Maszyny elektryczne

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 34/x ; C 16/+; L 24/+; Razem: 74

- Elektrotechnika : Wymagania wstępne: znajomość praw obowiązujących w obwodach elektrycznych i magnetycznych

- Podstawy metrologii : Wymagania wstępne: umiejętność pomiaru wielkości elektrycznych i mechanicznych w obwodach elektromagnetycznych urządzeń i maszyn elektrycznych

Semestr: III

Kierunek: Energetyka

Specjalność: Elektroenergetyka, Maszyny i urządzenia w energetyce

Dr hab. inż. Paweł Staszewski

aktywność/obciążenie studenta w godz.

1. Udział wykładach/34

2. Udział w ćwiczeniach/16

3. Udział w laboratoriach/24

4. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów/34

5. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń/26

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów

i opracowanie sprawozdań/36

7. Udział w konsultacjach/8

8. Przygotowanie do egzaminu i zaliczeń/10

9. Egzamin / 4

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 192/7 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+2.+3.+7.+9.=86/3 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 2.+3.+5.+6.=102/4 ECTS

Przedmiot służy do zrozumienia przez studentów zasad budowy i działania podstawowych rodzajów maszyn elektrycznych: transformatorów, maszyn indukcyjnych, synchronicznych, prądu stałego i specjalnych. Wykład, ćwiczenia i laboratoria wskazują na dziedziny zastosowań omawianych maszyn. Przedmiot zapewnia poznanie obwodowych modeli tych maszyn, elektrycznych schematów zastępczych oraz podstawowych charakterystyk eksploatacyjnych jak również metod ich wyznaczania metodami laboratoryjnymi.

Tematyka zajęć:

A) Wykład:

1. Podstawowe prawa elektrotechniki stosowane w teorii maszyn elektrycznych: pojęcia podstawowe, prawo Ohma i Kirchhoffa oraz prawo przepływu dla obwodów elektrycznych i magnetycznych, zjawisko indukcji elektromagnetycznej, napięcia transformacji i rotacji, działania dynamiczne w polu magnetycznym. 2h

2. Klasyfikacja maszyn, materiały, obwody maszyny bezkomutatorowe i komutatorowe; materiały w obwodach magnetycznych, rodzaje pól magnetycznych; obwody elektryczne/uzwojenia, materiały izolacyjne. 1h

3. Bilans energetyczny, straty i sprawność: klasyfikacja strat, sprawność, rodzaje pracy, dane znamionowe, stany ustalone i nieustalone, zależność wymiarów maszyny od mocy i prędkości obrotowej 1h

Transformatory

4. Transformator jednofazowy: przeznaczenie i budowa, zasada działania transformatora jednofazowego, stan jałowy, obciążenie i zwarcie, schematy zastępcze, równania podstawowe i wykresy wskazowe, zmienność napięcia wyjściowego 3h

5. Transformator trójfazowy: układy i grupy połączeń transformatorów trójfazowych, regulacja napięcia, straty i sprawność, ogólne równania transformatora, autotransformator 2h

Maszyny asynchroniczne bezkomutatorowe

6. Silniki indukcyjne 3-fazowe: zasady budowy, silnik pierścieniowy, warunki wytwarzania pola magnetycznego wirującego, zasada działania, silnik klatkowy, schematy zastępcze i wykresy wskazowe. 2h

7. Silniki indukcyjne 3-fazowe: zależność momentu od poślizgu, charakterystyka mechaniczna, rozruch i regulacja prędkości obrotowej, praca prądnicowa maszyny asynchronicznej, silnik zasilany z falownika, przykładowe układy sterowania. 3h

8. Silnik 1-fazowy: budowa i zasada działania, sposoby rozruchu, charakterystyki i własności, przykłady zastosowań. 1h

Maszyny synchroniczne

9. Prądnica synchroniczna: budowa, maszyna z wirnikiem jawnobiegunowym i cylindrycznym, zasada działania, sposoby wzbudzania, oddziaływanie twornika, charakterystyki zewnętrzne. 2h

10. Synchronizacja i współpraca prądnicy z siecią: praca równoległa, moment obrotowy, kątowa charakterystyka momentu, kompensator mocy biernej, praca silnikowa maszyny, charakterystyki ruchowe silnika synchronicznego, silnik reluktancyjny. 2h

Maszyny prądu stałego

11. Maszyny prądu stałego: budowa, zasada działania, obwód magnetyczny, napięcie indukowane, moment obrotowy, oddziaływanie twornika i komutacja. 2h

12. Prądnice prądu stałego: prądnica obcowzbudna, bocznikowa i szeregowo-bocznikowa, charakterystyka biegu jałowego i zewnętrzna i regulacyjna. 2h

13. Silniki prądu stałego: silnik bocznikowy, szeregowy i szeregowo-bocznikowy, rozruch, regulacja prędkości obrotowej, hamowanie, straty i sprawność. 2h

Maszyny specjalne

14. Silniki bezszczotkowe prądu stałego: zasady budowy i działa-nie silnika, materiały na magnesy trwałe, uzwojenia twornika, czujniki położenia wirnika, sposoby sterowania, przykład zastosowania. 2h

15. Silniki skokowe: zasada działania silników o wirniku czynnym i biernym oraz hybrydowych, konstrukcje i właściwości podstawowych rodzajów silników, sposoby sterowania, przykłady zastosowań. 2h

16. Maszyny komutatorowe prądu zmiennego: napięcia indukowane w uzwojeniach twornika – napięcie transformacji i rotacji, moment obrotowy jednofazowej maszyny komutatorowej, silnik jednofazowy szeregowy. 2h

