Detail předmětu

Elektrické stroje 2

FEKT-BES2Ak. rok: 2011/2012

Předmět představuje elektrické stroje z pohledu základních fyzikálních zákonů v kontextu s teorií elektrických strojů. Rozšiřuje znalost magnetických obvodů, vinutí, chlazení a seznamuje se zásadami návrhu těchto strojů. Studenti se seznámí s metodou konečných prvků a jejím využití při analýze a návrhu elektrických strojů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky (UVEE)

Výsledky učení předmětu

Schopnost aplikace základních fyzikálních zákonů do oblasti elektrických strojů. Hlubší znalost provedení magnetických obvodů a vinutí elektrických strojů. Ztráty, chlazení, pochopení zásad návrhu elektrických strojů. Praktické zkušenosti s analýzou magnetických obvodů elektrických strojů s využitím metody konečných prvků.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Kontrolní testy - 10 bodů
Počítačové cvičení - 25 bodů
Závěrečná písemná zkouška - 65 bodů

Osnovy výuky

Přednášky
1. Elektromagnetické pole, základní vztahy a pojmy, úvod do Metody konečných prvků.
2. Ztráty a účinnost, vlastnosti materiálů.
3. Transformátory, návrh magnetického obvodu a vinutí.
4. Využití moderních materiálů a zásady pro dimenzování elektrických strojů.
5. Princip elektromagnetu, elektromechanická přeměna energie.
6. Konstrukce a výpočet elektromagnetu.
7. Stejnosměrné stroje, magnetický obvod, budicí vinutí, vinutí kotvy.
8. Vlastnosti permanentních magnetů, návrh stejnosměrného motoru s PM.
9. Magnetický obvod a konstrukce synchronních strojů, indukované napětí.
10. Synchronní stroje s PM, EC-motor, návrh magnetického obvodu a vinutí.
11. Teplotní pole, možnosti chlazení elektrických strojů.
12. Výpočet ventilace a chlazení elektrických strojů.
13. Základní mechanické výpočty u elektrických strojů.


Cvičení na počítačích
1. Seznámení s prostředím programu FEMM. Preprocesor - příprava modelu. Vytváření a modifikace diskretizační sítě. Postprocesor - zobrazení a zpracování vypočtených hodnot.
2. Vzduchová cívka, cívka s feromagnetickým jádrem, jednoduchý magnetický obvod s jednou a více cívkami.
3. Transformátor, stacionární magnetické pole.
4. Transformátor, kvazistacionární magnetické pole.
5. Elektromagnet v kartézských souřadnicích, energie, kooenergie, silové působení, stacionární a kvazistacionární magnetické pole.
6. Elektromagnet ve válcových souřadnicích, stacionární magnetické pole, konstrukce a vlastnosti elektromagnetu.
7. Stejnosměrný stroj s budicím vinutím.
8. Stejnosměrný stroj s permanentními magnety.
9. Synchronní stroj s hladkým rotorem a s vyniklými póly.
10. Synchronní stroj s PM a EC-motor
11. Metoda tepelných výpočtů elektrických strojů.
12. Teplotní pole transformátoru.
13. Mechanická kontrola návrhu rotoru elektrického stroje

Učební cíle

Aplikovat teoretické znalosti studentů získané v předmětech prvního a druhého ročníku do oblasti elektrických strojů. Poskytnout hlubší porozumění principu činnosti a konstrukci. Seznámit studenty s využitím metody konečných prvků při analýze a návrhu elektrických strojů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na všech počítačových cvičeních je povinná.

Základní literatura

Měčička, J., Hamata V., Voženílek P.: Elektrické stroje. Skriptum ČVUT v Praze, 1997. (CS)
Patočka, M.: Magnetické obvody. Elektronický učební text, FEKT, VUT Brno, 2005. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-SEE , 3 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D.
doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D.

Osnova

1. Elektromagnetické pole, základní vztahy a pojmy, úvod do Metody konečných prvků.
2. Ztráty a účinnost, vlastnosti materiálů.
3. Transformátory, návrh magnetického obvodu a vinutí.
4. Využití moderních materiálů a zásady pro dimenzování elektrických strojů.
5. Princip elektromagnetu, elektromechanická přeměna energie.
6. Konstrukce a výpočet elektromagnetu.
7. Stejnosměrné stroje, magnetický obvod, budicí vinutí, vinutí kotvy.
8. Vlastnosti permanentních magnetů, návrh stejnosměrného motoru s PM.
9. Magnetický obvod a konstrukce synchronních strojů, indukované napětí.
10. Synchronní stroje s PM, EC-motor, návrh magnetického obvodu a vinutí.
11. Teplotní pole, možnosti chlazení elektrických strojů.
12. Výpočet ventilace a chlazení elektrických strojů.
13. Základní mechanické výpočty u elektrických strojů.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D.
doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D.

Osnova

1. Seznámení s prostředím programu FEMM. Preprocesor - příprava modelu. Vytváření a modifikace diskretizační sítě. Postprocesor - zobrazení a zpracování vypočtených hodnot.
2. Vzduchová cívka, cívka s feromagnetickým jádrem, jednoduchý magnetický obvod s jednou a více cívkami.
3. Transformátor, stacionární magnetické pole.
4. Transformátor, kvazistacionární magnetické pole.
5. Elektromagnet v kartézských souřadnicích, energie, kooenergie, silové působení, stacionární a kvazistacionární magnetické pole.
6. Elektromagnet ve válcových souřadnicích, stacionární magnetické pole, konstrukce a vlastnosti elektromagnetu.
7. Stejnosměrný stroj s budicím vinutím.
8. Stejnosměrný stroj s permanentními magnety.
9. Synchronní stroj s hladkým rotorem a s vyniklými póly.
10. Synchronní stroj s PM a EC-motor
11. Metoda tepelných výpočtů elektrických strojů.
12. Teplotní pole transformátoru.
13. Mechanická kontrola návrhu rotoru elektrického stroje.