Detail předmětu

Elektrické pohony

FSI-VAPAk. rok: 2026/2027

Předmět je zaměřen na problematiku elektrických pohonů v automatizaci. Pozornost je soustředěna nejprve na moderní polovodičové prvky používané v elektronice (měniče) u elektrických pohonů. Dále je definován elektrický pohon, je probrána mechanika, oteplování a energetika elektrických pohonů. Značný prostor je věnován řízení a regulaci elektrických pohonů. Zde se využívá základních znalostí z předmětů, které byly vyučovány dříve a které se rozvíjí v teoretické i praktické rovině směrem k problematice elektrických pohonů. Následně jsou řešeny základní vlastnosti jednotlivých elektrických pohonů. Jedná se o pohony se stejnosměrnými motory, s motory asynchronními a synchronními. Student získá také vědomosti o pohonech se speciálními motory, konkrétně motory krokovými a lineárními. Značný důraz je věnován popisu matematických a simulačních modelů motorů a pohonů i rozboru kaskádní regulační struktury. Součástí teoretických znalostí je i praktické ověření vybraných vlastností pohonů v laboratorním cvičení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Příslušnost k typu studijního programu

magisterský navazující

Vstupní znalosti

Předpokládají se znalosti z matematiky, fyziky, elektrotechniky, mechaniky a základů automatického řízení, a to na úrovni dosud absolvovaných předmětů vysokoškolského studia.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Laboratorní cvičení je ukončeno zápočtem (je udělován ve 13. výukovém týdnu). Průběžná kontrola studia probíhá v rámci laboratorních cvičení; rozhodujícími podmínkami pro udělení zápočtu jsou 100% účast na cvičení a úspěšné absolvování písemného zápočtového testu. V případě nepřítomnosti studenta na cvičení je nutné chybějící cvičení nahradit. Způsob náhrady určí vyučující nebo garant předmětu. Další podrobnosti jsou studentům sděleny a vysvětleny na začátku semestru.

Získání zápočtu je nutnou podmínkou k účasti na zkoušce. Zkouška se skládá z písemné části a následně ústního pohovoru. V písemné části student zpracuje pět zadaných otázek. V ústní části je prověřována orientace ve studované problematice. Hodnocení písemné části, ústní části i celkové hodnocení zkoušky je dáno klasifikační stupnicí dle ECTS.

Učební cíle

Cílem předmětu je získání teoretických i praktických znalostí a zkušeností z problematiky elektrických pohonů. Uvedené je doplněním dříve absolvovaných předmětů obecného charakteru, které jsou rozšiřovány směrem k využití v automatizaci a informatice. Student získá ve smyslu uvedené anotace a osnovy rozsáhlé komplexní znalosti z oblasti elektrických pohonů, které mu umožní se v průmyslové strojírenské a elektrotechnické praxi erudovaně zapojit do řešení různých technických problémů.

Studijní opory

Studijní opory a studijní materiály předmětu jsou uvedeny v literatuře předmětu. Rovněž tyto informace jsou zveřejněny v e-learningu. Uvedené je podrobně rozebráno i v úvodní přednášce předmětu a v prvním laboratorním cvičení (v kombinované formě studia v první konzultaci či laboratorním cvičení předmětu).

Základní literatura

BOLDEA, Ion and NASAR S.A. Electric Drives. Third edition. Boca Raton: Taylor & Francis, CRC Press, 2016. 650 p. ISBN 9781498748209.   (EN)
KOBRLE, Pavel a PAVELKA,Jiří. Elektrické pohony a jejich řízení. Dotisk 3. vydání Praha: Česká technika-nakladatelství ČVUT, Praha. 2019. 200 s. ISBN 978-80-01-06007-0.  (CS)
LETTL, Jiří, PAVELKA, Jiří a BAUER, Jan. Výkonová elektronika. Praha - Česká technika - nakladatelství ČVUT Praha, 2019. 228 s. 978-80-01-06514-3.  (CS)
MELKEBEEK, Jan A. Electrical Machines and Drives. Springer International Publishing AG, 2018. 733 p. ISSN 1612-1287.  (EN)
WEIDAUER, J. and MESSER, R. Electrical Drives. Principles. Planning. Applications. Solutions. Siemens Aktiengesellschaft, Berlin.  396 p. ISBN : 978-3-89578-434-7.  (EN)

Doporučená literatura

BOLTON, William Mechatronics: electronic control systems in mechanical and electrical engineering, UK, 2019. 669 p. ISBN 978-1-292-25099-1. (EN)
Dokumentace k simulačnímu prostředí Multisim 7. Dostupné z internetu v počítačové učebně ÚAI FSI VUT Brno. (EN)
HUGHES, Austin a DRURY, Bill. Electric motors and drives: fundamentals, types and applications. 4th ed. Amsterdam: Elsevier, 2013. ISBN 978-0-08-098332-5. (EN)
KŮS, Václav. Elektrické pohony a výkonová elektronika. Druhé vydání. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2016. ISBN 978-80-261-0639-5. (CS)

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-AIŘ-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CZS , 1 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Blok A – Elektronické prvky, výkonové měniče
1. Prvky elektronických obvodů, moderní elektronické prvky používané v elektrických pohonech. Základní pasivní prvky a polovodičové součástky.
2. Základní polovodičové měniče. Rozdělení. Usměrňovače.
3. Pulzní měniče. Střídače.
4. Měniče kmitočtu. Mikroprocesorové řídicí systémy. Základní funkce napájecích zdrojů, komunikace a diagnostiky.

Blok B – Elektrický pohon, mechanika a regulace
5. Definice elektrického pohonu. Výhody a nevýhody. Druhy poháněných pracovních strojů.
6. Kinematika a mechanika elektrických pohonů. Oteplování a energetika elektrických pohonů.
7. Řízení elektrických pohonů, analýza regulačních soustav. Snímače, zpětná vazba a princip PID regulace.

Blok C – Typy elektrických pohonů a jejich použití
8. Pohony se stejnosměrnými motory a motory s permanentními magnety. Regulované pohony.
9. Pohony s asynchronními motory.
10. Pohony se synchronními motory.
11. Speciální typy elektrických pohonů. Krokové motory.
12. Pohony s lineárními motory. Mechanické součásti elektropohonů.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Blok L1 – Elektronické prvky zdroje a základní regulace
1. Charakteristiky elektronických prvků.
2. Návrh a analýza síťového zdroje stejnosměrného napětí.
3. Dvoupolohová regulace.
4. Regulátory s impulzním výstupem (PWM).
5. PID regulátor s operačními zesilovači.
6. Filtry a problémy spínání induktivních zátěží.

Blok L2 – Regulované elektrické pohony
7. Regulace otáček stejnosměrného motoru s enkodérem (MAXON).
8. PID regulace stejnosměrného motoru.
9. Kaskádní regulace a optimalizace.
10. Řízený pohon s asynchronním motorem a frekvenčním měničem.
11. Řízený pohon s asynchronním motorem a frekvenčním měničem, blokové schéma polohového servomechanismu, praktické ověření vektorového řízení.

Blok L3 – Průmyslová praxe
12. Praktická výuka ve výrobní firmě + exkurze do výrobní firmy.

Elearning