Помощь студентам в учебе
Практикум для изучения дисциплины Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии
|
Введение 3
1 Состояние вопроса исследования 8
1.1 Особенности изучения дисциплины «Проектирование
электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии» 8
1.2 Оценочные средства дисциплины «Проектирование
электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии» 9
2 Практические работы по исследованию электромагнитных
процессов 27
2.1 Практическая работа № 1 «Построение геометрии магнитной
системы электрических машин» 27
2.2 Практическая работа № 2 «Простановка меток, построение
сетки» 35
2.3 Практическая работа № 3 «Моделирование магнитной системы
«электротехническая сталь-постоянный магнит» 40
2.4 Практическая работа № 4 «Моделирование катушки Брукса» 52
2.5 Практическая работа № 5 «Моделирование цилиндрического
проводника во вращающемся магнитном поле» 66
2.6 Практическая работа № 6 «Моделирование магнитной системы
двигателя постоянного тока» 75
2.7 Практическая работа № 7 «Моделирование электромагнита
плунжерного типа» 89
2.8 Практическая работа № 8 «Моделирование электрической схемы
замещения» 98
3 Методические рекомендации для проведения практических занятий 104
Заключение 105
Список использованных источников 106
1 Состояние вопроса исследования 8
1.1 Особенности изучения дисциплины «Проектирование
электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии» 8
1.2 Оценочные средства дисциплины «Проектирование
электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии» 9
2 Практические работы по исследованию электромагнитных
процессов 27
2.1 Практическая работа № 1 «Построение геометрии магнитной
системы электрических машин» 27
2.2 Практическая работа № 2 «Простановка меток, построение
сетки» 35
2.3 Практическая работа № 3 «Моделирование магнитной системы
«электротехническая сталь-постоянный магнит» 40
2.4 Практическая работа № 4 «Моделирование катушки Брукса» 52
2.5 Практическая работа № 5 «Моделирование цилиндрического
проводника во вращающемся магнитном поле» 66
2.6 Практическая работа № 6 «Моделирование магнитной системы
двигателя постоянного тока» 75
2.7 Практическая работа № 7 «Моделирование электромагнита
плунжерного типа» 89
2.8 Практическая работа № 8 «Моделирование электрической схемы
замещения» 98
3 Методические рекомендации для проведения практических занятий 104
Заключение 105
Список использованных источников 106
В условиях повышения технического уровня производства и перехода к комплексной автоматизации технологических процессов особую актуальность приобретают вопросы качественной подготовки специалистов, непосредственно занятых в данной сфере.
В учебном процессе наряду с теоретическим обучением значительное место отводится выполнению практических работ. Правильное сочетание теоретических знаний с практикой обеспечивает высокое качество подготовки специалистов.
Одним из современных направлений развития образовательного процесса является проведение виртуальных работ, как практических, так и лабораторных. Главной особенностью выполнения таких работ является отсутствие непосредственного контакта с лабораторным стендом или при его отсутствии с виртуальной исследовательской установкой. [1] Для выполнения виртуальной практической работы требуется специализированное программное обеспечение (ПО) или специализированный программный комплекс позволяющий имитировать или моделировать определенные физические процессы, протекающие в электромагнитных устройствах и электромеханических преобразователях энергии.
К достоинствам выполнения практических работ на персональном компьютере (ПК) относятся:
- экономия материальных средств на приобретение лабораторного оборудования и расходных материалов к ним;
- возможность моделирования и снятия характеристик, недоступных на лабораторной установке;
- более наглядное представление полученных результатов;
- большие возможности для анализа и представления полученных результатов;
- отсутствие возможности поражения студента электрическим током, что повышает безопасность проведения занятий.
К недостаткам выполнения практических работ на персональном компьютере (ПК) относятся в первую очередь отсутствия развития практических навыков работы с ЭМУ и ЭМП, оборудованием, приборами. [2] Поэтому важно определить необходимость и возможность выполнения той или иной работы или учебного курса на ПК.
Методические рекомендации к выполнению практических работ, разработанные в данной работе, составлены в соответствии с учебными программами направления подготовки 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника». В практикуме приведены описания практических работ по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии». Значительное внимание уделено четкой формулировке программе каждой практической работы, порядку её выполнения и анализу результатов экспериментов при оформлении отчетов по практическим работам.
Практикум построен по принципу изучения материала «от простого к сложному». По завершению выполнения практических работ студент сможет самостоятельно решать достаточно сложные задачи моделирования электромагнитных устройств (ЭМУ) и электромеханических преобразователей энергии (ЭМП).
Структура практикума.
