NAPĘD ELEKTRYCZNY ( dzienne: 30h - wykład, 30h

NAPĘD ELEKTRYCZNY ( dzienne: 30h - wykład, 30h

KIERUNEK STUDIÓW: ELEKTROTECHNIKA
NAZWA PRZEDMIOTU : NAPĘD ELEKTRYCZNY
( dzienne: 30h - wykład, 30h - laboratorium)
Semestr: W Ć L P S
VII 2E
2
Cel zajęć:
Poznanie podstawowych zasad budowy układów napędu elektrycznego oraz
nabycie ogólnych umiejętności ich doboru, eksploatacji i konserwacji.
Program zajęć:
Wykład:
Układy elektromechanicznego przetwarzania energii, pojęcia podstawowe.
Charakterystyki mechaniczne maszyn roboczych, momenty oporowe czynne i bierne.
Sprowadzanie momentów i sił oporowych maszyn roboczych do prędkości wału silnika, rola
przekładni. Sprowadzanie momentu bezwładności i masy maszyny roboczej do prędkości
wału silnika, obliczanie momentów bezwładności.
Dynamika układu napędowego, przyspieszanie i opóźnianie układu. Równania ruchu
[podstawowe i uproszczone]. Wyznaczanie czasu rozruchu układów napędowych ,
wyznaczanie czasów hamowania. Równowaga trwała i nietrwała pracy układu napędowego.
Zastosowanie i rola układów napędowych w zautomatyzowanych ciągach
produkcyjnych. Obszary zastosowań różnego rodzaju układów napędowych w zależności od
wymaganej mocy i prędkości. Ogólne metody wyboru układu napędowego przy
uwzględnieniu parametrów technicznych i ekonomicznych napędu.
Układy napędowe prądu stałego, charakterystyki mechaniczne, rozruch, hamowanie,
regulacja prędkości. Model matematyczny, równanie stanu i wyjścia, schemat blokowy,
transmitancja przewodnia i zakłóceniowa. Przekształtniki o komutacji sieciowej w napędzie
prądu stałego. Charakterystyki mechaniczne napędów przekształtnikowych prądu stałego
.Sterowanie impulsowe prędkością silnika prądu stałego.
Układy napędowe prądu przemiennego, charakterystyki mechaniczne [wzory Klossa].
Regulacja prędkości, sposoby rozruchu i hamowania. Przekształtnikowe układy kaskadowe na
stałą moc i stały moment, charakterystyki mechaniczne . Zastosowanie nowoczesnych
układów napędowych zasilanych z przemienników częstotliwości.
Układy automatycznego sterowania i automatycznej regulacji. Rola sprzężeń
zwrotnych [napięciowego, prędkościowego, prądowego]. Układy pracy współbieżnej, wał
elektryczny.
Rodzaje pracy maszyn elektrycznych, zasady doboru mocy przy obciążeniu stałym i
zmiennym do pracy ciągłej dorywczej i okresowej.
Obszary zastosowań różnego rodzaju układów napędowych w zależności od wymaganej
mocy i prędkości. Ogólne metody wyboru układu napędowego przy uwzględnieniu
parametrów technicznych i ekonomicznych napędu.
Zastosowanie sterowników PLC jako elementów nadrzędnego sterowania układów
napędowych.
Zastosowanie nowoczesnych układów z przemiennikiem częstotliwości, jak również
omówienie podstawowych parametrów użytkowych tych urządzeń oraz ich wpływ na
funkcjonowanie układu napędowego.
Sposoby ograniczania zużycia energii elektrycznej w oparciu o prawidłowy dobór
układu zasilania napędu elektrycznego – przemienniki i regulatory napięcia.
Podstawowe przyczyny awarii układów napędowych, ich detekcja i sposoby zapobiegania.
Zasady diagnozowania układów napędowych. Zastosowanie sieci neuropodobnych w
układach napędowych. Wstępne wiadomości o sterowaniu rozmytym w napędzie
elektrycznym.
Laboratorium:
Laboratorium obejmuje 8 ćwiczeń z zakresu napędu elektrycznego, których tematyka jest
ściśle powiązana z treścią wykładów.
W ramach laboratorium studenci wykonują ćwiczenia dotyczące syntezy i eksploatacji
podstawowych struktur układów napędowych stosowanych we współczesnych aplikacjach
przemysłowych. Program laboratorium obejmuje analizę pracy układów zarówno w stanach
statycznych, jak i pogłębioną analizę stanów przejściowych pracy układów napędowych.
