Detail předmětu
Elektrické stroje
FEKT-BPC-ELMAk. rok: 2022/2023
Kurz poskytuje přehled o různých typech elektrických strojů a pohonů. Probírají se stejnosměrné stroje, asynchronní stroje, synchronní stroje a transformátory. Po absolvování tohoto kurzu by studenti měli mít přehled o různých typech elektrických strojů a jejich použití v pohonných systémech a měli by být schopni popsat vlastnosti těchto strojů v ustáleném stavu a stejně tak i princip jejich činnosti.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- popsat hlavní části elektrických strojů, znát třídy izolací a provedení elektrických strojů,
- popsat konstrukci transformátoru, vyjmenovat a vysvětlit druhy ztrát v transformátoru,
- pochopit a vysvětlit činnost jednofázových a vícefázových transformátorů,
- určit na základě měření parametry náhradního obvodu transformátoru,
- nakreslit a vysvětlit fázorový diagram transformátoru naprázdno, nakrátko a při zatížení,
- zapojit vinutí a změřit hodinový úhel transformátoru, vysvětlit a určit napěťovou regulaci transformátoru,
- popsat konstrukci a princip činnosti třífázového asynchronního stroje s vinutou kotvou a kotvou nakrátko,
- vysvětlit vznik točivého magnetického pole,
- vyjmenovat základní typy vinutí střídavých strojů,
- nakreslit průběh magnetického pole vinutí rozloženého ve více drážkách,
- nakreslit náhradní schéma asynchronního stroje, odvodit moment a nakreslit momentovou charakteristiku,
- popsat způsoby připojení asynchronního motoru na síť a možnosti regulace otáček,
- popsat konstrukci, princip činnosti a vlastnosti jednofázových asynchronních motorů,
- vysvětlit princip činnosti synchronního stroje s hladkým rotorem a popsat jeho konstrukci,
- vysvětlit reakci kotvy stroje s hladkým rotorem,
- nakreslit zjednodušené obvodové schéma, odvodit momentovou rovnici a nakreslit fázorový diagram a momentovou charakteristiku,
- vysvětlit pomocí fázorových diagramů práci generátoru do samostatné zátěže a s tvrdou sítí, vysvětlit práci synchronního kompenzátoru,
- popsat konstrukční provedení a vysvětlit princip činnosti stejnosměrného stroje,
- popsat základní druhy vinutí kotvy stejnosměrného stroje,
- odvodit vztahy pro indukované napětí a moment a vysvětlit reakci kotvy,
- vysvětlit provozní vlastnosti stejnosměrných dynam a motorů, vysvětlit princip činnosti a popsat konstrukci jednofázových komutátorových motorů.
Prerekvizity
- definovat a vysvětlit pojmy elektromagnetické pole, elektrické pole, magnetické pole, obvody se soustředěnými a rozprostřenými parametry,
- řešit stejnosměrné, střídavé obvody a magnetické obvody,
- řešit vícefázové střídavé obvody,
- definovat a vysvětlit pojmy práce a energie,
- definovat a vysvětlit pojmy vlastní a vzájemná indukčnost, energie jedné cívky a soustavy cívek, hustota a vznik síly v magnetickém a elektrickém poli,
- popsat a vysvětlit základní vlastnosti magnetických materiálů včetně permanentních magnetů.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Samostatné aktivity - 18 bodů
Kontrolní testy - 12 bodů
Závěrečná ústní zkouška - 70 bodůOsnovy výuky
1. Úvod a seznámení se s organizací předmětu
2. Magnetizmus – opakování základní teorie
3. Transformátor – princip činnosti
4. Transformátor – konstrukce a provozní vlastnosti
5. Točivé magnetické pole – princip vzniku a význam v elektrických strojích
6. Vinutí střídavých strojů – provedení a základní pojmy
7. Asynchronní stroj – princip činnosti
8. Asynchronní stroj – konstrukce a provozní vlastnosti
9. Synchronní stroj – princip činnosti synchronního stroje s vinutým rotorem
10. Synchronní stroj – konstrukce a provozní vlastnosti
11. Synchronní stroj – princip činnosti synchronního stroje s permanentními magnety
12. Stejnosměrný stroj – princip činnosti, konstrukce a provozní vlastnosti
13. Elektrické stroje v elektrifikaci dopravy - přehled moderních trendů.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Jacek F. Gieras. Electrical Machines : Fundamentals of Electromechanical Energy Conversion. CRC Press. 2020. ISBN13 9780367736941 Electrical Machines : Fundamentals of Electromechanical Energy Conversion. (EN)
Jan A. Melkebeek. Electrical Machines and Drives : Fundamentals and Advanced Modelling. Springer International Publishing AG. 2018. ISBN13 9783319892030 (EN)
MĚŘIČKA, HAMATA, VOŽENÍLEK. Elektrické stroje. Praha: ČVUT, 2000. ISBN: 80-01-02109-2
O'KELLY. Performance and Control of Electrical Machines. McGraw-Hill, 1990. ISBN13: 9780077072384
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Úvod a seznámení se s organizací předmětu
2. Magnetizmus – opakování základní teorie
3. Transformátor – princip činnosti
4. Transformátor – konstrukce a provozní vlastnosti
5. Točivé magnetické pole – princip vzniku a význam v elektrických strojích
6. Vinutí střídavých strojů – provedení a základní pojmy
7. Asynchronní stroj – princip činnosti
8. Asynchronní stroj – konstrukce a provozní vlastnosti
9. Synchronní stroj – princip činnosti synchronního stroje s vinutým rotorem
10. Synchronní stroj – konstrukce a provozní vlastnosti
11. Synchronní stroj – princip činnosti synchronního stroje s permanentními magnety
12. Stejnosměrný stroj – princip činnosti, konstrukce a provozní vlastnosti
13. Elektrické stroje v elektrifikaci dopravy - přehled moderních trendů.
Cvičení odborného základu
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Prezentace samostatných aktivit 1 – Transformátory
3. Laboratoře 1 – Transformátory
4. Prezentace samostatných aktivit 2 – Transformátory
5. Numerické cvičení 1 – Magnetické obvody a transformátory.
6. Prezentace samostatných aktivit 3 – Asynchronní stroje.
7. Prezentace samostatných aktivit 4 – Asynchronní stroje.
8. Numerické cvičení 2 – asynchronní stroje
9. Laboratoře 2 – Asynchronní a synchronní stroje
10. Numerické cvičení 3 – synchronní stroje
11. Prezentace samostatných aktivit 5 – Synchronní stroje.
12. Prezentace samostatných aktivit 6 – Synchronní stroje.
13. Kontrolní test
Elearning