Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ"
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебнометодической работе
п\п
А.Л. Гудков
«11 » сентября 2014 г.
Рабочая программа дисциплины
ГРЕБНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
Профессиональный цикл, базовая часть
Специальность
180407 Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики
Квалификация (степень) выпускника
специалист
Форма обучения
очная, заочная
Факультет судостроения и энергетики
Кафедра-разработчик – кафедра электрооборудования судов и электроэнергетики
Калининград 2014
1
1. Цели и задачи дисциплины.
Цель освоения дисциплины
"Гребные электрические установки"
заключается в формировании знаний, умений и навыков
в области
проектирования
и
эксплуатации
сложных
автоматизированных
электроприводов большой мощности;
Задачами дисциплины является овладение студентом:
вопросов, относящихся к электроприводу: механика электропривода,
механические характеристики и поддержание постоянства мощности в
установившемся режиме работы;
– определение мощности исполнительных двигателей и генераторов,
пускорегулирующая аппаратура и схемы управления;
- чтение и анализ основных типов схем автоматизированного электропривода
гребных электрических установок.
2 Место дисциплины
программы (ООП)
в
структуре
основной
образовательной
Дисциплина "Гребные электрические установки" входит в состав базовой
(общепрофессиональной) части профессионального цикла ООП и изучается в
десятом семестре.
При изучении дисциплины используются знания и навыки, полученные
при освоении курсов и дисциплин "Математика", "Физика", "Теоретические
основы электротехники", "Судовые электрические машины", "Информатика",
"Судовая электроника", "Судовая силовая преобразовательная техника",
"Элементы и функциональные устройства судовой автоматики", "Судовые
электроприводы".
Результаты освоения дисциплины используются при параллельном
изучении дисциплин по выбору вариативной части профессиональной
подготовки.
Знания, умения и навыки, полученные в результате освоения дисциплины,
используются и углубляются при выполнении выпускной квалификационной
работы, а также в дальнейшей профессиональной деятельности.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
В результате освоения дисциплины " Гребные электрические установки " у
обучающегося формируются следующие профессиональные (ПК) компетенции
( или их элементы), предусмотренные ФГОС ВПО:
способность и готовность к самостоятельному обучению в новых условиях
производственной деятельности с умением установления приоритетов для
достижения цели в разумное время (ПК – 2);
способность и готовность сформировать цели проекта (программы),
разработать обобщенные варианты ее решения, выполнить анализ этих
2
вариантов, прогнозирования последствий, нахождения компромиссных решений
(ПК -22);
способность
и
готовность
разработать
проекты
объектов
профессиональной деятельности с учетом физико-технических, механикотехнологических,
эстетических,
эргономических,
экологических
и
экономических требований (ПК – 23);
способность и готовность принять участие в разработке и оформлении
проектной, нормативной и технологической документации для ремонта,
модернизации и модификации судового электрооборудования и средств
автоматики (ПК – 24);
способность определять производственную программу по техническому
обслуживанию, ремонту и другим услугам при эксплуатации судового
электрооборудования и средств автоматики в соответствии с существующими
требованиями (ПК – 25);
способность и готовность эффективно использовать материалы,
электрооборудование, соответствующие алгоритмы и программы для расчетов
параметров технологических процессов (ПК -26);
способность выполнять информационный поиск и анализ информации по
объектам исследований (ПК – 33);
способность анализировать результаты исследований, разрабатывать
предложения по их внедрению (ПК – 34);
В результате освоения дисциплины студент должен:
- знать области применения гребных электрических установок (ГЭУ) на
судах, основные электрические схемы, машины и аппараты гребных
электрических установок, методы расчета и анализа гребных электрических
установок;
- иметь представление об основных направлениях развития гребных
электрических установок на судах, расчетах механических узлов и элементов,
режимах работы и их оптимизации, методах обоснованного выбора различных
элементов гребных электрических установок;
- уметь анализировать информацию, технические данные, показатели и
результаты работы гребных электрических установок, обобщать и
систематизировать их, производить необходимые расчеты, используя
современную электронно-вычислительную технику;
- иметь навыки по эксплуатации и определению работоспособности
установленного,
эксплуатируемого
и
ремонтируемого
судового
электрооборудования гребных электрических установок в соответствии с
требованиями нормативно-технических документов.
