Silnoproudá elektrotechnika

Předmět lze klasifikovat až po klasifikaci předmětů:

Elektrická měření (17KBBEM)
Elektronické obvody (17KBBEO)

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Základy výkonové elektroniky, napájecích zdrojů včetně zdrojů elektrochemických, usměrňovačů, stabilizátorů, nejpoužívanějších typů motoru, základů rozvodu elektrické energie, typů elektrizačních soustav a připojování spotřebičů se zaměřením na použití pro lékařské účely. Důraz je kladen především na fyzikální podstatu problému a její pochopení na úkor omezení matematické stránky. Probíraná látka bude ověřována na praktických příkladech a při práci v laboratoři.

Požadavky:

Podmínky zápočtu:

P1.Viz níže uvedený soubor na www stránce předmětu.

P2.Podrobné informace o průběhu cvičení jsou uvedeny ve zvláštním dokumentu níže.

Podmínky zkoušky:

U studentů se předpokládá znalost potřebného matematického, fyzikálního aparátu z předchozích ročníků bakalářského studia a základní dovednosti z elektrotechniky a elektrických měření.

Podrobnosti z hlediska požadavků a honocení zkoušky jsou uvedeny v níže uvedeném souboru na www stránce předmětu.

Osnova přednášek:

1. Výkonová elektronika - rozdělení měničů, popis funkce včetně základních charakteristik, schématické značky, principielní schémata, příklady a praxe ve zdravotnictví, lit. [2], str. 6, 7, 106, 121 a 122, 140 a 141, 160 a 161 a 166 a 167.

2. Zdroje - rozdělení, bloková schémata, chemické zdroje, záložní zdroje, požadavky z hlediska zdravotnictví a řady norem ČSN 60601-1, lit. [1], str. 6 až 11, 120 a121.

3. Transformátory - princip, náhradní schéma, názorové diagramy, provozní stavy, lit. [1], str. 11 až 17, transformátory - jednofázový, trojfázový a autotransformátor, použití, lit. [1], str. 19 až 22, požadavky a aplikace ve zdravotnictví, požadavky souboru norem ČSN 60601-1.

4. Usměrňovače a stabilizátory - jedno a trojfázové, jedno a více pulzní, aplikace ve zdravotnictví (zejména v oblasti zobrazovacích systémů), lit. [1] str. 22 až 36.

5.Výroba elektrické energie, motorgenerátory, záložní zdroje, požadavky a aplikace ve zdravotnictví - lit. [1] str. 127 až 134 a 124 až 127.

6.Náhradní zdroje napájení - realizace rozvodů pro zdravotnické účely, napájení nemocničních zařízení, zálohování elektrické energie při výpadku primárního napájení, členění zálohování dle důležitosti zdravotnických rozvodů

7.Realizace elektrických rozvodů ve zdravotnickém zařízení - důležité obvody, napájení JIP, napájení operačních sálů, další prostory

8.UPS, agregáty - připojování do obvodu, podmínky provozu, dimenzování výkonu, požadavky norem

9.Elektrické přístroje - jistící přístroje a chrániče, lit [1] str. 115 až 120.

10.Stejnosměrné motory - vlastnosti, rozdělení, princip, motor se sériovým, cizím a derivačním buzením, lit. [1], str. 47 až 61.

11.Komutátorové motory - jednofázový sériový motor,trojfázové motory, lit. [1], str. 93 až 96.

12. Elektrické přístroje - teorie spínaní a zhášení oblouku, spínače, kreslení schémat, lit. [1] str. 106 až 115.

13. Dimenzování a jištění vodičů - lit. [6], str. 11 až 15, str. 16 až 30, str. 97 až 104. Připojování spotřebičů - lit. [7], str. 27. až 57.

Osnova cvičení:

1.Úvodní cvičení - bezpečnost práce v laboratořích, náplň cvičení, podmínky získání zápočtu. Základní pojmy a schematické značky v silnoproudé elektrotechnice.

2.Pasivní součástky v obvodu střídavého proudu (rezistor, cívka, kondenzátor, integrační a derivační článek). Náhradní zapojení těchto součástek. Přechodové jevy. (viz wwww stránky předmětu 17BBTEL)

3.Ideální a reálný zdroj napětí. Stabilizovaný zdroj napětí (princip funkce, měření zatěžovací charakteristiky). Výstupní parametry. (početní řešení ideálních zdrojů napětí a proudu, ověření výsledků měřením v laboratoři (měření na zdrojích - převodní VA zatěžovací charakteristika) - studenti si vyřeší zadané příklady, výsledky ověří praktickým měřením na obvodech, které zapojí dle zadaných příkladů - lit. [1], str. 62 až 65.

4.Měření převodní a zatěžovací charakteristiky jednofázového transformátoru na stavebnici rc2000. Měření napětí naprázdno a proudu nakrátko. (lit. [2], str. 9 až 14).

5.První průběžný test. Měření převodní a zatěžovací charakteristiky jednofázového zvonkového transformátoru. Měření napětí naprázdno a proudu nakrátko.(lit. [2], str. 9 až 14).

6.Měření na modelu ZIS 1 (lit. [18], str. 130 až 159).

7.Revizní přístroje ve zdravotnickém provozu (lit. [18]).

8.Měření na modelu ZIS 2 (lit. [18], str. 130 až 159).

9.3fázová soustava na stavebnici rc2000. Měření fázových a sdružených proudů a napětí (lit. [14]).

