Elektrické stroje a pohony
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
|---|---|---|---|---|
| 2141505 | Z,ZK | 4 | 2+2 | česky |
- Přednášející:
- Ivan Uhlíř (gar.), Jan Chyský (gar.), Jiří Šťastný
- Cvičící:
- Ivan Uhlíř (gar.), Jan Chyský (gar.), Miroslav Dvořák, František Horáček, Jaroslav Novák, Lukáš Novák, Martin Novák, Jaroslav Páč, Stanislava Papežová, Jiří Šťastný, Josef Vlček, Jaromír Volf
- Anotace:
-
Elektrické obvody napájené zdroji střídavého napětí a proudu. Elektrický výkon a energie. Výpočet, měření, účiník. Magnetický obvod, magnetické materiály, hysterezní. smyčka. Elektromagnet. Transformátor, princip, konstrukce, 3f. transformátor, provozní stavy transformátoru, štítkové údaje. Indukční stroj, princip, konstrukce, provozní stavy. Rozběh, regulace otáček, momentová charakteristika. Synchronní stroje. Stejnosměrné stroje, princip, parametry, konstrukce, provozní stavy, rozběh, regulace otáček, momentová charakteristika. .
Výkonová elektronika, základní prvky a schamata měničů.
Přístroje nízkého napětí. Rozvodný systém nízkého napětí
- Požadavky:
-
Elektrické obvody a elektronika
požadavky ke zkoušce z předmětu 2141504 (2011/2012)
Přednášející: Prof. Ing. Ivan Uhlíř, DrSc., Doc. Ing. J. Chyský, CSc.
A. Základy obecné elektrotechniky
1. Prvky elektrických obvodů se soustředěnými parametry, ideální rezistor, cívka a kondenzátor, ideální zdroj proudu a napětí. Fyzikální jednotky.
2. Značené prvků v elektrotechnických a elektronických schématech, označovaní hodnot prvků zkrácenými kódy. Provedení prvků R, C pro elektroniku.
3. Řešení ustáleného stavu lineárního el. obvodu napájeného zdroji stejnosměrného napětí a proudu s použitím Kirchhoffových rovnic v metodě smyčkových proudů a uzlových napětí. Určení počtu nezávislých veličin-rovnic.
4. Theveninův teorém o náhradním zdroji a jeho užití.
5. Řešení přechodového stavu lineárního el. obvodu, napájeného zdroji stejnosměrného napětí a proudu.
6. Určit časovou konstantu RC a RL obvodu, přechodová charakteristika konkrétně zadaného obvodu.
7. Elektrický výkon, střední a efektivní hodnota napětí a proudu, význam a definice, vztah pro sinusový i obecný průběh.
8. Vlastnosti soustav měřicích přístrojů, význam značek, třída přesnosti a určení přesnosti měření.
B. Bezpečnost práce na elektrických zařízeních.
9. Kvalifikace pro práci s elektrickým zařízením podle vyhl. 50/1978 Sb.
10. Ochrana před nebezpečným dotykovým napětím - základní druhy ochrany obsluhy před dotykem se živými a neživými částmi.
11. Označování: vodičů barvami, označování třídy a krytí el. předmětů.
12. Označování a uspořádání elektrických rozvodných sítí, I, T, N. TN-C, TN-S.
13. Zapojení ochrany automatickým odpojením obvodu s převodem na nadproud, výpočet dimenzování jistícího prvku s ohledem na včasné odpojení.
14. Charakteristiky pojistek a jističů. Maximální nadproudová (zkratová) odolnost.
15. Zapojení proudového chrániče, dimenzování a provedení ochranného vodiče.
16. Postup při první pomoci po úrazu elektrickým proudem.
C. Část elektronické prvky a jejich základní aplikace:
17. Polovodičová dioda, princip, prahové napětí, VA charakteristika, typy diod a jejich mezní parametry
18. Chlazení polovodičových prvků. Výpočet.
19. Jednocestný, dvoucestný a můstkový usměrňovač s odporovou zátěží a sběracím kondenzátorem, zapojení, průběhy napětí, dimenzování diod, a sběracího kondenzátoru. Přibližný výpočet zvlnění výstupního napětí.
