Дисциплины, читаемые на кафедре для студентов других специальностей

Электротехника и электроснабжение металлургических предприятий для спец. 0608 «Экономика и управление на предприятии металлургии» (ф-т экономики и права)

Целью преподавания дисциплины «Электротехника и электроснабжение металлургических предприятий» является общеинженерная подготовка экономиста-менеджера в вопросах, связанных с эксплуатацией электрооборудования и электрических сетей систем электроснабжения промышленных предприятий, а также с разработкой энергосберегающих программ предприятий.

Основная задача дисциплины заключается в выработке у студентов:
- понимания физических явлений, происходящих в электрических сетях при производстве, передаче и распределении электрической энергии;
- знания конструкций и назначения основного электрооборудования систем электроснабжения;
- практических навыков по учету и оплате расхода электроэнергии, определению потерь и разработке мероприятий по их сокращению.

Тема 1. Введение. - 1 час.
Предмет и задачи курса. Роль электрической энергии в научно-техническом прогрессе. Использование электроэнергии в металлургическом производстве. Исторический обзор развития электротехники и электроэнергетики.

Тема 2. Электрические цепи. Общие понятия. - 1 час.
Основные элементы электрической цепи. Параметры режима электрической цепи (ток, напряжение, ЭДС). Источники и приёмники энергии. Условные графические обозначения. Резистивные элементы и накопители энергии электромагнитного поля. Классификация электрических цепей по их элементам и признакам: род тока, линейность, разветвленность, наличие активных элементов.

Тема 3. Линейные электрические цепи постоянного тока. - 1 час.
Режимы работы источника электроэнергии. Схемы замещения источников электроэнергии постоянного тока. Закон Ома. Законы Кирхгофа. Последовательное соединение резистивных приемников. Цепи с одним источником питания и параллельно соединенными резистивными приемниками. Мощность источника и приемника электроэнергии. Закон Джоуля-Ленца.

Тема 4. Электрические цепи однофазного переменного тока. - 1 час.
Особенности электромагнитных процессов в цепях с изменяющимися во времени токами. Реактивные элементы электрических цепей (индуктивность, емкость), их условные обозначения. Синусоидальные и несинусоидальные периодические токи. Основные параметры, характеризующие синусоидальную величину. Количественные и фазовые соотношения между токами и напряжениями на резистивных, индуктивных и емкостных пассивных элементах, цепь с параллельными ветвями. Мощность цепи синусоидального тока. Активная, реактивная, полная мощность. Коэффициент мощности. Резонанс в цепях синусоидального тока.

Тема 5. Трехфазные цепи. - 1 час.
Область применения трехфазных устройств. Трехфазная система ЭДС. Трехфазные системы синусоидальных величин. Последовательность фаз. Схемы трехфазных цепей. Линейные и фазные токи и напряжения. Четырехпроводная и трехпроводная цепи, режим их работы. Мощность трехфазной цепи. Заземление и зануление в трехфазных сетях.

Тема 6. Электрические измерения и приборы. - 1 час.
Прямые и косвенные методы измерения. Устройство, принцип действия, основные свойства и области применения показывающих приборов магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической систем. Счетчики электрической энергии. Обозначения на шкалах приборов. Определение цены деления. Погрешности и классы точности показывающих приборов. Измерение токов, напряжений, мощности и энергии. Расширение пределов измерения приборов.

Тема 7. Электрические машины постоянного тока. - 1 час.
Область применения машины постоянного тока в металлургических цехах. Устройство и принцип действия машины постоянного тока. Статор, якорь, щеточно-коллекторный механизм. ЭДС якоря и электромагнитный момент. Способы возбуждения. Генератор независимого возбуждения. Внешняя и регулировочная характеристики. Двигатели постоянного тока. Уравнение моментов на валу двигателя. Уравнение электрического состояния цепи якоря. Пуск двигателей. Скоростные, механические и рабочие характеристики двигателей параллельного возбуждения. Регулирование скорости вращения. Системы "генератор двигатель", "вентильный преобразователь - двигатель" и их применение в металлургических цехах.

Тема 8. Электрические машины переменного тока. - 1 час.
Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя. Конструкции короткозамкнутого и фазного роторов. Скольжение. Преобразование энергии в асинхронном двигателе, потери энергии и КПД. Электромагнитный момент, его зависимость от скольжения и напряжения. Механическая характеристика. Рабочие характеристики. Пуск асинхронного двигателя. Регулирование скорости вращения. Конструкции и принцип действия синхронных генераторов. Синхронный двигатель - устройство и принцип действия. Применение асинхронных и синхронных двигателей в металлургических цехах.

Тема 9.Характеристики промышленных потребителей электроэнергии. - 2 час.
Классификация электроприемников по энергетическим показателям, режиму работы, по требованиям бесперебойности электроснабжения, технологической принадлежности. Характеристика электроприемников и электропотребления основных промышленных потребителей: электропривод, электрическое освещение, электротехнологические установки. Электрические нагрузки, их графики. Величины, характеризующие графики электрических нагрузок. Понятие расчётной нагрузки. Методы определения расчётных нагрузок.

Тема 10. Основное электрооборудование системы электроснабжения. - 4 час.
Общие сведения о заводских электрических станциях, подстанциях и энергосистемах. Режимы работы электрооборудования. Трансформаторы и автотрансформаторы. Назначение и область применения трансформаторов. Классификация трансформаторов. Устройство трансформатора. Номинальные параметры трансформатора. Принцип действия однофазного двухобмоточного трансформатора. Коэффициент трансформации. Трехфазные трансформаторы. Потери мощности и энергии в трансформаторе. Измерительные трансформаторы напряжения и тока, их назначение, особенности устройства и работы, класс точности. Конструкция, назначение, принцип действия выключателей, разъединителей, реакторов, предохранителей и других коммутационных аппаратов. Выбор электрооборудования.

Тема 11. Электрические сети металлургических предприятий. - 4 час.
Общие сведения о воздушных и кабельных линиях, токопроводах и проводах. Основные элементы, условия работы и требования к конструкции линий электропередачи. Параметры схемы замещения. Потери мощности и энергии. Режимы электрических сетей нормальные, аварийные и послеаварийные. Выбор материала и сечения проводников.

Тема 12. Распределение электроэнергии в сети напряжением ниже 1 кВ. - 2 час.
Требования, предъявляемые к цеховым электрическим сетям. Схемы и способы канализации электроэнергии в цехах. Марки применяемых проводов и кабелей, типы и конструкции шинопроводов, распределительные шкафы, пункты, щиты. Выбор оборудования напряжением до 1 кВ. Освещение, его системы и виды. Источники света. Нормы и методы расчета осветительной сети. Особенности выполнения осветительной сети.

Тема 13. Распределение электроэнергии в сети напряжением выше 1 кВ. - 2 час.
Схемы питания. Теплоэлектроцентрали. Подстанции глубоких вводов. Воздушные, кабельные линии и токопроводы на предприятиях. Способы прокладки кабелей и токопроводов. Конструкции и компоновка главных понизительных подстанций и распределительных пунктов. Выбор напряжения. Расчеты распределительных сетей.

Тема 14. Компенсация реактивной мощности. - 2 час.
Приемники и источники реактивной мощности. Задачи компенсации реактивных нагрузок. Способы снижения потребления реактивной мощности приемниками. Компенсирующие устройства. Выбор мощности, типа и места установки компенсирующих устройств. Учет и тарифы на реактивную мощность и энергию.

Тема 15. Короткие замыкания в системах электроснабжения. - 2 час.
Виды коротких замыканий. Причины и последствия. Инженерные методы расчета токов КЗ. Способы ограничения токов КЗ. Рациональное значение токов КЗ. в системах электроснабжения. Короткое замыкание в простейшей трёхфазной цепи. Практическое применение расчётных значений токов КЗ.

Тема 16. Релейная защита, автоматика и телемеханика системы электроснабжения. - 2 час.
Назначение и принципы выполнения устройств релейной защиты, автоматики и телемеханики. Основные требования. Принципы действия АВР, АЧР, токовых защит. Защита трансформаторов и линий. Принципы оперативного управления и диспетчеризации систем электроснабжения.

Тема 17. Качество электроэнергии. - 2 час.
Показатели качества электроэнергии и их нормирование. Причины нарушения качества электроэнергии. Ущерб от низкого качества электроэнергии. Методы и средства улучшения качества электроэнергии.

Тема 18. Электропотребление металлургических предприятий. - 6 час.
Экономика производства электроэнергии. Основные виды тарифов. Типовой договор предприятия и энергоснабжающей организации. Скидки и надбавки к тарифу за качество электроэнергии. Снижение потерь мощности и электроэнергии. Удельные расходы и нормы электроэнергии. Учет и контроль электропотребления. Технические средства учёта. Управление режимом электропотребления с учетом тарифов и технических ограничений. Потребители-регуляторы. Оптимизация электропотребления. Электробалансы цеха и предприятия. Автоматизированные системы учета электроэнергии. Методы определения расхода электроэнергии. Энергосбережение на предприятиях чёрной металлургии.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. – М.: Высш. шк., 1995.
2. Общая электротехника /Под ред. В.С.Пантюшина. – М.: Высшая школа,1976
3. Федоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1989
4. Князевский Б. А., Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. – М.: Высш. шк., 1986.
5. Неклепаев В. Н. Электрическая часть электростанций. – М.: Энергия, 1976
6. Электрическая часть станций и подстанций /Под ред. А. А. Васильева. – М.: Энергия, 1980
7. Боровиков В. А., Косарев В. К., Ходот Г. А. Электрические сети энергетических систем. – Л.: Энергия, 1977
8. Михайлов В. В. Тарифы и режимы электропотребления. – М.: Энергоатомиздат, 1986 (ЭТЭ)

Перечень методических указаний по проведению учебных занятий

1. Б. И. Заславец, Г. Б. Белых и др. Сборник лабораторных работ по дисциплине «Электроснабжение»: Учеб. пособие. – Магнитогорск, МГТУ, 2002.
2. Устройство автоматического повторного включения (АПВ). Патшин Н. Т., Игуменщев В. А. - Магнитогорск: МГТУ, 1999

Ведущий преподаватель - Малафеев А. В.