Elektrotechnika i elektronika II

niestacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 12/E; C 12/Zo; L 12/Zo, Razem: 36 godz., 5 pkt ECTS

Elektrotechnika i elektronika I: zaliczenie przedmiotu.

Laboratorium elektrotechniki i elektroniki: zaliczenie przedmiotu

semestr czwarty / mechatronika

Prof. dr hab. inż. Jerzy MŁOKOSIEWICZ

Dr inż. Jan SZCZURKO

aktywność / obciążenie studenta w godz.:

1. Udział w wykładach / 12

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do egzaminu / 26

3. Udział w ćwiczeniach / 12

4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 24

5. Udział w laboratoriach / 12

6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 52

7. Udział w konsultacjach (dotyczących wykładów, ćwiczeń i laboratoriów) / 8

8. Udział w egzaminie / 4

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 150 / 5 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.+8.= 48 / 2 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 115 / 4 ECTS

Moduł obejmuje ogólne wiadomości o systemie elektroenergetycznym, analizę obwodów trójfazowych oraz prądów okresowych niesinusoidalnych. Podstawy filtrów elektrycznych. Budowę i zasadę działania maszyn elektrycznych prądu przemiennego. Wiadomości o działaniu prądu elektrycznego na organizm ludzki oraz zasady ochrony przeciwporażenionej w instalacjach i urządzeniach elektrycznych. Wiadomości o elementach elektronicznych: tyrystorach i tranzystorach unipolarnych. Budowie, zasadzie działania układów nieliniowych i ich zastosowaniu. Przedstawiona jest budowa układów elektronicznych: prostownikach sterowanych, zasilaczy impulsowych i przetworników A/C i C/A

Wykład / metoda werbalno-wizualna

1. Obwody trójfazowe/ 1. Podstawowe rozwiązania obwodów wielofazowych. Parametry obwodów oraz pomiary podstawowych wielkości w obwodach trójfazowych.

2. System elektroenergetyczny / 1. Ogólne wiadomości o systemie elektroenergetycznym Przesył i rozdział energii elektrycznej. Alternatywne źródła zasilania, OZE. Podstawowe obliczenia elektryczne, zwarcia i kompensacja.

3. Maszyny elektryczne prądu przemiennego, transformator / 1. Budowa i zasada pracy silników prądu przemiennego. Parametry i charakterystyki silników. Sterowanie silnikami prądu przemiennego. Budowa i zasada pracy transformatora bezrdzeniowego. Parametry i charakterystyki transformatora. Wykres wskazowy dla transformatora.

4. Prądy okresowe niesinusoidalne / 0,5. Wartości charakteryzujące przebiegi odkształcone. Moc i widmo sygnałów okresowych niesinusoidalnych.

5. Maszyny elektryczne specjalnego przeznaczenia /1. Budowa zasada działania prądnic tachometrycznych, łącza selsynowego, amplidyny.

6. Filtry rezystancyjno-reaktancyjne, podstawowe parametry i charakterystyki / 1. Podstawowe układy filtrów RC i RL. Parametry i charakterystyki filtrów.

7. Ochrona przeciwporażeniowa w instalacjach i urządzeniach elektrycznych / 0,5

8. Wybrane elementy elektroniczne / 0,5. Zasada pracy tranzystora unipolarnego. Podstawowe parametry i charakterystyki tranzystora unipolarnego złączowego Zasada pracy wybranych elementów przełączających oraz ich parametry i charakterystyki.

9. Wzmacniacz z tranzystorem unipolarnym / 1. Podstawowe układy wzmacniaczy z tranzystorem unipolarnym złączowym – wspólne źródło i wspólny dren. Wykorzystanie schematu zastępczego tranzystora do analizy właściwości wzmacniacza.

10. Układy ze wzmacniaczami operacyjnymi – układy nieliniowe, generatory, komparatory / 1,5. Podstawowe definicje i określenia dotyczące układów nieliniowych i komparatorów. Schematy i zasada działania dwustronnego ogranicznika amplitudy oraz układu logarytmującego i wykładniczego. Podstawowe schematy komparatorów ze wzmacniaczem operacyjnym. Generatory napięcia fali prostokątnej oraz napięcia sinusoidalnie zmiennego ze wzmacniaczem operacyjnym.

11. Filtry aktywne / 0,5. Schematy wybranych filtrów aktywnych – parametry i charakterystyki. Zastosowanie filtrów aktywnych.

12. Wzmacniacze mocy / 0,5. Wymagania stawiane wzmacniaczom mocy. Klasy pracy wzmacniaczy – A, AB, B, C i D. Wybrane schematy wzmacniaczy oraz zasada ich pracy.

13. Prostowniki sterowane i stabilizatory napięcia / 1 Układy wyzwalania tyrystora. Schematy układów prostowników sterowanych, zasada działania, charakterystyki i parametry. Zastosowanie prostowników sterowanych. Budowa i zasada działania stabilizatora kompensacyjnego wg schematu funkcjonalnego i wybranego ideowego. Wybrane układy zabezpieczeń m.in. przeciwzwarciowe – schematy i zasada działania.

14. Przetwornik A/C i C/A / 0,5. Zasady przetwarzania A/C. Budowa i zasada pracy wybranego przetwornika A/C. Charakterystyka przetwarzania, podstawowe parametry. Budowa i zasada działania wybranego przetwornika C/A.

