2

140400.02 М2.В.4-12-02

1. Цели освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Прикладные методы анализа и прогнозирования

свойств электротехнических объектов» являются:

получение студентами представлений об основных методах анализа и прогнозирования состояния электротехнического оборудования;

приобретение студентами навыков самостоятельного анализа и прогнозирования

свойств электротехнического оборудования;

приобретение студентами навыков правильной организации мероприятий по оценке, анализу и совершенствованию свойств электротехнического оборудования.

2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры Настоящая рабочая программа дисциплины «Прикладные методы анализа и прогнозирования свойств электротехнических объектов» распространяет свое действие на студентов 2012 года набора.

Данная дисциплина относится к профессиональному циклу дисциплин, для освоения которой студенты должны:

владеть методами теории вероятностей и математической статистики (дисциплина: высшая математика);

знать устройство и принцип действия электротехнических приборов (дисциплины: основы электроники, элементы систем автоматики, электрические и электронные аппараты, электрические машины);

знать принципы измерения, устройство измерительного оборудования (дисциплина - измерительная техника).

3.Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины Освоение дисциплины направлено на формирование профессиональных компетенций:

способность оценивать механическую прочность разрабатываемых конструкций (ПК-13);

готовность обосновывать принятие конкретного технического решения при создании электроэнергетического и электротехнического оборудования (ПК-14);

способность использовать современные информационные технологии, управлять информацией с применением прикладных программ; использовать сетевые компьютерные технологии, базы данных и пакеты прикладных программ в своей предметной области (ПК-19);

готовность определять и обеспечивать эффективные режимы технологического процесса по заданной методике (ПК-23);

способностью управлять действующими технологическими процессами при производстве электроэнергетических и электротехнических изделий, обеспечивающими выпуск продукции, отвечающей требованиям стандартов и рынка (ПК-26);

способностью к проверке технического состояния и остаточного ресурса оборудования и организации профилактических осмотров и текущего ремонта (ПК-47).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать - методы оценки механической прочности и надежности электротехнических конструкций.

- характеристики надежности типовых узлов электротехнического оборудования.

- основные компьютерные прикладные программы расчета характеристик надежности и прочности разрабатываемых электротехнических конструкций.

- методики разработки надежных электротехнических объектов с учетом требований к условиям и режимам их работы.

- методы управления технологическими процессамипри производстве электроэнергетических и электротехнических изделий с недоступны ми для прямого измерения технологическими параметрами.

- методики неразрушающего контроля технического состояния и прогноза остаточного ресурса оборудования и организации профилактических осмотров и текущего ремонта.

Уметь - оценивать механическую прочность и надежность разрабатываемых конструкций.

- самостоятельно принимать конкретные технические решения, направленные на оценку, анализ и совершенствование свойств электроэнергетического и электротехнического оборудования.

- использовать специализированное программное обеспечение с целью выявления характеристик надежности и прочности электротехнического объекта.

- прогнозировать свойства электротехнического объекта на заданном промежутке времени при заданных параметрах режимов работы и условий эксплуатации.

- определять возможности методов оценивания для решения задач управления технологическими процессамипри производстве электроэнергетических и электротехнических изделий.

- проверять правильность определения технического состояния и прогноза остаточного ресурса оборудования и организации профилактических осмотров и текущего ремонта.

Владеть - навыками расчета и анализа механической прочности и надежности электротехнических и электроэнергетических объектов.

- способностью обосновывать принятие конкретного технического решения при создании электротехнического и электроэнергетического оборудования.

- навыками численного расчета свойств электротехнического и электроэнергетического оборудования с использованием средств вычислительной техники и специализированных программ.

- способностью прогнозировать свойства электротехнического объекта с учетом режима его работы.

- основными методами оценивания параметров динамических систем, в том числе в реальном масштабе времени.

- навыками проверки адекватности результатов диагностики технического состояния реальному состоянию объекта.

4. Структура и содержание дисциплины «Прикладные методы анализа и прогнозирования свойств электротехнических объектов»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц (ЗЕ), 108 часов.