17. Selsyny i transformatory położenia kątowego: Selsynowe łącza wskaźnikowe i transformatorowe, praca tpk jako przetwornika sinusowo-kosinusowego i przesuwnika fazy. 2h

18. Prądnice tachometryczne: prądnica tachometryczna prądu stałego, asynchroniczna kubkowa i synchroniczna – parametry, własności i charakterystyki. 1h

B) Ćwiczenia:

1. Podstawowe prawa elektrotechniki stosowane w teorii maszyn elektrycznych: obliczanie napięcia rotacji i transformacji, rozwiązanie nieliniowego obwodu magnetycznego, obliczenie sił działających na przewód z prądem umieszczony w polu magnetycznym. 1h

2. Transformatory: obliczenia przekładni, napięć indukowanych w uzwojeniach, strat, sprawności, parametrów schematu zastępczego transformatorów 1-no i 3-fazowych, konstrukcja wykresów wektorowych dla różnych stanów pracy transformatorów. 5h

3. Silniki indukcyjne: obliczenia napięć indukowanych w uzwojeniach, strat, sprawności, parametrów schematu zastępczego silników 3-fazowych, konstrukcja wykresów wektorowych dla różnych stanów pracy silników, obliczanie parametrów elektryczno-mechanicznych dla różnych obciążeń, analiza równania Kloss'a, obliczanie momentów rozruchowych, regulacja prędkości obrotowej. 5h

4. Maszyny prądu stałego: obliczanie parametrów elektryczno-mechanicznych dla znamionowego punktu pracy silnika i prądnicy - moment, prędkość obrotowa, prąd, straty i sprawność, obliczenia parametrów rozruchowych silnika. 5h

C) Laboratorium:

1. Transformator jednofazowy 4h:

2. Silnik indukcyjny 3-fazowy 4h:

3. Prądnica synchroniczna 4h:

4. Prądnica prądu stałego 4h:

5. Silnik prądu stałego 4h:

6. Prądnice tachometryczne 4h:

-Latek W. Teoria maszyn elektrycznych. WNT, Warszawa, 1982

-Wróbel. T. Maszyny elektryczne – skrypt WAT/2002,

-Wróbel. T. Maszyny elektryczne i transformatory cz.1, 2, 3 - skrypt

WAT/1987A.

-Bajorek. Z., Maszyny elektryczne. WNT/1977

-Owczarek J. i inni Elektryczne maszynowe elementy automatyki,

NT 1983

-R. Sochocki Mikromaszyny elektryczne. PW/1996

-Staszewski P., Urbański W. Zagadnienia obliczeniowe w eksploatacji

maszyn elektrycznych. OWPW, Warszawa, 2009

-Kiszko A., Oksiuta S. Zadania obliczeniowe i wstęp do projektowania

maszyn elektrycznych. WPW, Warszawa, 1987;

-Hebenstreit J. Gierkowski Z. Maszyny elektryczne w zadaniach -

Wyd. Uczel. Akad. Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy. 2006.

Uzupełniająca:

-Matulewicz. W. Maszyny elektryczne w elektroenergetyce. WNT/2005

-Plamitzer M. Maszyny elektryczne. WNT/1986

-Kamiński G., Kosk J. Przyborowski W. Laboratorium Maszyn

Elektrycznych Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej

Warszawa 2005

W01- student zna podstawowe zjawiska zachodzące w maszynach elektrycznych, ich fizyczną interpretację oraz budowę i zasadę działania transformatorów, maszyn elektrycznych prądu przemiennego oraz prądu stałego. Ten efekt kształcenia ma odniesienie do efektu kształcenia K_W02

W02-student zna podstawowe zależności teoretyczne i charakterystyki statyczne opisujące własności wybranych maszyn elektrycznych oraz podstawy sterowania pracą maszyn elektrycznych. Ten efekt kształcenia ma odniesienie do efektu kształcenia K_W06

U01-student potrafi właściwie zaplanować i przeprowadzić eksperyment związany z badaniami transformatorów oraz maszyn elektrycznych prądu przemiennego i prądu stałego. Ten efekt kształcenia ma odniesienie do efektu kształcenia K_U15

U02-student potrafi oszacować straty mocy i sprawność podstawowych maszyn elektrycznych. Ten efekt kształcenia ma odniesienie do efektu kształcenia K_U12

K01-student umie współpracować w zespole i ma świadomość wynikającej z tego odpowiedzialności.Ten efekt kształcenia ma odniesienie do efektu kształcenia K_K04

Przedmiot jest zaliczany na podstawie egzaminu przeprowadzanego w formie pisemno-ustnej, obejmującego całość programu przedmiotu. Warunkiem dopuszczenia do zaliczania przedmiotu jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych. Zdanie egzaminu na ocenę, co najmniej dostateczną jest równoznaczne z zaliczeniem przedmiotu. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń rachunkowych jest otrzy-manie pozytywnej oceny z kolokwium zaliczającego oraz obecność na wszystkich zajęciach ćwiczenio-wych i brak zaległości bieżących. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest wykonanie prak-tyczne i zaliczenie sprawozdań ze wszystkich ćwiczeń na ocenę pozytywną zgodnie z regulaminem obowiązującym w laboratorium. Ocena z zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest średnią ocen otrzymaną z poszczególnych ćwiczeń.

Osiągnięcie poszczególnych efektów kształcenia weryfikowane jest następująco:

- efekty z kategorii wiedzy weryfikowane są na egzaminie z przedmiotu,

- efekty z kategorii umiejętności weryfikowane są w trakcie ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych oraz na podstawie egzaminu

- efekt z kategorii kompetencji społecznych weryfikowany jest w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych

nie dotyczy