20. Důvod použití, schéma zapojení a funkce spínaného zdroje. Dimenzování kondenzátorů.
21. Zenerova dioda, vlastnosti, VA charakteristika. Stabilizátor se Zenerovou diodou. Činitel stabilizace a výstupní odpor. Zapojení integrovaných stabilizátorů napětí.
22. Bipolární a unipolární tranzistor, principy, srovnání užitných vlastností. Schematické značky, polarity napětí na elektrodách a směry pracovních proudů.
23. Unipolární tranzistor N MOS FET. Charakteristiky v zapojení SE, a jejich linearizace v pracovním bodě, parametry y21 , y22. Náhradní schéma.
24. Zesilovač unipolárním tranzistorem. Nastavení pracovního bodu. Zatěžovací přímka, dynamická převodní charakteristika, grafické určení napěťového zesílení.
25. Početní určení zesílení tranzistorového zesilovače z y parametrů tranzistoru.
26. Operační zesilovač, vlastnosti, proudový a napěťový ofset, drifty, zapojení pro měření ofsetu. Typické hodnoty ofsetů, driftů a zesílení
27. Invertující zesilovač s operačním zesilovačem. Výpočet chyby způsobené ofsetem. Převodní charakteristika. Neinvertující zapojení.,
28. Integrátor s OZ. Chyby přenosu - grafické vyjádření. Závislost chyb na času integrace, maximální doba integrace pro danou přesnost.
29. Elektrická realizace dvoustavové log. veličiny, meze tolerancí stavů L a H pro vstup a výstup logického obvodu na příkladu normy TTL+5V, šumová imunita, logický zisk.
30. Základní logické obvody, NAND, NOR, realizace pravdivostních funkcí popsaných pravdivostní tabulkou nebo mapou.
31. Způsoby realizace logických obvodů: pevná struktura, mikropočitač, digital signál procesor, programovatelné hradlové pole. Porovnání vlastností a efektivity užití.
32. Negátor s N MOS FET, zapojení, funkce, převodní charakteristika, užití pro translaci napěťových a výkonových úrovní signálu.
33. Tranzistor jako spínač. Spínání induktivní zátěže, ochrana tranzistoru cirkulační diodou, RC obvodem, časové průběhy napětí a proudu. Ochrana varistorem, transilem.
34. Obvody TTL a N-MOS a C-MOS, struktura, srovnání elektrických vlastností.
35. Přechodný jev při přenosu digitálního signálu v N MOS struktuře, jeho vliv na rychlost a spotřebu.
36. Obousměrný IO port, zapojení, zatížitelnost. Otevřený kolektor.
37. Schéma, komponenty a funkce základní sestavy mikropočítače. Princip komunikace na sběrnicích, taktování.
------------
Důležité pokyny ke zkoušce:
V písemné části zkoušky jsou 2 příklady na 60 min čistého času, jeden z části (A nebo B) a druhý z části C shora uvedených otázek. Povolená literatura u písemky: jen vlastní výpisy vzorců z přednášek, do formátu A4 fontem 11. Každý posluchač musí mít vlastní kalkulačku, NB, I-POD atd. nejsou povoleny.
Každý příklad je hodnocen čtyřmi body, maximální počet bodů je tedy 8. Posluchači mohou pro řešení vlastní poznámky a přednášky. Minimum průchodnosti jsou 3 body, z každé části alespoň 1 bod. Pokud bude posluchač psát písemnou zkoušku, musí být na daný den přihlášen v systému KOS.
Pro uznání integračních testů jako písemné části zkoušky je třeba dosáhnout minimálně polovičního možného počtu bodů. Uznání písemné zkoušky z integračních testů platí jen první měsíc zkouškového období !!! Ze žádného z 2 testů nemůže být méně než 4 body.