4.1. Лекционные занятия Неделя Объем Раздел дисциплины, семесттемы лекций часов ЗЕ ра 1, 3 4 0, Раздел 1: Анализ и совершенствование существующих систем обслуживания и диагностирования электротехнического комплекса 1.1. Анализ электротехнического оборудования на основе Неделя Объем Раздел дисциплины, семесттемы лекций часов ЗЕ ра блочно-функциональной декомпозиции 1.2. Существующие системы технического обслуживания и ремонтов 1.3. Электротехническое оборудование как объект диагно- стирования 1.4. Алгоритм диагностирования технического состояния электротехнического оборудования 5, 7 5 0, Раздел 2: Наиболее характерные повреждения и способы диагностирования электротехнического оборудования 2.1. Электрический двигатель 2.2. Импульсные системы управления 2.3. Контакторно-реостатные системы управления 2.4. Изоляция высоковольтных цепей 2.5. Система электроснабжения и цепи управления 9, 11 4 0, Раздел 3: Определение сроков диагностирования и остаточного ресурса электротехнического оборудования 3.1. Анализ влияния срока службы электротехнического оборудования на вероятность безотказной работы 3.2. Определение сроков диагностирования электротехниче- ского комплекса по наработке на отказ 3.3. Влияние баланса отказов и неисправностей электротех- нического оборудования на сроки его диагностирования 3.4. Оценка контролепригодности электротехнического Раздел 4: Математическая модель технического состояния и прогнозирования работоспособности электротехнического комплекса 4.1. Вероятностная математическая модель для оценки со- стояния электротехнического оборудования 4.2. Система прогнозирования технического состояния электротехнического оборудования 4.3. Прогнозирование работоспособности электротехниче- Всего 4.2. Практические занятия Неделя семестра 1. Диагностика двигателей постоянного тока с помощью искусственной нейронной сети.

3. Мобильный испытательный стенд для электрических машин.

Всего 4.3. Лабораторные работы Неделя 1 – 3 1. Идентификация параметров двигателей постоянного тока методом наименьших квадратов 1 – 3 2. Идентификация параметров двигателей постоянного тока с помощью фильтра Калмана 2, 3 3. Идентификация параметров двигателей постоянного тока с помощью поисковых методов Всего 4.4. Самостоятельная работа лины Конспект по основным методам диагностики электротехнических объектов, а также подготовка к лабораторной работе №1 (Дз) [1].

Конспект на тему «Определение состояния сложных систем на основе ограниченного числа параметров» (Дз) [2].

Конспект на тему «Диагностика импульсных систем управления», а также подготовка к лабораторной работе №2 (Дз) [1, 2].

Конспект по теме «Факторы, влияющие на состояние изоляции высоковольтных электрических сетей».

агностики электротехнических объектов» (Дз) [3Конспект по теме «Методы неразрушающего контроля состояния электрических машин» (Дз) [1-6].

Конспект по теме «Определение сроков диагностирования электротехнического оборудования исходя из условий его работы» (Дз) [5].

Итого:

5. Образовательные технологии В образовательном процессе преподаватель должен широко использовать интерактивные методы. Основным подходом в дисциплине «Прикладные методы прогнозирования и анализа свойств электротехнического оборудования» является практическое освоение инструментов, необходимых для диагностирования свойств электротехнических объектов. Рекомендуется использование коллективных проектов систем диагностики электротехнических объектов. В этом случае студенты разбиваются преподавателем на группы по 5 человек и работают группой над одним проектом, при этом каждый студент выполняет определенную часть работы (например, расчет наработки на отказ заданного электротехнического объекта или проект мест установки датчиков вибрации). Главная цель коллективных проектов – научиться работать командой. После выполнения лабораторной работы, студенты делают отчет в письменной и электронной формах, а затем защищают отчет в ходе устного опроса.

Особая роль отводится на закрепление навыков прогнозирования и анализа свойств электротехнического оборудования. Для этого проводятся практические занятия, в ходе которых студенты выполняют упражнения на основе подготовленных преподавателем задач, а также небольших проектов.

Лекционные занятия носят теоретический характер и посвящены обзору прикладных средств и методов диагностирования электротехнических объектов. Преподавателю рекомендуется выдавать в конце лекции задание по прочитанному материалу или проверять остаточные знания студентов в ходе пятиминутных контрольных срезов в начале лекционного занятия.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Текущий контроль Текущий контроль успеваемости представляет собой письменный опрос студентов поитогом каждой проведенной лекции.

Защита практической работы заключается в проверки решения предложенных задач и устного опроса по теме. При опросе преподаватель вправе задать любой вопрос, касающийся материала практической работы.

Защита отчетов по лабораторным работам включает в себя устный опрос студента.

При опросе преподаватель вправе задать любой вопрос, касающийся материала лабораторной работы, при этом знание ответов на контрольные вопросы, приведенные вметодических указаниях к работе, является обязательным. По результатам защиты отчетов студент получает оценку полученных знаний.

