Detail předmětu

Elektrické stroje

FEKT-BPC-ELMAk. rok: 2023/2024

Obsahem předmětu jsou témata zaměřená na problematiku elektrických strojů: Elektromechanické přeměna energie. Transformátory - teorie, náhradní schéma. Transformátory - měření, provozní vlastnosti. Asynchronní stroje - teorie, princip činnosti. Asynchronní stroje - náhradní schéma. Asynchronní stroje  - momentové rovnice, provozní vlastnosti. Synchronní stroje - princip činnosti, náhradní schéma. Synchronní stroje - pracovní charakteristiky, spolupráce se sítí. Stejnosměrné stroje - princip činnosti, základní vztahy. Stejnosměrné stroje  - náhradní schéma, provozní vlastnosti.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Vstupní znalosti

Student by měl být schopen:
- definovat a vysvětlit pojmy elektromagnetické pole, elektrické pole, magnetické pole, obvody se soustředěnými a rozprostřenými parametry,
- řešit stejnosměrné, střídavé obvody a magnetické obvody,
- řešit vícefázové střídavé obvody,
- definovat a vysvětlit pojmy práce a energie,
- definovat a vysvětlit pojmy vlastní a vzájemná indukčnost, energie jedné cívky a soustavy cívek, hustota a vznik síly v magnetickém a elektrickém poli,
- popsat a vysvětlit základní vlastnosti magnetických materiálů včetně permanentních magnetů.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Samostatné aktivity - 18 bodů

Kontrolní testy - 12 bodů

Závěrečná ústní zkouška - 70 bodů 

Učební cíle

Seznámit studenty s principem činnosti a provozními vlastnostmi transformátorů, asynchronních strojů, stejnosměrných strojů a synchronních strojů. Získané teoretické vědomosti ověřit v laboratoři měřením provozních vlastností elektrických strojů.
Absolvent předmětu je schopen:
- popsat hlavní části elektrických strojů, znát třídy izolací a provedení elektrických strojů,
- popsat konstrukci transformátoru, vyjmenovat a vysvětlit druhy ztrát v transformátoru,
- pochopit a vysvětlit činnost jednofázových a vícefázových transformátorů,
- určit na základě měření parametry náhradního obvodu transformátoru,
- nakreslit a vysvětlit fázorový diagram transformátoru naprázdno, nakrátko a při zatížení,
- zapojit vinutí a změřit hodinový úhel transformátoru, vysvětlit a určit napěťovou regulaci transformátoru,
- popsat konstrukci a princip činnosti třífázového asynchronního stroje s vinutou kotvou a kotvou nakrátko,
- vysvětlit vznik točivého magnetického pole,
- vyjmenovat základní typy vinutí střídavých strojů,
- nakreslit průběh magnetického pole vinutí rozloženého ve více drážkách,
- nakreslit náhradní schéma asynchronního stroje, odvodit moment a nakreslit momentovou charakteristiku,
- popsat způsoby připojení asynchronního motoru na síť a možnosti regulace otáček,
- popsat konstrukci, princip činnosti a vlastnosti jednofázových asynchronních motorů,
- vysvětlit princip činnosti synchronního stroje s hladkým rotorem a popsat jeho konstrukci,
- vysvětlit reakci kotvy stroje s hladkým rotorem,
- nakreslit zjednodušené obvodové schéma, odvodit momentovou rovnici a nakreslit fázorový diagram a momentovou charakteristiku,
- vysvětlit pomocí fázorových diagramů práci generátoru do samostatné zátěže a s tvrdou sítí, vysvětlit práci synchronního kompenzátoru,
- popsat konstrukční provedení a vysvětlit princip činnosti stejnosměrného stroje,
- popsat základní druhy vinutí kotvy stejnosměrného stroje,
- odvodit vztahy pro indukované napětí a moment a vysvětlit reakci kotvy,
- vysvětlit provozní vlastnosti stejnosměrných dynam a motorů, vysvětlit princip činnosti a popsat konstrukci jednofázových komutátorových motorů.

Základní literatura

FITZGERALD a KINGSLEY. Electric Machinery. McGraw-Hill, 2014. ISBN13: 9780073380469
Jacek F. Gieras. Electrical Machines : Fundamentals of Electromechanical Energy Conversion. CRC Press. 2020. ISBN13 9780367736941 Electrical Machines : Fundamentals of Electromechanical Energy Conversion. (EN)
Jan A. Melkebeek. Electrical Machines and Drives : Fundamentals and Advanced Modelling. Springer International Publishing AG. 2018. ISBN13 9783319892030 (EN)
MĚŘIČKA, HAMATA, VOŽENÍLEK. Elektrické stroje. Praha: ČVUT, 2000. ISBN: 80-01-02109-2
O'KELLY. Performance and Control of Electrical Machines. McGraw-Hill, 1990. ISBN13‏: ‎9780077072384

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-APE bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program AJEI-H bakalářský

    obor H-AEI , 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod a seznámení se s organizací předmětu
2. Magnetizmus – opakování základní teorie
3. Transformátor – princip činnosti
4. Transformátor – konstrukce a provozní vlastnosti
5. Točivé magnetické pole – princip vzniku a význam v elektrických strojích
6. Vinutí střídavých strojů – provedení a základní pojmy
7. Asynchronní stroj – princip činnosti
8. Asynchronní stroj – konstrukce a provozní vlastnosti
9. Synchronní stroj – princip činnosti synchronního stroje s vinutým rotorem
10. Synchronní stroj – konstrukce a provozní vlastnosti
11. Synchronní stroj – princip činnosti synchronního stroje s permanentními magnety
12. Stejnosměrný stroj – princip činnosti, konstrukce a provozní vlastnosti
13. Elektrické stroje v elektrifikaci dopravy - přehled moderních trendů. 

 

 

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1.  Úvod a seznámení se organizací cvičení odborného základu
2.  Prezentace samostatných aktivit 1 – Transformátory
3.  Laboratoře 1 – Transformátory
4.  Prezentace samostatných aktivit 2 – Transformátory
5.  Numerické cvičení 1 – Magnetické obvody a transformátory.
6.  Prezentace samostatných aktivit 3 – Asynchronní stroje.
7.  Prezentace samostatných aktivit 4 – Asynchronní stroje.
8.  Numerické cvičení 2 – asynchronní stroje
9.  Laboratoře 2 – Asynchronní a synchronní stroje
10. Numerické cvičení 3 – synchronní stroje
11. Prezentace samostatných aktivit 5 – Synchronní stroje.
12. Prezentace samostatných aktivit 6 – Synchronní stroje.
13. Kontrolní test 

Elearning