3
4 Структура и содержание дисциплины
4.1. Структура дисциплины
Дисциплина «Гребные электрические установки» изучается в десятом
семестре. Ее общая трудоемкость составляет 4 зачетных единиц, т. е. 144
академических часа, в т.ч. аудиторные занятия (АЗ) – 60 часов, самостоятельная
работа студента (СРС) – 84 часа.
СРС
1
1
-
-
-
1
1
2
-
-
2
4
Всего
ПЗ **
Введение
ЛЗ‫٭‬
1.
Лекции
Тема
дисциплины
Трудоемкость учебной
работы по ее видам (час.)
АЗ
Неделя
семестра
№
п/
п
Семестр
Предусмотрено выполнение курсового проекта в десятом семестре.
Аттестация по дисциплине проводится в форме экзамена в десятом семестре.
Более подробные сведения о структуре дисциплины, видах, трудоемкости и
формах контроля учебной работы студентов приведены в нижерасположенной
таблице.
Формы текущего
контроля
успеваемости и
итоговой аттестации
по дисциплине
3.
ГЭУ постоянного тока
2-3
6
4
4
4
18
4.
ГЭУ переменного тока
4-5
6
2
4
4
16
5.
ГЭУ двойного рода тока
6-7
4
2
4
4
14
Контроль на
экзамене
Контроль на
экзамене
• Контроль на ПЗ
• Защита лаб. работ
• Контроль на ПЗ
• Защита лаб. работ
• Контроль на ПЗ
• Защита лаб. работ
6.
ГЭУ переменнопеременного тока
7-8
4
2
4
4
14
• Контроль на ПЗ
• Защита лаб. работ
7.
Перспективные ГЭУ
8-9
4
-
-
2
6
Контроль на
экзамене
8.
Эксплуатация ГЭУ
9-10
2
-
4
2
8
9.
Заключение
11
1
-
-
-
1
Выполнение курсового проекта
-
-
-
-
36
36
Подготовка к экзамену и его
сдача в период экз. сессии
-
-
-
-
26
26
Экзамен
30
10
20
84
144
Экзамен
2.
Общие сведения о ГЭУ
Итого по дисциплине
10
• Контроль на ПЗ
Контроль на
экзамене
Защита курсового
проекта
60
4
4.2. Теоретические занятия (лекции)
Объем лекционных занятий - 30 часов
№
п/п
1
Тема дисциплины
Содержание
2
3
1
Введение
2
Общие сведения о
ГЭУ
3
ГЭУ постоянного
тока
Назначение курса и его связь со
смежными
дисциплинами.
Структура
курса. Краткая история развития гребных
электрических
установок
(ГЭУ).
Современные тенденции развития ГЭУ.
Характерные особенности ГЭУ, их
достоинства и недостатки.
Основные требования, предъявляемые к
ГЭУ. Требования к главным генераторам и
гребным электродвигателям (ГЭД). Общие
требования к системам возбуждения и
автоматизированного управления. Правила
и положения сертификационных обществ
(Российского
морского
Регистра
судоходства) о гребных электрических
установках.
Классификация ГЭУ по типу первичных
двигателей и по роду тока (постоянный ток,
переменный ток, двойной род тока,
переменно-переменного тока). Системы
типа Азипод. Краткий анализ достоинств,
недостатков и особенностей различных
ГЭУ.
Общие
сведения.
Характерные
особенности ГЭУ постоянного тока. Типы
и структурные схемы ГЭУ постоянного
тока.
Гребные электродвигатели (ГЭД) и
главные генераторы (ГГ) постоянного тока
и их характерные особенности. Системы
возбуждения в ГЭУ постоянного тока.
Стационарные
режимы
работы
и
характеристики ГЭУ постоянного тока.