1. Изучается возможность программы Elcut при построения различных геометрий магнитных систем ЭМУ и ЭМП.
2. Изучается возможности программы Elcut по заданию характеристик и параметров участков магнитных систем (воздух, сталь, электротехническая сталь, проводник и т.д).
3. Затем моделируются различные участки магнитной системы на которых изучается картина магнитного поля локальных элементов:
- «электротехническая сталь-воздух-постоянный магнит»;
- катушка индуктивности.
4. Исследуется поведение цилиндрического проводника с током, по модели исследуется плотность распределения тока в проводнике и его влияние на создаваемое им магнитное поле.
5. Приобретенные при выполнении предыдущих работ навыки студент применяет при создании модели двигателя постоянного тока.
6. Затем моделируется статическое ЭМУ - электромагнит плунжерного типа.
7. Завершается практикум моделированием электрических схем замещения ЭМУ и ЭМП.
Актуальность работы.
Актуальность работы обуславливается необходимостью разработки и внедрения в учебный процесс практикума по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии», отвечающего всем современным требованиям и передовому научному уровню.
Цель работы.
Целью настоящей работы является разработка практикума по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии» магистерской программы «Общая теория электромеханического преобразования энергии» направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника».
Задачи исследования:
- разработать оценочные средства дисциплины «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии»;
- разработать методические рекомендации для проведения практических занятий по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии».
Практическая значимость.
Разработанные методические материалы позволят углубить знания об устройстве и принципах действия электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии, особенностях их проектирования, применяемом специализированном программном обеспечении.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Оценочные средства и методические указания к практическим работам по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии».
Новизна магистерской диссертации
1. Новизна работы заключается в разработке новых практических работ по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии», позволяющие углубить знания об устройстве и принципах действия электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии .
Основные материалы диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития научной мысли». 15 сентября 2016 года г. Екатеринбург и Международной научно-практической конференции «Результаты научных исследований». 15 февраля 2016 года г. Тюмень.
По теме диссертации опубликовано 3 научные статьи [19, 20, 21].
1. Кичак Н.И. «Электрический двигатель для тягового электропривода легкового автомобиля». Сборник статей международной научно-практической конференции «Результаты научных исследований». 15 февраля 2016 года г. Тюмень В 4 ч. Ч.2: - Уфа: Аэтерна, 2016.- с. 54-56
2. Кичак Н.И. «Моделирование двигателя постоянного тока в ELCUT».
Сборник статей международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития научной мысли ». 15
сентября 2016 года г. Екатеринбург. В 2 ч. Ч. 2/ - Уфа: Аэтерна, 2016.- с. 34-36
3. Кичак Н.И. «Моделирование паза электрической машины». Сборник статей международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития научной мысли ». 15 сентября 2016 года г. Екатеринбург. В 2 ч. Ч. 2/ - Уфа: Аэтерна, 2016.- с. 36-39
Структура и объём работы.
Структура: введение, 3 раздела, заключение, список использованной литературы, включающий 34 наименования.
Объем: 110 страниц машинописного текста.
В учебном процессе наряду с теоретическим обучением значительное место отводится выполнению практических работ. Правильное сочетание теоретических знаний с практикой обеспечивает высокое качество подготовки специалистов.
Одним из современных направлений развития образовательного процесса является проведение виртуальных работ, как практических, так и лабораторных. Главной особенностью выполнения таких работ является отсутствие непосредственного контакта с лабораторным стендом или при его отсутствии с виртуальной исследовательской установкой. [1] Для выполнения виртуальной практической работы требуется специализированное программное обеспечение (ПО) или специализированный программный комплекс позволяющий имитировать или моделировать определенные физические процессы, протекающие в электромагнитных устройствах и электромеханических преобразователях энергии.
К достоинствам выполнения практических работ на персональном компьютере (ПК) относятся:
- экономия материальных средств на приобретение лабораторного оборудования и расходных материалов к ним;
- возможность моделирования и снятия характеристик, недоступных на лабораторной установке;
- более наглядное представление полученных результатов;
- большие возможности для анализа и представления полученных результатов;
- отсутствие возможности поражения студента электрическим током, что повышает безопасность проведения занятий.
К недостаткам выполнения практических работ на персональном компьютере (ПК) относятся в первую очередь отсутствия развития практических навыков работы с ЭМУ и ЭМП, оборудованием, приборами. [2] Поэтому важно определить необходимость и возможность выполнения той или иной работы или учебного курса на ПК.
Методические рекомендации к выполнению практических работ, разработанные в данной работе, составлены в соответствии с учебными программами направления подготовки 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника». В практикуме приведены описания практических работ по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии». Значительное внимание уделено четкой формулировке программе каждой практической работы, порядку её выполнения и анализу результатов экспериментов при оформлении отчетов по практическим работам.
Практикум построен по принципу изучения материала «от простого к сложному». По завершению выполнения практических работ студент сможет самостоятельно решать достаточно сложные задачи моделирования электромагнитных устройств (ЭМУ) и электромеханических преобразователей энергии (ЭМП).
Структура практикума.
1. Изучается возможность программы Elcut при построения различных геометрий магнитных систем ЭМУ и ЭМП.
2. Изучается возможности программы Elcut по заданию характеристик и параметров участков магнитных систем (воздух, сталь, электротехническая сталь, проводник и т.д).
3. Затем моделируются различные участки магнитной системы на которых изучается картина магнитного поля локальных элементов:
- «электротехническая сталь-воздух-постоянный магнит»;
- катушка индуктивности.
4. Исследуется поведение цилиндрического проводника с током, по модели исследуется плотность распределения тока в проводнике и его влияние на создаваемое им магнитное поле.
5. Приобретенные при выполнении предыдущих работ навыки студент применяет при создании модели двигателя постоянного тока.
6. Затем моделируется статическое ЭМУ - электромагнит плунжерного типа.
7. Завершается практикум моделированием электрических схем замещения ЭМУ и ЭМП.
Актуальность работы.
Актуальность работы обуславливается необходимостью разработки и внедрения в учебный процесс практикума по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии», отвечающего всем современным требованиям и передовому научному уровню.
Цель работы.
Целью настоящей работы является разработка практикума по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии» магистерской программы «Общая теория электромеханического преобразования энергии» направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника».
Задачи исследования:
- разработать оценочные средства дисциплины «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии»;
- разработать методические рекомендации для проведения практических занятий по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии».
Практическая значимость.
Разработанные методические материалы позволят углубить знания об устройстве и принципах действия электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии, особенностях их проектирования, применяемом специализированном программном обеспечении.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Оценочные средства и методические указания к практическим работам по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии».
Новизна магистерской диссертации
1. Новизна работы заключается в разработке новых практических работ по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии», позволяющие углубить знания об устройстве и принципах действия электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии .
Основные материалы диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития научной мысли». 15 сентября 2016 года г. Екатеринбург и Международной научно-практической конференции «Результаты научных исследований». 15 февраля 2016 года г. Тюмень.
По теме диссертации опубликовано 3 научные статьи [19, 20, 21].
1. Кичак Н.И. «Электрический двигатель для тягового электропривода легкового автомобиля». Сборник статей международной научно-практической конференции «Результаты научных исследований». 15 февраля 2016 года г. Тюмень В 4 ч. Ч.2: - Уфа: Аэтерна, 2016.- с. 54-56
2. Кичак Н.И. «Моделирование двигателя постоянного тока в ELCUT».
Сборник статей международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития научной мысли ». 15
сентября 2016 года г. Екатеринбург. В 2 ч. Ч. 2/ - Уфа: Аэтерна, 2016.- с. 34-36
3. Кичак Н.И. «Моделирование паза электрической машины». Сборник статей международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития научной мысли ». 15 сентября 2016 года г. Екатеринбург. В 2 ч. Ч. 2/ - Уфа: Аэтерна, 2016.- с. 36-39
Структура и объём работы.
Структура: введение, 3 раздела, заключение, список использованной литературы, включающий 34 наименования.
Объем: 110 страниц машинописного текста.
Настоящая магистрантская работа посвящена разработке практикума по дисциплине «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии». При разработке практикума решены следующие задачи:
- разработаны оценочные средства дисциплины «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии»: формируемые компетенции, перечень тем на рефераты, вопросы на зачет;
- разработаны методические указания к выполнению 8 практических работ с вариантами индивидуальных заданий и примерами выполнения;
- составлены методические рекомендации для проведения практических занятий.
Основным результатом работы являются методические материалы, позволяющие углубить знания об устройстве и принципах действия электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии, особенностях их проектирования, применяемом специализированном программном обеспечении.
- разработаны оценочные средства дисциплины «Проектирование электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии»: формируемые компетенции, перечень тем на рефераты, вопросы на зачет;
- разработаны методические указания к выполнению 8 практических работ с вариантами индивидуальных заданий и примерами выполнения;
- составлены методические рекомендации для проведения практических занятий.
Основным результатом работы являются методические материалы, позволяющие углубить знания об устройстве и принципах действия электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей энергии, особенностях их проектирования, применяемом специализированном программном обеспечении.