Studenci uzyskują wiedzę z zakresu nowoczesnych technik i metod badań napędów
elektrycznych stosowanych w praktyce inżynierskiej. Zastosowanie nowoczesnych urządzeń
laboratoryjnych umożliwia rzetelną ocenę parametrów układów napędowych prądu stałego i
przemiennego.
Literatura:
[1] J. Sidorowicz " Napęd elektryczny i jego sterowanie" Wyd. P.W. 1996
[2] Orłowska – Kowalska Teresa: „Bezczujnikowe układy napędowe z silnikami
indukcyjnymi” Oficyna wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2003r.
[3] Pr. zbiorowa " Laboratorium napędu elektrycznego" Wyd P.L. 1992
[4] Pr. zbiorowa pod redakcją Z. Grunwalda „Napęd elektryczny” WNT Warszawa 1987.
[5] P. Drozdowski "Wprowadzenie do napędów elektrycznych" Wyd. Politechniki
Krakowskiej 1998
Życiorys i przebieg pracy zawodowej
dr hab.inż. Jana Kolano prof. PL
Dr hab. inż. Jan Kolano urodził się 18 września 1950 roku w Krasnymstawie. W 1974
roku ukończył studia wyższe na Wydziale Elektrycznym Politechniki Warszawskiej
uzyskując dyplom magistra inżyniera elektryka o specjalności „Elektrotechnika
przemysłowa”. Od 1 września 1974 roku rozpoczął pracę zawodową w Instytucie
Przetwarzania i Użytkowania Energii Elektrycznej Wyższej Szkoły Inżynierskiej w Lublinie
na stanowisku asystenta. W 1975 roku odbył półroczny staż naukowy w Instytucie
Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa Politechniki Śląskiej w Gliwicach. W czasie tego
stażu uczestniczył w licznych pracach naukowo – badawczych Instytutu, które były
prowadzone w tamtym czasie w wielu kopalniach Rybnickiego Okręgu Węglowego. W
wyniku tych badań w 1983 roku obronił pracę doktorską pt: „Analiza i badanie wybranych
metod elektrofizycznych rozprężania skał i minerałów kopalnych”. Po uzyskaniu stopnia
naukowego doktora nauk technicznych został mianowany na stanowisko adiunkta w
Politechnice Lubelskiej. Obecnie pracuje w Katedrze Napędów Elektrycznych, która została
utworzona w 1991 roku w wyniku reorganizacji Uczelni i zaprzestaniu kształcenia na
specjalnościach związanych z górnictwem. Stopień naukowy doktora habilitowanego nauk
technicznych w zakresie elektrotechniki w dyscyplinach napędu elektrycznego i systemów
fotowoltaicznych uzyskał 3 lipca 2002r. na Wydziale Elektrycznym Politechniki Lubelskiej
na podstawie rozprawy pt: "Systemy fotowoltaiczne zasilające elektryczne układy
napędowe". Była to pierwsza habilitacja uzyskana na tym wydziale. Podczas pracy
zawodowej aktywnie uczestniczył w realizacji kilkunastu projektów badawczych KBN w tym
jednego zamawianego i jednego celowego zakończonego w 2003r. wdrożeniem do produkcji
seryjnej sterownika i całego systemu sterowania dźwigów osobowych. Za to wdrożenie
Zespół Pracowników Politechniki Lubelskiej i Lubelskiej Wytwórni Dźwigów Osobowych
pod kierunkiem J. Kolano został Laureatem Nagrody Gospodarczej Wojewody Lubelskiego w
2005 r.
Jest członkiem Sekcji Energoelektroniki i Napędu Elektrycznego Komitetu
Elektrotechniki Polskiej Akademii Nauk, a w latach 1996 – 20007 pełnił funkcję Sekretarza
Naukowego Redakcji i Sekretarza Rady Redakcyjnej Serii Wydawniczej „Postępy Napędu
Elektrycznego i Energoelektroniki” . Jest członkiem Lubelskiego Towarzystwa Naukowego,
Towarzystwa Energetyki Słonecznej oraz członkiem Lubelskiego Oddziału Polskiego
Towarzystwa Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej. W 1997 roku otrzymał Zespołową
Nagrodę Ministra Edukacji Narodowej . W 1998 roku Minister Edukacji Narodowej nadał
mu „Medal Komisji Edukacji Narodowej”. W 1999 roku postanowieniem Prezydenta
Rzeczypospolitej Polskiej odznaczony został Brązowym a w 2003r. Srebrnym Krzyżem
Zasługi. Za działalność naukowo-badawczą i dydaktyczną wielokrotnie był nagradzany
Nagrodą JM Rektora Politechniki Lubelskiej.
