ВВЕДЕНИЕ
Для изучения дисциплины «Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей» требуется освоение дисциплин: «Теоретические основы электротехники», «Электроника», «Метрология, стандартизация и сертификация», «Материаловедение». Приступая к изучению дисциплины, студент должен владеть методологией расчета и проектирования электронных схем, выбора электротехнических материалов, проведения электрических измерений. Цели освоения дисциплины – приобретение студентами теоретических знаний в области систем электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог и метрополитенов, практических умений и навыков расчета систем электроснабжения.
Компетенции дисциплины:
ПК-12. Владение основами расчета и проектирования элементов и устройств различных физических принципов действия.
Знать последовательность и особенности расчета и проектирования системы электроснабжения нетяговых потребителей, схем внешнего электроснабжения, выбора электрооборудования для систем автоматики и телемеханики на станциях и перегонах; расчета систем освещения.
Уметь рассчитывать и проектировать системы электроснабжения нетяговых потребителей, схемы внешнего электроснабжения, источники питания аппаратуры СЦБ и связи.
Владеть методиками расчета и проектирования источников питания аппаратуры СЦБ и связи; расчета системы электроснабжения нетяговых потребителей и схем внешнего электроснабжения; расчета систем освещения, выбора электрооборудования для систем автоматики и телемеханики на станциях и перегонах.
ПК-24. Готовность к организации проектирования систем обеспечения движения поездов; умение разрабатывать проекты систем, технологических процессов производства, эксплуатации, технического обслуживания и ремонта систем обеспечения движения поездов, средств технологического оснащения производства; готовность разрабатывать конструкторскую документацию.
Знать: последовательность, технологию и особенности разработки мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, в том числе с использованием компьютерных технологий.
Уметь: применять навыки проектирования системы электроснабжения нетяговых потребителей, схем внешнего электроснабжения, источников питания аппаратуры автоматики и телемеханики, разработки мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, в том числе с использованием компьютерных технологий.
Владеть: программными средствами расчета и моделирования работы системы электроснабжения нетяговых потребителей и процессов, протекающих в системе электроснабжения; программными средствами для расчета и разработки мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.
Применение информационных технологий в учебном процессе позволяет существенно расширить количество лабораторных работ и ввести в процесс их выполнения элементы научного исследования.
Для дисциплины «Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей» применяется пакет программ «Electronics Workbench», который предназначен для моделирования и анализа электрических схем.
Программа «Electronics Workbench» позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов. Параметры компонентов можно изменять в широком диапазоне значений. Простые компоненты представлены набором параметров, значения которых можно изменять непосредственно с клавиатуры, активные элементы описываются математической моделью, представляющей собой совокупность параметров и описывающей конкретный элемент или его идеальное представление. Модель выбирается из списка библиотек компонентов, параметры модели также могут быть изменены пользователем. В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы, транзисторы, управляемые источники, управляемые ключи, гибридные элементы, индикаторы, логические элементы, триггерные устройства, цифровые и аналоговые элементы, специальные комбинационные и последовательные схемы. Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных, так и реальных элементов. Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов.
Приборы позволяют производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. В программе используется большой набор приборов для проведения измерений: амперметр, вольтметр, осциллограф и др. Все приборы изображаются в виде, максимально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно. Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки.
Сложные схемы занимают достаточно много места, изображение при этом стараются сделать более плотным, что часто приводит к ошибкам в подключении проводников к элементам цепи. «Electronics Workbench» позволяет разместить схему таким образом, чтобы были чётко видны все соединения элементов и одновременно вся схема целиком. Возможность изменения цвета проводников позволяет сделать схему более удобной для восприятия.
Можно отображать различными цветами и графики, что очень удобно при одновременном исследовании нескольких зависимостей. Интуитивность и простота интерфейса делают программу доступной любому, кто знаком с основами использования Windows.
Предлагаемые в методических указаниях лабораторные работы по исследованию полупроводниковых диодов и однофазных выпрямителей выполняются методом компьютерного моделирования. Исследуемые схемы могут быть спроектированы самостоятельно или взяты из типовых примеров.
Базовые компоненты «Electronics Workbench»
Узел
| 
|
Узел применяется для соединения проводников и создания контрольных точек. К каждому узлу может подсоединяться не более четырех проводников. После того как схема собрана, можно вставить дополнительные узлы для подключения приборов.
Заземление
| 
|
Компонент «заземление» имеет нулевое напряжение и, таким образом, обеспечивает исходную точку для отсчета потенциалов. Не все схемы нуждаются в заземлении при моделировании, однако любая схема, содержащая операционный усилитель, трансформатор, управляемый источник, осциллограф, должна быть обязательно заземлена, иначе приборы не будут производить измерения, или их показания будут неправильными. Будьте внимательны при заземлении трансформаторов и управляемых источников.
Источники
Все источники в Electronics Workbench идеальные. Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю, поэтому его выходное напряжение не зависит от нагрузки. Идеальный источник тока имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление, поэтому его ток не зависит от сопротивления нагрузки.