності демпферної обмотки.

М6лаб.

6.1 Динамічна стійкість синхронної машини.

6.1.1 Власні коливання ротора;

6.1.2 Вплив демпферної обмотки на власні коливання ротора;

6.1.3 Вимушені коливання ротора. Резонанс.

6.1.4 Вплив демпферної обмотки на вільні і вимушені коливання ротора та на резонанс.

6.2 Дослідження асинхронного пуску синхронного двигуна

6.2.1 Втягування в синхронізм при асинхронному пуску.

6.2.2 Вплив наявності постійних магнітів на процес втягування в синхронізм.

6.3 Дослідження перехідних процесів синхронного двигуна в умовах змінного навантаження

Змістовий модуль 7. (3М 7л) Математичне моделювання електромагнітних та теплових полів.

Тема №14. Загальні відомості о методах розрахунку полів.

Основи теорії розрахунків електромагнітних та теплових полів. Методи рішення польових задач. Огляд програмних продуктів призначених для розрахунків полів.

Тема №15 Моделювання електромагнітних та теплових полів за допомогою програми ELCUT.

Загальні відомості про програму ELCUT. Створення ELCUT моделей. Основні етапи створення типових моделей. Дослідження теплових полів асинхронного двигуна.

3. Структура навчальної дисципліни

4. Теми семінарських занять

(робочим планом не передбачено)