15. Pętla synchronizacji fazowej PLL / 0,5. Schemat funkcjonalny, zasada działania. Model liniowy PLL, zastosowanie.

Ćwiczenia rachunkowe i schematowe/ metoda werbalno - praktyczna

1. Analiza obwodów trójfazowych / 2

2. Obliczanie wielkości charakteryzujących transformator w różnych rodzajach pracy / 2

3. Obliczanie podstawowych parametrów filtrów elektrycznych / 1

4. Analiza obwodów liniowych przy wymuszeniach odkształconych / 1

5. Obliczanie obwodów przeciwporażeniowych / 2

6. Analiza wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym /1. Obliczenie parametrów wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym ze wspólnym źródłem przy wykorzystaniu schematu zastępczego tranzystora.

7. Analiza nieliniowego układu ze wzmacniaczem operacyjnym /1. Obliczanie parametrów i wyznaczenie charakterystyki ogranicznika amplitudy oraz komparatora z pętlą histerezy.

8. Projektowanie wybranego wzmacniacza mocy /1. Projektowanie wzmacniacza mocy klasy A z tranzystorem bipolarnym spełniającym określone wymagania.

9. Analiza układu stabilizatora napięcia /1. Analiza sprawności układu przetwornicy obniżającej napięcie.

Laboratoria /metoda praktyczna

1. Badanie silnika elektrycznego. Podstawowe charakterystyki / 2

2. Badanie filtrów elektrycznych – podstawowe charakterystyki częstotliwościowe / 2

3. Badanie i wyznaczanie charakterystyk transformatora / 2

4. Badanie nieliniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym / 2. Pomiary wybranych nieliniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym: wykładniczego i logarytmującego. Badanie precyzyjnego prostownika.

5. Badanie układów ze wzmacniaczem operacyjnym i dodatnim sprzężeniem zwrotnym / 2. Pomiary i określenie charakterystyk komparatora z napięciem odniesienia oraz z pętlą histerezy. Pomiary parametrów generatorów napięcia fali prostokątnej oraz sinusoidalnie zmiennego ze wzmacniaczem operacyjnym.

6. Wyznaczanie parametrów i charakterystyk przetworników A/C i C/A / 2. Pomiary i wyznaczanie charakterystyk czterobitowego przetwornika A/C. Pomiary parametrów scalonego przetwornika A/C i C/A. Obserwacja przejścia sygnału przez tor A/C i C/A.

podstawowa:

J. Szczurko – Podstawy elektrotechniki. Prąd stały. WAT 2010

Z. Włodarczyk – Elektrotechnika cz. 1, cz. 2, cz. 3, cz. 4, WAT 1981

B. Miedziński – Elektrotechnika. Podstawy i instalacje Elektryczne PWN 1997.

J. R. Młokosiewicz i inni – Układy elektroniczne dla elektromechaników ćwiczenia laboratoryjne, WAT 1993

A. Chwaleba, B. Moeschke, G. Płoszajski – Elektronika WSiP 2008, wyd. XI

A. Chwaleba, B. Moeschke, G. Płoszajski, P. Majdak, P. Świstak - Podstawy elektroniki, Wydawnistwo WNT, 2021

uzupełniająca:

J. Boksa – Układy analogowe część II, WAT 2000

S. Bolkowski – Elektrotechnika teoretyczna, WNT 1986

F. Przeździecki – Elektrotechnika i elektronika, PWN 1986

symbol / efekt uczenia się / odniesienie do efektów kierunku

W1 / Zna zasady włączania elementów elektronicznych do układów i układów do urządzeń elektrycznych i elektronicznych / K_W04

W2 / Ma wiedzę umożliwiającą wykorzystanie elementów i układów elektronicznych w urządzeniach i systemach mechatronicznych / K_W04

U1 / Potrafi zaprojektować i obliczyć prosty obwód elektryczny prądu przemiennego z transformatorem / K_U10

U2 / Potrafi zaprojektować układ elektroniczny ze wzmacniaczem operacyjnym / K_U11

U3 / potrafi zaplanować i przeprowadzić pomiary parametrów i charakterystyk wybranych układów elektrycznych i elektronicznych / K_U16

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: ocen z kartkówek i kolokwium

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: ocen z wszyst-kich ćwiczeń laboratoryjnych

Egzamin z przedmiotu jest prowadzony w formie pisemnej i ustnej;

warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń oraz ćwiczeń laboratoryjnych.

efekty W1 i W2 sprawdzane są na egzaminie i podczas sprawdzania wiedzy teoretycznej przed ćwiczeniami rachunkowymi i laboratoryjnymi;

efekty U1 – sprawdzany jest na ćwiczeniach rachunkowych i laboratoryjnych oraz na podstawie indywidualnego zadania;

efekty U2, U3 - sprawdzany jest na ćwiczeniach laboratoryjnych, oraz na podstawie indywidualnych zadań związanych z wykonywanymi ćwiczeniami.

Aby zaliczyć część pisemną egzaminu oraz kolokwium należy od-powiedzieć na wszystkie pytania i za każde uzyskać co najmniej pozytywną ocenę.