Устный опросстудента в ходе лабораторного занятия предусматривает выявление степени самостоятельности выполнения лабораторного задания и понимания механизмов его решения. По его результатам определяется уровень овладения студентом навыков.

Подготовка к практическим и лабораторным занятиям заключается в самостоятельном литературном поиске информации по тематике задания в соответствие со списком основной и дополнительной литературы, а также в сети Интернет, а так же в оформлении письменного отчета о проведенной работе.

Промежуточный контроль Экзамен проводится в комбинированной форме, включающей в себя письменный ответ на теоретические вопросы, практическое задание и собеседование.

Экзаменационный билет включает в себя два теоретических вопроса из приведенного ниже списка и практическое задание, рассчитанное на выполнение в течении 30 минут и эквивалентное по сложности заданиям, рассмотренным при выполнении лабораторных работ. Во время выполнения практического задания проводится проверка письменных ответов, а по окончанию работы студента над билетом поводится собеседование.

При работе над билетом студент вправе воспользоваться собственноручно составленным конспектом лекций и собственными отчетами по лабораторным и практическим работам.

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Для самостоятельной работы студентаиспользуются литературные источники в соответствие со списком основной и дополнительной литературы, а также Интернет.Прочие виды самостоятельной работы контролируются в рамках текущего контроля.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература:

1. Михеев, Г. М. Электростанции и электрические сети: диагностика и контроль электрооборудования. – М.: Додэка-XXI, 2010. – 224 с.

2. Обеспечение надежности сложных технических систем: учебник [Электронный ресурс] / А. Н. Дорохов [и др.]. – СПб. : Лань, 2010. – 352 с.

http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=629.

б) дополнительная литература:

3. Яхьяев, Н. Я. Основы теории надежности и диагностика : учебник для студентов вузов/ Н. Я. Яхьяев, А. В. Кораблин. – М.: Академия, 2009. – 256 с.

4. Малафеев, С. И. Надежность технических систем:Примеры и задачи: учеб. пособие [Электронный ресурс] / С. И. Малафеев, А. И. Копейкин – СПб. : Лань, 2012. – 320 с.

http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=2778.

5. Аполлонский, С. М. Надежность и эффективность электрических аппаратов:

учеб.пособие [Электронный ресурс] / С. М. Аполлонский, Ю. В. Куклев. – СПб. : Лань, 2011. – 448 с.http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=2034.

КузГТУобеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Дисциплина «Прикладные методы прогнозирования и анализа свойств электротехнического оборудования» требует использования проектора для чтения лекций в удобном для восприятия виде, а также переносного компьютера с установленным программным обеспечением, необходимым для отображения презентаций MicrosoftPowerPoint. Кафедра Электропривода и автоматизации располагает аудиторией (а. 3514), снабженной необходимым комплектом программного и аппаратного обеспечения.

9. Методические указания для студентов Начинать изучение дисциплины необходимо с ознакомления с целями и задачами дисциплины и знаниями и умениями, приобретаемыми в процессе изучения. Далее следует проработать рекомендуемую литературу, рассмотрев отдельные темы практических занятий. Все неясные вопросы по дисциплине студент может разрешить на консультациях, проводимых по расписанию.

При подготовке к практическим занятиям студент в обязательном порядке изучает теоретический материал в соответствии с методическими указаниями к практическим занятиям.

10. Аннотация рабочей программы Основные разделы дисциплины: Анализ и совершенствование существующих систем обслуживания и диагностирования электротехнического комплекса; Наиболее характерные повреждения и способы диагностирования электротехнического оборудования;

Определение сроков диагностирования и остаточного ресурса электротехнического оборудования; Математическая модель технического состояния и прогнозирования работоспособности электротехнического комплекса.

1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины «Прикладные методы анализа и прогнозирования свойств электрооборудования» являются:

получение студентами представлений об основных методах анализа и прогнозирования состояния электротехнического оборудования;

приобретение студентами навыков самостоятельного анализа и прогнозирования свойств электротехнического оборудования;

приобретение студентами навыков правильной организации мероприятий по оценке, анализу и совершенствованию свойств электротехнического оборудования.

2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры Настоящая рабочая программа дисциплины «Прикладные методы анализа и прогнозирования свойств электрооборудования» распространяет свое действие на студентов 2013 года набора.