W całym dorobku naukowym dr hab. inż. J. Kolano znajdują się: 3 książki,
65
artykułów i referatów, 12 raportów ze zrealizowanych projektów badawczych, 3 patenty, 3
zgłoszenia patentowe. Jest promotorem ponad 130 prac dyplomowych inżynierskich i
magisterskich
1 września 2003 r. został mianowany na stanowisko profesora nadzwyczajnego
Politechniki Lubelskiej w Katedrze Napędów Elektrycznych a od 1 października 2003 r jest
kierownikiem tej katedry.
Marek Niechaj
Lublin, 18 czerwca 2008r
Katedra Napędów Elektrycznych
Skrócony życiorys wraz z informacją o przebiegu pracy zawodowej
Po ukończeniu w 1987r liceum ogólnokształcącego, rozpocząłem naukę na Wydziale
Elektrycznym Politechniki Lubelskiej (PL) na kierunku elektrotechnika, specjalność
przetwarzanie i użytkowanie energii elektrycznej, napęd elektryczny. W 1989r przyznane mi
zostało stypendium jednoroczne Ministra Edukacji Narodowej za bardzo dobre wyniki w
nauce. W roku akademickim 1990-1991 pracowałem na stanowisku asystenta-stażysty w
Katedrze Informatyki PL. W 1992r ukończyłem dwuletnie Studium Pedagogiczne w PL. Studia
wyższe ukończyłem 28 lipca 1993r uzyskując tytuł magistra inżyniera, z wynikiem bardzo
dobrym ze średnią ocen 4,79.
W 1992r, będąc studentem piątego roku, rozpocząłem pracę na stanowisku
inżynieryjno-technicznym w Katedrze Napędów Elektrycznych PL. W latach 1994 i 1996
zostałem wyróżniony nagrodami Rektora PL. Brałem udział w badaniach naukowych
związanych z regulacją i oceną przekształtnikowych układów napędowych z ma-szynami
indukcyjnymi oraz dotyczących współpracy pierścieniowego indukcyjnego generatora siłowni
wiatrowej z siecią elektroenergetyczną. W 1994r brałem udział w międzynarodowej
konferencji naukowej EDPE'94 na Słowacji z referatem na temat wykorzystania generatora
pierścieniowego w elektrowni wiatrowej. Od 1996r biorę czynny udział w pracach naukowobadawczych związanych z wykorzystywaniem energii elektrycznej wytwarzanej w
generatorach fotowoltaicznych do zasilania układów napędowych. W latach 1997-2000 byłem
głównym wykonawcą projektu badawczego promotorskiego KBN p.t. "Synteza układów
napędowych z różnymi rodzajami mikromaszyn i ich analiza porównawcza". W latach 19982000 zostało mi trzykrotnie przyznane przez Pro-rektora d/s Nauki PL stypendium naukowe
na okres łączny 18 miesięcy w związku z przygotowywaniem rozprawy doktorskiej. Dnia 28
września 2000r obroniłem rozprawę doktorską "Analiza pracy wybranych układów
napędowych małej mocy zasilanych z baterii fotowoltaicznej".
Od 1999r byłem zatrudniony jako asystent, a od 2001r jestem zatrudniony jako
adiunkt, w Katedrze Napędów Elektrycznych PL. Moje osiągnięcia w zakresie dydaktyki są
następujące:
1. W ramach przedmiotów Zagadnienia Wybrane Napędu Elektrycznego oraz Modelowanie
Rozproszonych Układów Napędowych (studia magisterskie dzienne):
a) samodzielne przygotowanie od podstaw oraz ciągła modernizacja programu i treści
wykładów;
b) samodzielne przygotowanie i uruchomienie od podstaw stanowisk laboratoryjnych
(materialnych oraz do symulacji komputerowych);
c) samodzielne przygotowanie i przetestowanie instrukcji do wykonywania ćwiczeń dla
studentów.
Łącznie powstało około 15 ćwiczeń laboratoryjnych.
2. Samodzielne przygotowanie od podstaw treści programowych oraz opracowanie kilkunastu
przykładowych zadań do ćwiczeń audytoryjnych, a także kilkunastu zadań na kolokwia, z
przedmiotów: Napędy Przekształtnikowe (magisterskie dzienne), Automatyka Napędu
Elektrycznego (magisterskie dzienne), Maszyny i Napędy Elektryczne (inżynierskie
dzienne), Napęd i Automatyka Napędu (inżynierskie zaoczne).
3. Modernizacja instrukcji do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu Laboratorium Napędu
Elektrycznego (magisterskie dzienne), samodzielne przygotowanie treści wykładów oraz
instrukcji laboratoryjnych dla studentów z przedmiotu Maszyny i Napędy Elektryczne
(inżynierskie dzienne).
4. Przygotowanie treści wykładów, a także od podstaw stanowisk laboratoryjnych i instrukcji
dla studentów do wykonywania ćwiczeń, w ramach nowego programu przedmiotu Napęd i
Automatyka Napędu EZ.
5. Opracowanie w całości ćwiczeń laboratoryjnych (stanowiska, instrukcje) do Laboratorium
Systemów Fotowoltaicznych (magisterskie dzienne, dla studentów Wydziału
Budowlanego).
6. Promotorstwo 20-tu obronionych prac dyplomowych, w większości praktycznych.
Z kolei osiągnięcia w zakresie prac naukowo-badawczych są następujące:
1. Autorstwo bądź współautorstwo 30 publikacji (referaty konferencyjne, artykuły w
czasopismach).
2. Trzy zgłoszenia patentowe, w tym dwa patenty przyznane w 2006r.
3. Nagroda Indywidualna I Stopnia Rektora PL za osiągnięcia w działalności naukowej w
roku akad. 2006/2007.
4. Udział w dwóch projektach badawczych MNiI realizowanych w Katedrze – w projekcie
zamawianym jako główny wykonawca, w projekcie celowym jako wykonawca.
5. Udział w pracach podsieci doskonałości priorytetu 6.2. Szóstego Programu Ramowego
U.E.
6. Stałe prace badawcze związane z planowaną habilitacją – opracowanie i uruchomienie
systemu komputerowego do akwizycji danych z generatorów PV, ciągłe gromadzenie i
analiza danych z tego systemu, koncepcja i uruchomienie nowatorskiego programu
symulującego pracę systemów PV bez źródła buforowego, opracowanie autonomicznego
systemu PV z pompą wody i nowatorskim sposobem maksymalizacji mocy, badania
symulacyjne na modelach materialnych i numerycznych.
7. Recenzje referatów na konferencję ZKwE/2007.
Osiągnięcia w zakresie prac organizacyjnych:
1. Działania w zakresie popularyzacji dorobku Katedry Napędów Elektrycznych w zakresie
wykorzystania energii odnawialnych:
a) Konsultacja i zaopiniowanie opracowania „Wojewódzkiego Programu Rozwoju
Alternatywnych Źródeł Energii dla Województwa Lubelskiego” w zakresie energii
słonecznej – 2005r.
b) Prezentacja stanowiska demonstracyjnego w ramach IV Lubelskiego Festiwalu Nauki
(Piknik Naukowy wokół Trybunału Koronnego) – 2007r.
c) Udział w opracowaniu koncepcji utworzenia w Lublinie Eksploratorium – centrum
interaktywnej edukacji i prezentacji wiedzy – 2007r.
d) Przygotowanie i przesłanie oferty Katedry z dziedziny fotowoltaiki w ramach projektu
"Lublin Miasto Wiedzy" – 2008r.
e) Przygotowanie opinii dla Puławskiego Ośrodka Kultury "Dom Chemika" w zakresie
zasilania obiektu przetworzoną energią słoneczną (cieplną i elektryczną) – 2008r.
2. Udział w Narodowym Programie Foresight Polska 2020, jako ekspert zewnętrzny w polu
badawczym "Zrównoważony rozwój Polski".
3. Udział w ocenie merytorycznej projektów w ramach Polsko-Norweskiego Funduszu Badań
Naukowych oraz Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
4. Udział w pracach związanych z projektem zawiązania konsorcjum "Mądra Energia".
5. Współpraca z EPIA (European Photovoltaic Industry Association) oraz Towarzystwem
Gospodarki Energetycznej w Lublinie.
6. Członkostwo w Komisji Egzaminów Dyplomowych nr I.