Detail předmětu
Elektrické stroje
FEKT-BPC-ESBAk. rok: 2024/2025
Kurz se zaměřuje na principy, konstrukci a provoz elektrických strojů, klíčových pro moderní mobilitu, elektrotechniku a průmyslové aplikace. Úvod pokrývá základy magnetismu a jejich rovnice, následuje podrobná analýza transformátorů, včetně konstrukce, principů činnosti a jejich reálných vlastností. Další část je věnována točivým elektrickým strojům, jako jsou asynchronní a synchronní stroje, se zaměřením na tvorbu momentu, generování točivého magnetického pole, vinutí, provozní charakteristiky a regulaci. Součástí je i problematika synchronních strojů s vyniklými póly a permanentními magnety. Kurz zahrnuje moderní trendy, v oblasti užití elektrických strojů pro elektrifikaci dopravy.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
- 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.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Laboratorní cvičení - 30 bodů
Závěrečná písemná zkouška - 70 bodů
Učební cíle
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
Hrabovcová, V., Rafajdus, P.: Elektrické stroje. Teória a príklady, EDIS ŽU v Žiline, ISBN: 978-80-554-0101-0 (CS)
Měřička,Haňka,Voženílek.::Elektrické stroje,ČVUT Praha
O'Kelly:Performance and Control of Electrical Machines,McGraw-Hill
P. C. Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, ISBN: 9781118078877 (EN)
Stephen Umans: Fitzgerald & Kingsley's Electric Machinery 7th Edition, ISBN: 978-0073380469 (EN)
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-SEE bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Úvod a motivace, Základy elektromagnetismu v elektrických strojích
- Stejnosměrné stroje - konstrukce, princip činnosti, cize buzený stroj
- Transformátor – konstrukce, princip činnosti a ideální transformátor.
- Transformátor – Reálný transformátor, náhradní schéma, základní rovnice a trojfázové transformátory. Poměrné jednotky
- Točivé elektrické stroje – Úvod, Produkce momentu, vznik točivého magnetického pole
- Točivé elektrické stroje – Vinutí střídavých točivých strojů
- Asynchronní stroj – konstrukční provedení, princip činnosti, náhradní obvod.
- Asynchronní stroj – fázorový diagram a provozní charakteristiky. Spouštění trojfázových asynchronních motorů ze sítě, regulace otáček a jednofázové asynchronní stroje.
- Synchronní stroj – Princip činnosti, konstrukční provedení, fázorové diagramy.
- Synchronní stroj – Teorie stroje s hladkým rotorem. Momentová charakteristika, synchronní stroj pracující do samostatné zátěže a paralelně se sítí.
- Synchronní stroj – Synchronní stroje s vyniklými póly a s permanentními magnety.
- Moderní trendy ve vývoji elektrických strojů
- Rezerva/Opakování učiva; KT2 – Točivé elektrické stroje
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
- Zásady bezpečnosti při práci v laboratoři. Seznámení s laboratoří – procvičení zapojování
- L1 – Stejnosměrné stroje
- L2 – Transformátory
- L3 – Asynchronní motory
- Náhradní měření
Cvičení odborného základu
Vyučující / Lektor
Osnova
- N1 – Magnetické obvody a magnetismus v el. strojích, stejnostměrné stroje
- N2 – Transformátory.
- N3 – Produkce momentu, vznik točivého magnetického pole a vinutí střídavých elektrických strojů.
- N4 – Asynchronní stroj.
- N5 – Synchronní stroj.
- N6 – Rezerva/Opakování učiva
Elearning