Detail předmětu
Elektrické stroje
FEKT-BPC-ESBAk. rok: 2025/2026
Základní zákony a vztahy používané v teorii elektrických strojů. Magnetické obvody elektrických strojů. Základní napěťové rovnice, náhradní schémata, fázorové diagramy, zapojení jednotlivých druhů el. strojů. Energetická bilance, určení ztrát a účinnosti. Výpočet momentu. Provozní vlastnosti jednotlivých druhů el. strojů.Nesymetrické zatížení. Vliv vyš ších harmonických. Základní charakteristiky. Zvláštnosti při provozu jednotlivých druhů strojů.
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
Kontrolní testy - 20 bodů
Laboratorní a počítačové cvičení - 10 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)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-SEE bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Úvod a motivace
Magnetismus – opakování a řešení magnetických obvodů.
2. Transformátor – konstrukce, princip činnosti a ideální transformátor.
3. Transformátor – Reálný transformátor, náhradní schéma, základní rovnice.
4. Transformátor – Trojfázové transformátory, zapojování vinutí a paralelní chod.
5. Produkce momentu, vznik točivého magnetického pole a vinutí střídavých elektrických strojů.
6. Asynchronní stroj – konstrukční provedení, princip činnosti, náhradní obvod.
7. Asynchronní stroj – fázorový diagram a provozní charakteristiky.
8. Asynchronní stroj – spouštění trojfázových asynchronních motorů ze sítě, regulace otáček a jednofázové asynchronní stroje.
Synchronní stroj – Princip činnosti, konstrukční provedení, fázorové diagramy.
9. Synchronní stroj – Teorie stroje s hladkým rotorem. Momentová charakteristika, synchronní stroj pracující do samostatné zátěže a paralelně se sítí.
10. Synchronní stroj – Synchronní stroje s vyniklými póly a s permanentními magnety.
11. Stejnosměrný stroj – Princip činnosti a konstrukční provedení, odvození základních rovnic.
12. Stejnosměrný stroj – Provozní vlastnosti stejnosměrných strojů v ustáleném režimu.
13. Elektrické stroje v elektrifikaci dopravy - Přehled moderních trendů.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Zásady bezpečnosti při práci v laboratoři. Seznámení s laboratoří – procvičení zapojování.
2. N1 – Magnetické obvody.
3. N2 – Transformátory.
4. L1 – Transformátory: náhradní parametry, zatěžování a účinnost transformátoru.
5. KT1 – Magnetické obvody a transformátory.
6. N3 – Produkce momentu, vznik točivého magnetického pole a vinutí střídavých elektrických strojů.
7. N4 – Asynchronní stroj.
8. L2 – Asynchronní motor – momentová charakteristika.
9. L3 – Asynchronní motor – rozdělení ztrát a výpočet parametrů náhradního schématu.
10. N5 – Synchronní stroj.
11. KT2 – Asynchronní a synchronní stroje.
12. L4 – Stejnosměrný stroj.
13. Náhradní měření.
Kde: N – numerické cvičení, L – laboratorní cvičení, KT – kontrolní test.