Основные режимы и характеристики ГЭУ.
Переходные процессы в ГЭУ постоянного
тока. Пуск, реверс, остановка ГЭУ
постоянного тока.
Общие принципы управления ГЭУ
постоянного
тока.
Автоматическое
Кол-во
часов
4
1
2
6
5
4
ГЭУ переменного
тока
5
ГЭУ двойного
рода тока
управление
ГЭУ
постоянного тока.
Критерии
оптимального
управления.
Анализ динамических характеристик ГЭУ.
Главные распределительные устройства
ГЭУ постоянного тока. Системы защиты,
блокировки и сигнализации в ГЭУ
постоянного тока.
Общие сведения о ГЭУ переменного
тока. Характерные особенности ГЭУ
переменного тока. Типы и структурные
схемы ГЭУ переменного тока.
Типы
ГЭД
переменного
тока.
Характерные
особенности
ГЭУ
переменного тока.
Переходные процессы и диаграммы
эксплуатационных
режимов
ГЭУ
переменного тока. Пусковые и реверсивные
диаграммы
ГЭД
переменного
тока.
Переходные процессы в ГЭУ переменного
тока.
Автоматическое
управление
ГЭУ
переменного тока. Особенности, связанные
с характеристиками машин переменного
тока.
Главные распределительные устройства
ГЭУ переменного тока. Системы защиты,
блокировок и сигнализации в ГЭУ
переменного тока.
Принципы построения ГЭУ переменнопостоянного токаю Режимы работы
главных
генераторов
и
гребных
электродвигателей с неуправляемыми и
управляемыми вентилями.
Схемы
и
характеристики
преобразовательных устройств. Проблема
искажений кривых напряжения и тока
генератора и пульсации выпрямленного
напряжения ГЭД постоянного тока.
Элементы теории и расчета ГЭУ двойного
рода
тока
с
неуправляемыми
и
управляемыми вентилями.
динамические режимы работы ГЭУ
двойного рода тока Основные различия
пусковых и реверсивных характеристик
ГЭУ с управляемыми и неуправляемыми
6
4
6
6
7
вентилями.
Системы возбуждения, защиты, контроля
и управления.
ГЭУ с единой электроэнергетической
системой. Особенности систем управления
и
регулирования
ГЭУ
с
ЕЭЭС.
Экономическая
и
техническая
целесообразность таких систем.
Опыт эксплуатации ГЭУ двойного рода
тока и проблемы повышения качества
систем автоматического управления.
ГЭУ переменно- Основные
типы
ГЭУ
переменнопеременного тока переменного тока. Основные принципы
управления и регулирования этих ГЭУ.
Основные схемные решения в ГЭУ
переменно-переменного
тока
с
синхронными,
вентильными
и
асинхронными двигателями.
Основные типы преобразовательных
устройств
(непосредственные
преобразователи частоты, преобразователи
частоты со звеном постоянного тока и
другие), входящие в состав схемы главного
тока в ГЭУ.
Системы управления и регулирования
ГЭУ переменно-переменного тока.
Динамические режимы работы ГЭУ
переменно-переменного тока.
Системы ГЭУ переменно-переменного
тока с движителями типа Азипод.
Перспективные
ГЭУ переменного тока со статическими
ГЭУ
преобразователями частоты (ПЧ). ПЧ со
звеном
постоянного
тока.
ПЧ
с
непосредственной
связью.
Схемы
управления ПЧ. Диапазоны регулирования
частоты вращения ГЭД. Способы передачи
реактивной мощности. Достоинства и
недостатки ПЧ. Схемные решения ГЭУ с
ПЧ.
Единые
электроэнергетические
установки на основе применения ГЭУ с
ПЧ. ГЭУ научно-исследовательского судна
«Аренда».
ГЭУ
с
асинхронно-вентильными
каскадами (АВК). АВК электрического и
электромеханического типа. Рекуперация
4
4
7
8
9
энергии в судовую сеть. Схемные решения.