U ústní zkoušky jsou zkoušejícím položeny tři otázky, jedna z každé části A - B - C, a v případě potřeby i otázky další, doplňující i nové. U ústní zkoušku se předpokládá krátká příprava do 15 min, bez použití literatury a poznámek. V této přípravě jen nakreslete schémata zapojení, grafy a případná konstrukční uspořádání, napište vzorce a fyzikální rozměry veličin v nich uváděných. Nemá smysl psát texty. Hodnocena je hlavně aktivní znalost funkce schémat elektrických obvodů. Rozlišujte jednotlivé obvody, z nichž je celý výsledný obvod složen, podle jejich funkce. Barevné rozkreslení obvodů vítáno.
Součástí ústní zkoušky může být i praktická znalost zapojování elektrických obvodů a výpočet jednoduchých časově nenáročných příkladů.
- Osnova přednášek:
-
1- 16.II SKM. Třífázové obvody, el. síť. Elektrické výkony P,Q,S, cos a kompenzace
2- 23.II Magnetické obvody a feromagnetické materiály, silová charakt. DC a AC elektromagnetů
3- 1.IIITransformátor, princip, teorie, náhradní schéma, fázorový digram, Chod naprázdno a nakrátko, zatížený transformátor. Návrh přístrojového transformátoru.
4- 8.IIITřífázový transformátor, hodinový úhel. Měřící a speciální transformátory
Princip asynchronního motoru, provedení, parametry
5- 15.IIITeorie asynchronního motoru, náhradní schéma, rozdělení ztrát
6- 22.IIIMomentová charakteristika asynchronního motoru. Asynchronní generátor a brzda.
7- 29.IIIRozběh a řízení rychlosti asynchronních motorů. Jednofázové asynchronní motory.
8- 5.IVStejnosměrný stroj, princip, zákl. rovnice, náhradní schéma, rekce kotvy.
9- 12.IVDC motor cize buzený, paralelní a seriový, momentové charakteristiky. Rozběh. Jednofázový komutátorový motor.
10- 19.IVŘízení DC motorů z polovodičových měničů, Ward-Leonardova skupina a trakční pohony.
11- 26.IVSynchronní stroj, charakteristiky a parametry. Reluktanční a krokové motory.
12- 4.VZáklady elektroenergetiky, záložní zdroje
13- 10.VRozvodné el. sítě a přístroje v nich
- Osnova cvičení:
-
1) 13.2-17.2.Opakování bezpečnosti práce.Měření ve střídavých obvodech (SKM, Měření L 3 voltm.)
2+3) 20.2.-2.3.Měření LC a měření a výpočet fázorů v el. obvodě
/Měření 1 fázového výkonu, vč. neharmonických průběhů
4+5) 5.3.-16.3Měření 3 fázového výkonu
/Magnetické obvody, charakteristika elmagnetu
6+7) 19.3.-30.3.Měření 1f. transformátoru, naprázdno, nakrátko, zatěžovací char.
/Asynch. motor, svorkovnice, statorový odpor. Měř.naprázdno a nakrátko.
8+9) 2.4.-13.4Měření momentových char. asynchronního motoru.
/Měření frekvenčně řízeného as. motoru. 1f. motor as. a komutátorový
10+11) 16.4.-27.4 Napěťové řízení as. motoru. Soft starter. Stykač. automatika a progr. relé.
/Zatěžování DC. strojů - mech. char. cize buzeného a sériového motoru.
12+13) 30.4.-11.5Regulační charakt. cize buz. DC motoru napájeného z pulzního měniče
/Měření na synchronním stroji. Naprázdno, nakrátko, fázování, zatěžování.
- Cíle studia:
-
Získáni pro strojaře nezbytných vědomostí o elektrických strojích a pohonech.
- Studijní materiály:
-
Literatura: Uhlíř I. a kol.: Elektrické obvody a elektronika, skripta, Česká technika - nakladatelství ČVUT v Praze, 2006, ISBN 80-01-02466-0, 142s.
- Poznámka:
- Další informace:
- http://elektro.fs.cvut.cz
- Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2011/2012:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Předmět je součástí následujících studijních plánů: