Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (S1)
Sylabus przedmiotu Napęd elektryczny:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Elektrotechnika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Napęd elektryczny | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Maszyn i Napędów Elektrycznych | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Marcin Hołub <Marcin.Holub@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Michał Bonisławski <Michal.Bonislawski@zut.edu.pl>, Marcin Hołub <Marcin.Holub@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Wymagana jest wiedza z zakresu podstaw elektrotechniki. |
| W-2 | Wymagana jest wiedza z zakresu maszyn elektrycznych. |
| W-3 | Wymagana jest widza z zakresu energoelektroniki (dopuszcza się realizację równoległą tego przedmiotu). |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zdobycie wiedzy na temat podstaw napędu elektrycznego. |
| C-2 | Poznanie podstawowych charakterystyk maszyn elektrycznych oraz maszyn roboczych. |
| C-3 | Poznanie metod regulacji prędkości obrotowej, rozruchu oraz hamowania maszyn elektrycznych. |
| C-4 | Nabycie wiedzy umożliwiającej poprawny dobór silników elektrycznych oraz metod ich regulacji. |
| C-5 | Student potrafi dokonać wyboru konkretnego, prostego rozwiązania układu automatyki napędu dla zadanych parametrów, potrafi ocenić podstawowe wady i zalety konkretnego, prostego rozwiązania, potrafi szacunkowo ocenić aspekty ekonomiczne |
| C-6 | Student umie przeprowadzać pomiary i wyciągać wnioski, postępuje zgodnie z zasadami etyki i pracy w grupie |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wprowadzenie i zasady pracy w laboratorium | 2 |
| T-L-2 | Maszyna DC - stworzenie modelu według zadanych parametrów, synteza układu regulacji i dobór nastaw regulatorów | 4 |
| T-L-3 | Maszyna DC - sterowanie kaskadowe (model rzeczywisty) | 2 |
| T-L-4 | Silniki krokowe - sterowanie pełno i półkrokowe | 2 |
| T-L-5 | Układ softstartu | 2 |
| T-L-6 | Maszyna asynchroniczna - sterowanie skalarne serwonapędu | 2 |
| T-L-7 | Maszyna asynchroniczna - sterowanie falownikiem napięcia metodą zorientowaną polowo | 2 |
| T-L-8 | Maszyna asynchroniczna - sterowanie DTC | 2 |
| T-L-9 | Model maszyny PMSM oraz układu sterowania w układzie d - q | 2 |
| T-L-10 | Maszyna PMSM - sterowanie zorientowane polowo i strategie sterowania | 2 |
| T-L-11 | Maszyna BLDC - sterowanie i układu regulacji prędkości i prądu | 2 |
| T-L-12 | Model ukłądu napędowego w środowisku PLECS | 4 |
| T-L-13 | Zaliczenia poprawkowe i odrabianie | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Podstawowe informacje dotyczące napędu elektrycznego - elementy układu napędowego, charakterystyki maszyn roboczych ich podział oraz przykładowe maszyny robocze. Charakterystyki maszyn elektrycznych oraz ich podział. Definicja sztywności charakterystyki. Punkt pracy napędu. Równowaga statyczna oraz równanie ruchu. | 2 |
| T-W-2 | Klasyfikacja rodzajów pracy napędów oraz stopnia ochrony maszyn. Określenie dopuszczalnej liczby włączeń silników przy pracy przerywanej. Dobór metodą strat średnich, prądu, momentu i mocy zastępczej. | 2 |
| T-W-3 | Maszyna prądu stałego - równania, model, schemat blokowy, model w środowisku MATLAB | 2 |
| T-W-4 | Układy regulacji kaskadowej - konstrukcja, rola regulatorów, model przekształtnika, kryteria doboru nastaw według modułu i symetrii, symulacja układów stabilnych i niestabilnych | 4 |
| T-W-5 | Automatyka silników krokowych | 2 |
| T-W-6 | Czujniki i techniki pomiarowe w napędzie elektrycznym | 2 |
| T-W-7 | Maszyna asynchroniczna - opis i cechy charakterystyczne, model skalarny, sterowanie i regulacja skalarna | 3 |
| T-W-8 | Transformata Clarka i Parka, układ "alfa - beta" i dq, opis maszyny w układzie dq | 3 |
| T-W-9 | Sterowanie maszyny asychronicznej zorientowane polowo: model maszyny w układzie d-q, metoda napięciowa i prądowa (Blaschkego), model ukłądu regulacji, rola regulatorów osi d i q | 5 |
| T-W-10 | Maszyny wzbudzone magnesami trwałymi - BLDC, PMSM, metody sterowania BLDC oraz PMSM - proste modele układów zasilanych falownikami | 5 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Przygotowanie sprawozdań z zajęć laboratoryjnych. | 10 |
| A-L-2 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-L-3 | Przygotowanie do zaliczeń | 10 |
| 50 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 30 |
| A-W-2 | Uzupełnienie wiedzy z literatury. | 30 |