10.Usměrňovače na stavebnici rc2000. Jednocestný a dvoucestný usměrňovač s různými typy zátěže. Početní úlohy (transfigurace trojúhelník-hvězda a opačně (sledování časových průběhů odvodových veličin neřízeného a řízeného usměrňovače při různém typu zátěže - lit. [2], str. 17 až 26).

11.Druhý průběžný test. Požadavky norem na elektrické rozvody v místnostech pro lékařské účely. Praktické zapojování elektrických spotřebičů (lit. [6], [7], [16] až [22]).

12.Usměrňovače na stavebnici rc2000. Jednocestný a dvoucestný usměrňovač s různými typy zátěže. Početní úlohy (transfigurace trojúhelník-hvězda a opačně) - sledování časových průběhů odvodových veličin neřízeného a řízeného usměrňovače při různém typu zátěže - lit. [2], str. 17 až 26.

13.Konzultace. Udílení zápočtu.

Cíle studia:

Cílem výuky předmětu silnoproudá elektrotechnika na FBMI je zvládnutí základů silnoproudé elektrotechniky se zaměřením na použití pro lékařské účely. Při dané hodinové dotaci si výuka neklade za cíl detailní zvládnutí probírané látky, ale seznámení studentů se základy silnoproudé elektrotechniky jako celku. Cílem je, aby studenti pochopili podstatu problému.

Studijní materiály:

[1] Voženílek, Janoušek: Základy silnoproudé elektrotechniky , ČVUT Praha, 2006

[2] Voženílek, Janoušek, Petrásek: Základy silnoproudé elektrotechniky - Laboratorní cvičení, ČVUT Praha, 2006

[3] Voženílek, P., Mindl, P., Novotný, V. Elektromechanické měniče. Cvičení. Praha: ČVUT, 2006. 81 s.

[4] Pavelka, J., Lettl, J., Hlinovský, V. Cvičení z elektrických pohonů. Praha: ČVUT, 2004. 121 s.

[5] Čeřovský, Gric, Pavelka: Výkonová elektronika I., ČVUT Praha, 1996

[6] Kříž: Dimenzování a jištění elektrických zařízení - tabulky, příklady, IN-EL Praha, 2001

[7] Kříž: Montáž, připojování, kontroly a revize elektrických spotřebičů, IN-EL Praha, 2000

[8] Bláhovec: Elektrotechnika I. až III., Informatorium Praha, 2005

[9] Janoušek, Suchánek: Základy silnoproudé elektrotechniky, ČVUT Praha, 1992

[10] Němeček: Přenos a rozvod elektrické energie, ČVUT Praha, 1983

[11] Fejt, Čermák: Elektroenergetika, ČVUT Praha, 1989

[12] Měřička, Hamata, Voženílek: Elektrické stroje, ČVUT Praha, 1994

[13] Fencl: Průmyslový elektrický rozvod - příklady, ČVUT Praha, 1995

[14] Cipra, Kříž, Kůla: Úvod do elektrotechniky, ČVUT Praha, 2004

[15] Cipra, Kříž, Kůla: Elektrotechnická kvalifikace, ČVUT Praha, 2006

[16] ČSN 33 2140 - Elektrický rozvod v místnostech pro lékařské účely.

[17] ČSN EN 60601-1 ed. 2 2007. Základní požadavky na bezpečnost zdravotnických elektrických přístrojů.

[18] Hozman, J., Chaloupka, J., Maršálek, P.: Praktika z biomedicínské a klinické techniky 3. Simulátory fyziologických funkcí a bezpečnost pacienta. Fakulta biomedicínského inženýrství ČVUT. 1. vydání Vydáno: únor 2008

[19] Bastian, Peter a kol. Praktická elektrotechnika, Europa-Sobotáles, 2004. ISBN 80-86706-07-9

[20] Tkotz, Klaus a kol. Příručka pro elektrotechnika, Europa-Sobotáles, 2002. ISBN 80-86706-00-1

[21] Berka, Štěpán, Elektrotechnická zapojení a schémata, BEN - technická literatura, 1. vydání, Praha 2008, ISBN 978-80-7300-229-9. Seznam klíčových slov URL: < http://shop.ben.cz/cz/121291-elektrotechnicka-schemata-a-zapojeni-1.aspx >.

[22] Seminář: Elektroinstalace nejen ve zdravotnictví, 27.11.2007. GHV Trading. Brno. CD-ROM

[23] Štěpán, František. Proudové chrániče, druhé - doplněné vydání, IN-EL spol. s r.o., 2001 ISBN 80-86230-20-1

[24] Fabián, Vratislav Dobiáš, Martin. Použití technických norem ve zdravotnictví -zkušenosti autorizovaného metrologického střediska, malovýrobce a dodavatele zdravotnické techniky. ČVUT FBMI 2007. CD-ROM

[25] Homolka, František. Použití technických norem ve zdravotnictví - oblast zkušebnictví a působnosti EZÚ Praha. ČVUT FBMI 2007. CD-ROM

[26]Novák, I. ICT v učivu elektromotorů na SŠ [online]. RNDr. Ivo Novák, Ph.D., OU v Ostravě, c2008-2011. Poslední změna 2011 [cit 2011-02-21]. http://www.emotor.cz/ (velmi vhodné k samostudiu problematiky elektromotorů)

[27]Kekule, J. Elektřina a magnetismus [online]. Poslední změna 2011 [cit 2011-02-21]. http://elektross.gjn.cz/ (zejména vhodné z hlediska názorného studia principů elektromotorů včetně JAVA apletů a návodů na jednoduché pokusy na ověření základních principů)

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - kombinovaný (povinný předmět)