Данная дисциплина относится к профессиональному циклу дисциплин, для освоения которой студенты должны:

владеть методами теории вероятностей и математической статистики (дисциплина: высшая математика);

знать устройство и принцип действия электротехнических приборов (дисциплины: основы электроники, элементы систем автоматики, электрические и электронные аппараты, электрические машины);

знать принципы измерения, устройство измерительного оборудования (дисциплина - измерительная техника).

3.Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины Освоение дисциплины направлено на формирование профессиональных компетенций:

способность оценивать механическую прочность разрабатываемых конструкций (ПК-13);

готовность обосновывать принятие конкретного технического решения при создании электроэнергетического и электротехнического оборудования способность использовать современные информационные технологии, управлять информацией с применением прикладных программ; использовать сетевые компьютерные технологии, базы данных и пакеты прикладных программ в своей предметной области (ПК-19);

готовность определять и обеспечивать эффективные режимы технологического процесса по заданной методике (ПК-23).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

- методы оценки механической прочности и надежности электротехнических конструкций.

- характеристики надежности типовых узлов электротехнического оборудования.

- основные компьютерные прикладные программы расчета характеристик надежности и прочности разрабатываемых электротехнических конструкций.

- методики разработки надежных электротехнических объектов с учетом требований к условиям и режимам их работы.

- оценивать механическую прочность и надежность разрабатываемых конструкций.

- самостоятельно принимать конкретные технические решения, направленные на оценку, анализ и совершенствование свойств электроэнергетического и электротехнического оборудования.

- использовать специализированное программное обеспечение с целью выявления характеристик надежности и прочности электротехнического объекта.

- прогнозировать свойства электротехнического объекта на заданном промежутке времени при заданных параметрах режимов работы и условий эксплуатации.

- навыками расчета и анализа механической прочности и надежности электротехнических и электроэнергетических объектов.

- способностью обосновывать принятие конкретного технического решения при создании электротехнического и электроэнергетического оборудования.

- навыками численного расчета свойств электротехнического и электроэнергетического оборудования с использованием средств вычислительной техники и специализированных программ.

- способностью прогнозировать свойства электротехнического объекта с учетом режима его работы.

4. Структура и содержание дисциплины «Прикладные методы анализа и прогнозирования свойств электрооборудования»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц (ЗЕ), 108 часов.

4.1. Практические занятия Неделя семестра 2. Нейросетевой предиктор двигателя постоянного тока Всего 4.2. Самостоятельная работа Конспект по основным методам диагностики электротехнических объектов, а также подготовка к лабораторной работе №1 (Дз) [1, 10].

3, 4 Конспект на тему «Определение состояния сложных систем на основе ограниченного числа параметров»

Подготовка отчета по лабораторной работе №1 (Лзп).

5, 7 Конспект на тему «Диагностика импульсных систем управления», а также подготовка к лабораторной работе №2 (Дз) [1, 2, 7].

9, 10 Конспект по теме «Факторы, влияющие на состояние стики электротехнических объектов» (Дз) [3-15].

11, 12 Конспект по теме «Методы неразрушающего контроля состояния электрических машин» (Дз) [13, 14, 15].

13, 14 Конспект по теме «Вероятностная математическая модель состояния электротехнических объектов». Подготовка к лабораторной работе №4 (Дз) [1, 7, 13].

Конспект по теме «Методы шумовой диагностики состояния электрических машин» (Дз) [1].

Конспект по теме «Определение сроков диагностирования электротехнического оборудования исходя из Итого:

5. Образовательные технологии В образовательном процессе преподаватель должен широко использовать интерактивные методы. Основным подходом в дисциплине «Прикладные методы прогнозирования и анализа свойств электрооборудования» является практическое освоение инструментов, необходимых для диагностирования свойств электротехнических объектов. Рекомендуется использование коллективных проектов систем диагностики электротехнических объектов. В этом случае студенты разбиваются преподавателем на группы по 5 человек и работают группой над одним проектом, при этом каждый студент выполняет определенную часть работы (например, расчет наработки на отказ заданного электротехнического объекта или проект мест установки датчиков вибрации). Главная цель коллективных проектов – научиться работать командой. После выполнения лабораторной работы, студенты делают отчет в письменной и электронной формах, а затем защищают отчет в ходе устного опроса.

Особая роль отводится на закрепление навыков прогнозирования и анализа свойств электротехнического оборудования. Для этого проводятся практические занятия, в ходе которых студенты выполняют упражнения на основе подготовленных преподавателем задач, а также небольших проектов.