Автоматизация ГУ с ПЧ и АВК.
ГЭУ с вентильными ГЭД. Особенности
конструкции вентильных электрических
машин,
способов
управления
и
эксплуатации режимов. Схемные решения.
ГЭУ со статическими источниками
электроэнергии.
Принцип
работы
электрохимических и термоэлектрических
генераторов. Основные параметры и
характеристики.
Схемные
решения.
Параллельная
работа
с
другими
источниками электроэнергии. Особенности
переходных процессов.
ГЭУ с применением сверхпроводников и
МГД
–
движителей.
Материалы
сверхпроводников. МГД – движитель со
сверхпроводниковыми обмотками. Защита
сверхпроводниковых обмоток. Способы
запитки и подпитки сверхпроводниковых
устройств.
Эксплуатация ГЭУ Основные
задачи
эксплуатации.
Наблюдения за работой ГЭУ при несении
вахты.
Ведение
документации
по
эксплуатации
ГЭУ.
Настройка
и
регулировка элементов схем возбуждения
ГЭУ.
Организация
ремонтных
и
монтажных
работ.
Обеспечение
безопасности
жизнедеятельности.
Проведение
швартовых
и
ходовых
испытаний. Анализ аварий и аварийных
ситуация
ГЭУ.
Мероприятия
по
предупреждению аварий.
Заключение
Перспективы развития электродвижения
судов.
Пути
наивыгоднейшего
использования ГЭУ в рыбопромысловом
флоте. Новая литература по разделам
дисциплины. Рекомендации студента по
дальнейшему совершенствованию знаний в
данной отрасли техники.
Итого
2
1
30
8
4.3. Практические занятия
№
№ темы
дисциплины
1-2
3
3-4
4
5-6
5
7-8
6
9-10
8
Наименование практических занятий
Расчет мощности гребных электродвигателей,
выбор их количества, определение напряжения
магнитного потока и вращающего момента,
изучение вариантов схем главных цепей ГЭУ
постоянного тока
Расчет
переходных
процессов
ГЭУ
постоянного и переменного тока. Расчет
геометрических и массовых характеристик
главных машин ГЭУ.
Изучение схемных решений ГЭУ переменного
и двойного рода тока с отбором мощности в
судовую сеть
Изучение схемных решений
ГЭУ с
преобразователями частоты.
Изучение и элементы расчета систем с
поддержанием постоянства мощности путем
изменения магнитного потока генератора и ГЭД.
Итого
Объем
в часах
4
4
4
4
4
20
4.4. Лабораторные занятия
№
1
2
3
4
5
№ темы
Наименование лабораторной работы
дисциплины
3
Исследование функционирования схем главных
цепей ГЭУ постоянного тока в режимах полных
и частичных мощностей
3
Исследование
режимов
работы
ГЭУ
неизменного тока
4
Пуск и реверс синхронного ГЭД в автономной
ГЭУ переменного тока и в единой ЭЭУ судна
5
Исследование ГЭУ двойного рода тока
6
Регулирование частоты вращения ГЭД путем
изменения магнитного потока и ступенчатого
изменения напряжения
Итого
Объем,
ч
2
2
2
2
2
10
9
4.5. Самостоятельная работа студента
№
п/п
1
2
3
Вид (содержание) СРС
Кол-во Форма контроля
часов
Освоение учебного материала, подготовка к
22
Контроль на ПЗ.
практическим и лабораторным занятиям,
Защита
оформление отчетов.
лабораторных
работ
Выполнение курсового проекта
26
Защита курсового
проекта
Подготовка к экзамену, сдача его в период
36
Экзамен
экзаменационной сессии
Итого
84
5. Образовательные технологии
Лекционные занятия проводятся по всем темам дисциплины, практические
и лабораторные занятия – по важнейшим темам, имеющим наибольшее значение
в практике эксплуатации судовых электроприводов гребных электрических
установок. Лекции носят проблемный характер, на практических занятиях
осваиваются в основном методы анализа и расчета судовых электроприводов
гребных электрических установок, на лабораторных занятиях студенты
получают навыки работы с судовыми электроприводами гребных электрических
установок и закрепляют теоретический материал.
Консультации преподавателя.
Самостоятельная работа студента.
В курсовом проекте рассчитывается ГЭУ с коммутацией элементов
схемы, выбор схемы возбуждения и управления, САР постоянства мощности
ГЭД, расчет и построение внешней характеристики генератора, механической
характеристики ГЭД и характеристик возбудителя, выбор схемы защиты и
сигнализации с предоставлением пояснительной записки и графического
материала.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и
итоговой аттестации освоения дисциплины
6.1. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости студентов
(задания для тестирования, темы курсового проекта) и итоговой аттестации по
дисциплине (экзаменационные вопросы) приводятся в качестве отдельных
материалов УМКД в соответствующих методических указаниях.
6.2. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
определено в разделе 7.
10
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.1. Основная и дополнительная литература
7.1.1 Основная литература
1. Баранников В.Л. Эксплуатация электрооборудования рыбопромысловых
судов: учеб. пособие. –Москва: Моркнига,2013. – 496 с.
7.1.2 Дополнительная литература
1. Богомолов В.С. Гребные электрические установки: теория и
эксплуатация : учеб. пособие / В. С. Богомолов. - Калининград: Кн. изд-во, 1998.
- 223 с.
2. Хайкин А.Б., Васильев В.Н., Полонский В.И. Автоматизированные
гребные электрические установки: учеб. / - 4-е изд.,перераб.и доп. - Москва:
Транспорт, 1986. - 424 с.
3. Богомолов В.С. Автоматизированные гребные электрические установки:
метод. указ. для вып. курс. раб. для студ. днев. отд. вузов спец. 240600 Эксплуатация электрооборудования и автоматики судов. - Калининград: КГТУ,
1998. - 16 с.
4. Богомолов В.С. Автоматизированные гребные электрические установки:
лаб. практикум с метод. указ. для студ. спец. 240600 - Эксплуатация
электрооборудования и автоматики судов".- Калининград: КГТУ, 1998. - 34 с.
5. Колтовой А.Ф., Левин А.М., Малишевский В.Е. Гребные
электроустановки переменно-постоянного тока.: - Ленинград : Судостроение,
1977. - 248с.
6. Горбунов Б.А. Современные и перспективные гребные электрические
установки судов. - Ленинград: Судостроение, 1979. - 180с.
7. Айзенштадт Е.Б. Гребные электрические установки: справочник.- 2-е
изд., перераб. и доп. - Ленинград: Судостроение, 1985. - 303с.
8. Панов В.А., Романовский, В.В., Корди С.А. Эксплуатация гребных
электроустановок.- Москва: Транспорт, 1988. - 174 с.
9. Усатенко С.Г. Выполнение электрических схем по ЕСКД. – М.: Изд-во
стандартов, 1989. - 325 с.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
При освоении дисциплины используется материально-техническая база
кафедры.
Практические занятия проводятся в компьютерном классе с
использованием
персональных компьютеров, имеющих
программное
обеспечение для проведения математических расчетов и моделирования
электроприводов.
Лабораторные
занятия
проводятся
в
лабораториях
кафедры
электрооборудования судов и электроэнергетики на стендах, содержащих
средства для исследования основных судовых электроприводов гребных
электрических установок и их систем управления.
11
9. Особенности освоения дисциплины по заочной форме обучения
Цели и задачи освоения дисциплины по заочной форме обучения
аналогичны целям и задачам освоения дисциплины по очной форме. Отличие
заключается в количестве часов, отведенных на аудиторные занятия и
самостоятельную работу обучающихся
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 4 (четыре) зачётных единиц,
144 часа. Итоговой аттестацией по дисциплине является экзамен
Более подробные сведения о структуре дисциплины; видах, трудоемкости и
формах контроля учебной работы студентов приведены в таблице ниже.
№
п/п
1
2
3
4
4.1
4.2
4.3
5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Форма обучения
Показатели
Общая трудоемкость
(час)
Переаттестовано
Подлежит изучению
АЗ (час), в том числе:
Лекции
Практические занятия
Лабораторные работы
СРС (час), в том числе:
Подготовка к аудиторным
занятиям
Контрольная работа (во
внеаудиторное время)
Зачет
Курсовая работа/проект
Экзамен
Заочная
10-й семестр
11-й семестр
Очно-заочная
144
36
8
8
28
108
12
2
6
4
96
28
34
-
-
-
36
26
12
Лист согласования рабочей программы дисциплины
Рабочая программа дисциплины разработана в соответствии с
федеральным государственным образовательным стандартом высшего
профессионального образования по направлению подготовки 180407
«Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» (утвержден
приказом Министра образования и науки РФ от 23.12.2010, № 2026), учебным
планом университета по этому же направлению, утвержденным ученым советом
27.10.2011 года.
Авторы программы –Шабалин Л.Д. к.т.н., доцент
Рабочая программа дисциплины рассмотрена и одобрена на заседании
кафедры электрооборудования судов и электроэнергетики (рецензент –
канд.техн.наук , доцент Еремин О.И.), протокол № 1 от 29.08.2014г.
Заведующий кафедрой, д.т.н., проф.
В.Ф. Белей "___" _______ 2014 г.
13
Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Наличие в Наличие в
учебном электронной
№
Наименование литературы
абонементе библиотеке
п/п
НТБ (колво)
Основная литература
Баранников В.Л. Эксплуатация электрообору1 дования рыбопромысловых судов: учеб. пособие. –
65
нет
Москва: Моркнига,2013. – 496 с.
Дополнительная литература
Богомолов В.С. Гребные электрические установки:
1 теория и эксплуатация: учеб. пособие. 101
нет
Калининград: Кн. изд-во, 1998. - 223 с.
Хайкин А.Б., Васильев В.Н., Полонский В.И.
Автоматизированные
гребные
электрические
2
25
нет
установки: учеб./ - 4-е изд.,перераб.и доп.- Москва:
Транспорт, 1986. - 424 с.
Богомолов В.С. Автоматизированные гребные
электрические установки: метод. указ. для вып.
3 курс. раб. для студ. днев. отд. вузов спец. 240600 20
нет
Эксплуатация электрооборудования и автоматики
судов. - Калининград: КГТУ, 1998. - 16 с.
Богомолов В.С. Автоматизированные гребные
электрические установки: лаб. практикум с метод.
4 указ. для студ. спец. 240600 - Эксплуатация
19
нет
электрооборудования и автоматики судов".Калининград: КГТУ, 1998. - 34 с.
Колтовой А.Ф., Левин А.М., Малишевский В.Е.
Гребные электроустановки переменно5
4
нет
постоянного тока.: - Ленинград: Судостроение,
1977. - 248с.
Горбунов Б.А. Современные и перспективные
6 гребные электрические установки судов. 6
нет
Ленинград: Судостроение, 1979. - 180с.
Айзенштадт
Е.Б.
Гребные
электрические
7 установки: справочник.- 2-е изд., перераб. и доп. 2
нет
Ленинград: Судостроение, 1985. - 303с.
Панов В.А., Романовский, В.В., Корди С.А.
8 Эксплуатация
гребных
электроустановок.4
нет
Москва: Транспорт, 1988. - 174 с.
Усатенко С.Г. Выполнение электрических схем по
9
9
нет
ЕСКД. – М.: Изд-во стандартов, 1989. - c 325.
Директор НТБ
М.В. Вареницына
"___" _______ 2014 г.
14
Рабочая программа дисциплины рассмотрена и одобрена на заседании
методической комиссии факультета судостроения и энергетики
(протокол № от " "
2014 г.).
Председатель методической комиссии
к.т.н., доцент
Б.И. Пименов
"___" _______ 2014 г.
Согласовано:
Зам. начальника
учебного управления
В.Е. Огнев
"___" _______ 2014 г.
15