| A-W-3 | Przygotowanie do egzaminu | 15 |
| 75 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metody nauczania (wykład): - metody podające: wykład informacyjny - metoda aktywizująca: metoda sytuacyjna |
| M-2 | Metody nauczania (laboratorium): - metody programowe: z użyciem komputera - metody praktyczne: pokaz; ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Metody oceny (laboratorium): - ocena formująca (testy - "wejściówki) w trakcie programu laboratorium |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Metoda oceny (wykład): - ocena podsumowująca: egzamin pisemny |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_C26_W01 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu napędu elektrycznego. Zna podstawowe charakterystyki maszyn elektrycznych oraz roboczych, jak również metod regulacji parametrów układu napędowego. | EL_1A_W07, EL_1A_W09 | — | — | C-4, C-5, C-3, C-2 | T-W-2, T-W-1, T-W-5, T-W-7, T-W-4, T-W-10, T-W-9 | M-1, M-2 | S-2 |
| EL_1A_C26_W02 Student potrafi podać prosty model maszyny oraz potrafi scharakteryzować charakter i rolę poszczególnych komponentów układu regulacji, zna konstrukcję kaskadowych układów regulacji, zna typowe metody regulacji prędkości i momentu maszyn asynchronicznych, rozróżnia typy układów sterowania maszynami różnego typu | EL_1A_W09, EL_1A_W10, EL_1A_W12 | — | — | C-5, C-2, C-4, C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-6, T-L-7, T-L-9, T-L-11, T-L-4, T-L-5, T-W-3, T-W-4, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-6, T-W-5 | M-1 | S-2 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_C26_U01 Student potrafi określić moc zapotrzebowaną przez maszynę roboczą, potrafi dobrać silnik i przekształtnik mocy oraz zabezpieczenia.Potrafi zaprojektować prosty układ sterowania układem napędowym. | EL_1A_U09, EL_1A_U16, EL_1A_U18 | — | — | C-4, C-3, C-5, C-2 | T-W-2, T-L-4, T-L-11, T-L-9, T-L-8, T-L-2, T-L-3, T-L-12, T-L-10, T-L-7, T-L-5, T-L-6 | M-2 | S-1 |
| EL_1A_C26_U02 Student potrafi narysować podstawowe charakterystyki maszyny elektrycznej, potrafi dobrać prawidłowo metody i aparaturę w celu wyznaczenia podstawowych wielkości charakteryzujących układ napędowy. Potrafi połączyć i uruchomić prosty układa napędowego. | EL_1A_U09, EL_1A_U16, EL_1A_U18 | — | — | C-3, C-2, C-1, C-5 | T-W-1, T-L-6, T-L-3, T-W-10, T-L-4, T-W-7, T-W-5, T-W-3, T-L-10 | M-2 | S-1 |
| EL_1A_C26_U03 Student umie analizować działanie prostych układów automatyki napędu elektrycznego, interpretować wyniki pomiarów, porownać poszczególne rozwiązania ze względu na zadane, proste kryteria | EL_1A_U09 | — | — | C-5, C-6 | T-L-1, T-L-2, T-L-6, T-L-7, T-L-9, T-L-11, T-L-4, T-W-3, T-W-4, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-6, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1 |
| EL_1A_C26_U04 Student potrafi dokonać wyboru konkretnego, prostego rozwiązania układu automatyki napędu dla zadanych parametrów, potrafi ocenić podstawowe wady i zalety konkretnego, prostego rozwiązania, potrafi szacunkowo ocenić aspekty ekonomiczne | EL_1A_U18 | — | — | C-5 | T-L-1, T-L-2, T-L-6, T-L-7, T-L-9, T-L-11, T-L-4, T-W-3, T-W-4, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-6, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_C26_K01 Student umie przeprowadzać pomiary i wyciągać wnioski, postępuje zgodnie z zasadami etyki i pracy w grupie | EL_1A_K04 | — | — | C-6 | T-L-1, T-L-2, T-L-6, T-L-7, T-L-9, T-L-11, T-L-4, T-L-5 | M-2 | S-1 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_C26_W01 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu napędu elektrycznego. Zna podstawowe charakterystyki maszyn elektrycznych oraz roboczych, jak również metod regulacji parametrów układu napędowego. | 2,0 | |
| 3,0 | Student posiada podstawową wiedzę z zakresu napędu elektrycznego. Zna podstawowe charakterystyki maszyn elektrycznych oraz roboczych, jak również sposobów regulacji parametrów układu napędowego. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_1A_C26_W02 Student potrafi podać prosty model maszyny oraz potrafi scharakteryzować charakter i rolę poszczególnych komponentów układu regulacji, zna konstrukcję kaskadowych układów regulacji, zna typowe metody regulacji prędkości i momentu maszyn asynchronicznych, rozróżnia typy układów sterowania maszynami różnego typu | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi podać model maszyny prądu stałego oraz potrafi scharakteryzować charakter i rolę poszczególnych komponentów, zna konstrukcję kaskadowych układów regulacji, zna typowe metody regulacji prędkości i momentu maszyn asynchronicznych, rozróżnia typy układów sterowania maszynami synchronicznymi | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_C26_U01 Student potrafi określić moc zapotrzebowaną przez maszynę roboczą, potrafi dobrać silnik i przekształtnik mocy oraz zabezpieczenia.Potrafi zaprojektować prosty układ sterowania układem napędowym. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi określić moc zapotrzebowaną przez maszynę roboczą, potrafi dobrać silnik i przekształtnik mocy oraz zabezpieczenia.Potrafi zaprojektować prosty układ sterowania układem napędowym. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_1A_C26_U02 Student potrafi narysować podstawowe charakterystyki maszyny elektrycznej, potrafi dobrać prawidłowo metody i aparaturę w celu wyznaczenia podstawowych wielkości charakteryzujących układ napędowy. Potrafi połączyć i uruchomić prosty układa napędowego. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi narysować podstawowe charakterystyki maszyny elektrycznej, potrafi dobrać prawidłowo metody i aparaturę w celu wyznaczenia podstawowych wielkości charakteryzujących układ napędowy. Potrafi połączyć i uruchomić prosty układ napędowego. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_1A_C26_U03 Student umie analizować działanie prostych układów automatyki napędu elektrycznego, interpretować wyniki pomiarów, porownać poszczególne rozwiązania ze względu na zadane, proste kryteria | 2,0 | |
| 3,0 | Student umie analizować działanie prostych układów automatyki napędu elektrycznego, interpretować wyniki pomiarów, porównać poszczególne rozwiązania ze względu na zadane, proste kryteria | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_1A_C26_U04 Student potrafi dokonać wyboru konkretnego, prostego rozwiązania układu automatyki napędu dla zadanych parametrów, potrafi ocenić podstawowe wady i zalety konkretnego, prostego rozwiązania, potrafi szacunkowo ocenić aspekty ekonomiczne | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi dokonać wyboru konkretnego, prostego rozwiązania układu automatyki napędu dla zadanych parametrów, potrafi ocenić podstawowe wady i zalety konkretnego, prostego rozwiązania, potrafi szacunkowo ocenić aspekty ekonomiczne | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_C26_K01 Student umie przeprowadzać pomiary i wyciągać wnioski, postępuje zgodnie z zasadami etyki i pracy w grupie | 2,0 | |
| 3,0 | Student umie przeprowadzać pomiary i wyciągać wnioski, postępuje zgodnie z zasadami etyki i pracy w grupie | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Kazimierkowski M.P., Kalus M., Polski program efektywnego wykorzystania energii w napędach elektrycznych, Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A., Warszawa, 2004, http://www.portal.pemp.pl/
- Andrzej Dębowski, Automatyka - napęd elektryczny, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2017
- Zawirski K. Deskur J. Kaczma, Automatyka napędu elektrycznego, Wyd.Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2012
- J. Sidorowicz, Napęd elektryczny i jego sterowanie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1990, -, -
- W. Hejmo, R. Kozioł, Systemy mikroprocesorowe w automatyce napędu elektrycznego, WNT, Warszawa, 1994, -, -
- M. Zwierzchanowski, M. P. Kaźmierkowski, M. Kalus, Polski Program Efektywnego Wykorzystania energii w napędach elektrycznych, www.pemp.pl, Warszawa, 2004, -, -
Literatura dodatkowa
- Drury B., The Control Techniques Drives and Controls Handbook, The Institution of Engineering and Technology, United Kingdom, 2009, Second edition
- B. Bose, Power electronics and motor drives, Academic press, Knoxville, 2006, -, -
- Barnes M., Practical Variable Speed Drives and Power Electronics, Elsevier, 2003
- T. Wildi, Electrical Machines, Drives and power systems, Pearson International, USA, 2006, -, -
- El-Sharkawi M., Fundamentals of Electric Drives, Brooks/Cole, 2000
- Trzynadlowski A. M., Control of Induction Motors, Academic Press, 2001
- Kiel E., Drive Solutions - Mechatronics for Production and Logistics, Springer-Verlag, 2008
- Krishnan R., Electric motor drives: modeling, analysis, and control, Prentice Hall, 2001
- Seung-Ki Sul, Control of Electric Machine Drive Systems, John Wiley & Sons, 2011
- Agrawal K. C., Industrial power engineering and applications handbook, Newnes, 2001