Лекционные занятия носят теоретический характер и посвящены обзору прикладных средств и методов диагностирования электротехнических объектов. Преподавателю рекомендуется выдавать в конце лекции задание по прочитанному материалу или проверять остаточные знания студентов в ходе пятиминутных контрольных срезов в начале лекционного занятия.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Текущий контроль Текущий контроль успеваемости представляет собой письменный опрос студентов поитогом каждой проведенной лекции.

Защита практической работы заключается в проверки решения предложенных задач и устного опроса по теме. При опросе преподаватель вправе задать любой вопрос, касающийся материала практической работы.

Защита отчетов по лабораторным работам включает в себя устный опрос студента.

При опросе преподаватель вправе задать любой вопрос, касающийся материала лабораторной работы, при этом знание ответов на контрольные вопросы, приведенные вметодических указаниях к работе, является обязательным. По результатам защиты отчетов студент получает оценку полученных знаний.

Устный опросстудента в ходе лабораторного занятия предусматривает выявление степени самостоятельности выполнения лабораторного задания и понимания механизмов его решения. По его результатам определяется уровень овладения студентом навыков.

Подготовка к практическим и лабораторным занятиям заключается в самостоятельном литературном поиске информации по тематике задания в соответствие со списком основной и дополнительной литературы, а также в сети Интернет, а так же в оформлении письменного отчета о проведенной работе.

Промежуточный контроль Экзамен проводится в комбинированной форме, включающей в себя письменный ответ на теоретические вопросы, практическое задание и собеседование.

Экзаменационный билет включает в себя два теоретических вопроса из приведенного ниже списка и практическое задание, рассчитанное на выполнение в течении 30 минут и эквивалентное по сложности заданиям, рассмотренным при выполнении лабораторных работ. Во время выполнения практического задания проводится проверка письменных ответов, а по окончанию работы студента над билетом поводится собеседование.

При работе над билетом студент вправе воспользоваться собственноручно составленным конспектом лекций и собственными отчетами по лабораторным и практическим работам.

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Для самостоятельной работы студентаиспользуются литературные источники в соответствие со списком основной и дополнительной литературы, а также Интернет.Прочие виды самостоятельной работы контролируются в рамках текущего контроля.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература:

4. Михеев, Г. М. Электростанции и электрические сети: диагностика и контроль электрооборудования. – М.: Додэка-XXI, 2010. – 224 с.

5. Обеспечение надежности сложных технических систем: учеб.пособие [Электронный ресурс] / А. Н. Дорохов [и др.]. – СПб. : Лань, 2010. – 352 с.

http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=629.

б) дополнительная литература:

6. Яхьяев, Н. Я. Основы теории надежности и диагностика : учебник для студентов вузов/ Н. Я. Яхьяев, А. В. Кораблин. – М.: Академия, 2009. – 256 с.

4. Малафеев, С. И. Надежность технических систем. Примеры и задачи: учеб. пособие [Электронный ресурс] / С. И. Малафеев, А. И. Копейкин– СПб. : Лань, 2012. – 320 с.

http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=2778.

5. Аполлонский, С. М. Надежность и эффективность электрических аппаратов:

учеб.пособие [Электронный ресурс] / С. М. Аполлонский, Ю. В. Куклев. – СПб. : Лань, 2011. – 448 с.http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=2034.

КузГТУобеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Дисциплина «Прикладные методы прогнозирования и анализа свойств электрооборудования» требует использования проектора для чтения лекций в удобном для восприятия виде, а также переносного компьютера с установленным программным обеспечением, необходимым для отображения презентаций MicrosoftPowerPoint. Кафедра Электропривода и автоматизации располагает аудиторией (а. 3514), снабженной необходимым комплектом программного и аппаратного обеспечения.

9. Методические указания для студентов Начинать изучение дисциплины необходимо с ознакомления с целями и задачами дисциплины и знаниями и умениями, приобретаемыми в процессе изучения. Далее следует проработать рекомендуемую литературу, рассмотрев отдельные темы практических занятий. Все неясные вопросы по дисциплине студент может разрешить на консультациях, проводимых по расписанию.

При подготовке к практическим занятиям студент в обязательном порядке изучает теоретический материал в соответствии с методическими указаниями к практическим занятиям.

10. Аннотация рабочей программы Основные разделы дисциплины: Анализ и совершенствование существующих систем обслуживания и диагностирования электротехнического комплекса; Наиболее характерные повреждения и способы диагностирования электротехнического оборудования;

Определение сроков диагностирования и остаточного ресурса электротехнического оборудования; Математическая модель технического состояния и прогнозирования работоспособности электротехнического комплекса.