Спеціальні електричні машини

Дисципліна „Спеціальні електричні машини” є необхідним продовженням і доповненням базисної дисципліни „Електричні машини” та забезпечує таку підготовку студентів, яка дозволяє розв'язувати конкретні технічні завдання і широко впроваджувати сучасні досягнення електромеханічної науки у сферах транспортних і промислових електромеханічних систем. Ефективним напрямком підвищення технічного рівня транспортного, зокрема суднового, обладнання є використання і удосконалення спеціальних електричних машин (ЕМ) класичних і нетрадиційних типів, а також електромеханотронних ЕМ. Важливою складовою автоматизованих електромеханічних систем є інформаційні та силові ЕМ автоматики. Дисципліна є основою вивчення наступних професійно-орієнтованих дисциплін за переліком навчального плану підготовки бакалавра електромеханіки: „Теорія електроприводу”, „Системи керування електроприводами”, „Основи електроенергетики та електропостачання”, „Моделювання електромеханічних систем”, а також частини дисциплін самостійного вибору вищого навчального закладу та студентів.

Дисципліну „Спеціальні електричні машини” студенти вивчають на основі знань, що отримані після засвоєння дисциплін: „Фізика”, „Вища математика”, „Теоретичні основи електротехніки”, „Основи метрології та електричні вимірювання”, „Електроматеріалознавство”, „Електричні машини”.

З вказаних дисциплін використовуються наступні розділи:

- механіка, термодинаміка і теплопередача, електрика і магнетизм;
- аналітична геометрія, основи математичного аналізу, теорія рядів, рівняння математичної фізики;
- теорія електричних і магнітних кіл, теорія електромагнітного поля;
- теоретичні основи систем вимірювання та практичне використання електро-вимірювальних пристроїв;
- різновиди та властивості електротехнічних матеріалів;
- основні теоретичні основи електромеханіки, методи дослідження ЕМ, влас-тивості, особливості, методи регулювання і проектування, показники і харак-теристики колекторних, асинхронних і синхронних ЕМ загального призначення.

Мета і завдання дисципліни

Метою вивчення дисципліни є оволодіння методами енерго- і ресурсозбереження транспортних механізмів на основі спеціальних електричних машин, а також ознайомлення з різновидами, специфікою електромагнітних процесів та будови спеціальних електромашин і трансформаторів для сучасних та майбутніх транспортних і промислових електроенергетичних комплексів та систем автоматизованого електроприводу.

Завданням дисципліни є отримання необхідних знань особливостей і характеристик ЕМ нетрадиційного виконання і спеціального застосування та ЕМ систем автоматики.

Після вивчання дисципліни студент

знати :

особистості просторових структур та спеціальних виконань (вбудованих, занурених, герметичних...) рухомих та статичних ЕМ;
спеціальні колекторні ЕМ;
однофазні, виконавчі та інформаційні асинхронні і синхронні ЕМ;
електромеханічні перетворювачі сигналів і синхронного зв'язку;
моментні і редукторні перетворювачі;
електромеханотронні перетворювачі.

вміти:

складати математичні моделі основних типів виконавчих та інформаційних мікро машин;
використовувати спеціальні ЕМ для поліпшення техніко-економічних показників морських електричних систем і комплексів, електромеханічних систем генерування енергії та електроприводу, а також для вирішування завдань енергоресурсозбереження;
знати варіанти конструктивних схем і особливості ЕМ, які відрізняються формою зазору, активної поверхні та типом руху (аксіальні, лінійні ...), а також застосуванням і властивостями.
мати уявлення про методи зниження матеріаломісткості і підвищення енергетичних показників та надійності електромеханізмів і систем електрообладнання на основі спеціальних ЕМ широкого діапазону потужності, структурні схеми та особливості конструкції ЕМ нетрадиційного виконання, особливості застосування і схемотехнічні способи та засоби зниження амплітудних, кутових і фазних погрішностей силових і інформаційних ЕМ систем автоматики та приладів, а також про особливості проектування ЕМ спеціального виконання та призначення

 

ПРОГРАМА КУРСУ

Модуль 1. Особливості призначення і використання та колекторні виконання спеціальних ЕМ.

Тема 1. Технофізичні і функціональні особливості, застосування та варіанти конструктивно-структурних схем спеціальних ЕМ.

Лекція 1. Визначення, особливості призначення і використання та класифікації спеціальних статичних і рухомих ЕМ. Аналіз варіантів конструктивних схем, що відрізняються напрямом магніторушійної сили (МРС) і розташуванням елементів активної частини (АЧ) у просторі.

Лекція 2. Електричні двигуни зі спеціальними пусковими характеристиками. ЕМ герметичного і зануреного виконання та лінійні.

Тема 2. Спеціальні колекторні ЕМ.

Лекція 3. Призначення тахогенераторів (ТГ) та вихідна характеристика ідеального ТГ. Обґрунтування рівняння та способів наближення реальної характеристики колекторного ТГ постійного струму до ідеальної характеристики. Вимоги, що пред'являються до ТГ постійного струму і засоби їх забезпечення. Призначення, особливості і різновиди конструкції та обґрунтування рівнянь механічної і регулювальної характеристик колекторних виконавчих двигунів (ВД) постійного струму.

Лекція 4. Два типа електромашинних підсилювача (ЕМП), коефіцієнти підсилення і швидкодії ЕМП. Обґрунтування виразу коефіцієнта підсилення ЕМП з подовжньо-поперечним полем (амплідина) і конструкції його магнітного кола. Принципова електрична схема і способи підвищення стійкості і стабільності коефіцієнта підсилення амплідина. Особливості і різновиди колекторних двигунів змінного струму.

Модуль 2. Індукційні інформаційні ЕМ .

Тема 3. ЕМ синхронного зв'язку і індукційні ТГ.

Лекція 5. Призначення, різновиди і особливості сельсинів та електромеханічних систем синхронного зв'язку. Особливості роботи та обґрунтування рівнянь сельсинів в індикаторному режимі.

Лекція 6. Синхронізуючий електромагнітний момент (ЕММ) та питомий синхронізуючий момент різновидів сельсинів. Особливості роботи та обґрунтування рівнянь сельсинів в трансформаторному режимі. Погрішності та точність сельсинів і систем синхронного зв'язку.

Лекція 7. Аналіз особливостей і обґрунтування роботи диференціальних і трифазних сельсинів, сельсин-двигуна і магнесина.

Лекція 8. Особливості і недоліки синхронних ТГ. Обґрунтування принципу дії і вихідної характеристики ідеального асинхронного ТГ(АТГ) і погрішності реального АТГ. Причини, способи і технічні рішення зниження погрішностей АТГ. Рівняння і калібрування вихідної характеристики, векторна діаграма вихідної ЕРС та переваги АТГ. Давачи прискорення.

Тема 4 . Обертові трансформатори.

Лекція 9. Призначення, різновиди конструкції і обґрунтування принципу дії синусно-косинусного обертового трансформатора (ОТ). Причини наявності квадратичної погрішності ОТ.

Лекція 10. Аналіз способів зниження погрішностей ОТ на основі варіантів симетрирування. Показники точності відображення сигналу ОТ. Особливості редуктосинів і індуктосинів.

Лекція 11. Призначення і обґрунтування можливостей перетворення сигналів і координат лінійним ОТ. Масштабні ОТ та їх принципові електричні схеми.

Модуль 3. Індукційні виконавчі, редукторні і електромеханотронні ЕМ.

Тема 5. Однофазні і виконавчі асинхронні та синхронні двигуни.

Лекція 12. Аналіз особливостей електромагнітного процесу однофазного асинхронного двигуна (АД) методом двох обертових магнітних полів (МП). Залежність механічної характеристики однофазного АД від опору кола ротора. Різновиди однофазних АД з розподіленою та згуртованою обмотками статора.

Лекція 13. Аналіз різновидів асинхронних ВД і способів керування ними. Заступні схеми прямої і зворотної послідовності МП і струму асинхронних ВД. Порівняльний аналіз електромеханічних характеристик асинхронних ВД.

Лекція 14. Аналіз причин і обґрунтування способів усунення самоходу, показники якості виконавчих АД та способи забезпечення швидкодії асинхронних ВД.

Лекція 15. Робота трифазного АД в однофазному режимі. Різновиди і особливості трифазних, однофазних і гістерезисних синхронних мікро- електродвигунів.

Тема 6. Редукторні, вентильні і крокові двигуни.

Лекція 16. Математична модель МП ЕМ на основі метода питомої провідності зазору. Особливості, принцип дії і різновиди асинхронних і синхронних двигунів з електромагнітною редукцією швидкості обертання на основі використання зубцових гармонік МП.

Лекція 17. Принцип дії і особливості різновидів синхронних редукторних двигунів з котковим і хвильовим ротором. Обґрунтування виразу частоти обертання ротора та коефіцієнта редукції швидкості двигунів з котковим і хвильовим роторами.

Лекція 18. Різновиди, особливості, принципи дії і схемотехнічні рішення, ЕММ, характеристики та показники вентильних і крокових двигунів.