Elektrotechnika i elektromechanika

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu:
2. Kod przedmiotu:
ELEKTROTECHNIKA I ELEKTROMECHANIKA
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; AEiI
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 2, 3
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: dr Bożena Paluchiewicz
12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty wspólne
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że przed rozpoczęciem nauki
przedmiotu student ma przygotowanie w zakresie następujących przedmiotów: matematyka – podstawy analizy
matematycznej w tym między innymi zwyczajne równania różniczkowe liniowe 1-go rzędu oraz ich rozwiązywanie;
elementy algebry liniowej w szczególności liczby zespolone oraz działania na nich, układy równań liniowych oraz
ich rozwiązywanie, podstawy rachunku operatorowego wg Laplace’a, fizyka – fizyczne podstawy elektrotechniki.
Na wykładach i ćwiczeniach niezbędne wiadomości z matematyki i fizyki a także podstaw rachunku operatorowego
( np. opis odpowiedzi na skok jednostkowy w układach R, L, C oraz dynamika silników) ukierunkowane na
zastosowania w elektrotechnice i elektromechanice wprowadzane są przez wykładowcę.
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi wiadomościami z dziedziny
teorii układów elektrycznych i teorii elektromechanicznego przetwarzania energii w maszynach i mikromaszynach
elektrycznych w zakresie właściwym dla kierunku Automatyka i Robotyka.
17. Efekty kształcenia:
Nr
Opis efektu kształcenia
W1
Ma wiedzę z zakresu matematyki i fizyki przydatną do
formułowania i rozwiązywania prostych zadań z zakresu
elektrotechniki (obwody elektryczne) i elektromechaniki
(obwody magnetyczne)
Zna podstawowe pojęcia z dziedziny teorii układów
elektrycznych z wymuszeniem stałym w stanie
ustalonym i nieustalonym
Ma uporządkowaną wiedzę związaną z wybranymi
zagadnieniami teorii układów elektrycznych z
wymuszeniem sinusoidalnym
Ma wiedzę z fizycznych podstaw elektromechanicznego
przetwarzania energii i ich realizacji w wybranych
maszynach elektrycznych
Potrafi zapisać równania układów elektrycznych w
stanie ustalonym z wymuszeniem stałym i rozwiązać je
metodami: bezpośrednią, oczkową, węzłową i za
pomocą twierdzenia Thevenina
W2
W3
W4
U1
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie do
prowadzenia
efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
EP, EU
WT, WM
K_W4/3;W1/2;
W2/2;W3/2
EP
WT, WM
EP
WT, WM
EU
WT, WM
SP, EP
C
K_W4/3;W1/2;
W2/2;W3/2;
W10/1
K_W4/3;W1/2;
W2/2;W3/3;
W10/1
K_W4/3;W1/2;
W2/2;W3/3;
W10/1;W18/1
K_U8/3;U9/3
U2
U3
U4
K1
K2
Potrafi zapisać równania równowagi układów
elektrycznych i znaleźć ich rozwiązanie metodą
klasyczną, operatorową i symboliczną oraz określić
własności dynamiczne tych układów
Potrafi zapisać modele matematyczne wybranych
elektromechanicznych elementów automatyki i opisać
ich właściwości statyczne i dynamiczne
Potrafi praktycznie zbadać właściwości statyczne
silników wykonawczych wykonując pomiary i
opracować wyniki pomiarów
Potrafi samodzielnie podejmować decyzje dotyczące
metody opisu i sposobu rozwiązania postawionego
zadania
Potrafi współdziałać i pracować w grupie
SP, EP
C
K_U8/3;U9/3
SP, CL, EU
C, L
K_U8/3;U9/3
CL, PS, OS
L
K_U8/3;U9/3;
U14/2; U3/2
SP, CL, OS
C, L
K_K04/2
CL, PS
L
K_K03/3
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. 60
Ćw. 45
L. 15
Sem.
19. Treści kształcenia:
Wykład
Semestr 2: Elementy teorii układów elektrycznych
1. Elementy układów elektrycznych: opis matematyczny elementów konserwatywnych i dyssypatywnych, źródła
energii elektrycznej napięciowe i prądowe.
2. Układy elektryczne: ich struktura i opis matematyczny za pomocą prawa Ohma i praw Kirchhoffa, metoda
oczkowa i węzłowa.
3. Liniowość i nieliniowość elementów i układów elektrycznych, zasada superpozycji.
4. Układy elektryczne z wymuszeniem stałym: elementy układów przy wymuszeniu stałym w stanie nieustalonym i
ustalonym; opis matematyczny układów z wymuszeniem stałym w stanie ustalonym; metody rozwiązywania
zadania analizy takich układów: bezpośrednia, oczkowa i węzłowa, twierdzenie Thevenina i Nortona.
5. Układy elektryczne z wymuszeniem sinusoidalnym: elementy układów przy wymuszeniu sinusoidalnym w
stanie nieustalonym i ustalonym; analiza układów z wymuszeniem sinusoidalnym w stanie ustalonym: opis
matematyczny takich układów w postaci zespolonej, zespolona wersja wybranych metod rozwiązywania
zadania analizy; zjawiska rezonansowe; moc elektryczna w układach z wymuszeniem sinusoidalnym.
6. Stany nieustalone w układach elektrycznych z wymuszeniem stałym: opis matematyczny takich układów w
postaci operatorowej, operatorowa wersja wybranych metod rozwiązywania zadania analizy.
Semestr 3, część I: Fizyczne podstawy elektromechaniki
7. Podstawowe prawa elektromagnetyzmu: prawo przepływu prądu, prawo ciągłości strumienia magnetycznego;
obwody magnetyczne: przegląd rozwiązań, magnetyki, równanie materiałowe magnetyków, opis matematyczny
obwodów magnetycznych, analogi elektryczne obwodów magnetycznych.
8. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej: ruch przewodu w stałym polu magnetycznym; nieruchomy obwód
prądowy w zmiennym polu magnetycznym; uogólnienie na przykładzie elementarnej prądnicy elektrycznej;
induktory; transformatory.
9. Energia i siły w polu magnetycznym: energia pola magnetycznego; siły w polu magnetycznym: siła działająca
na element ferromagnetyczny; siła działająca na przewód z prądem; uogólnienie na przykładzie elementarnego
silnika elektrycznego.
Semestr 3, część II: Elektromechaniczne przetworniki energii:
10. Maszyna elektryczna jako elektromechaniczny przetwornik energii: praca silnikowa i prądnicowa, bilans
energetyczny, sprawność; klasyfikacja maszyn elektrycznych.
11. Maszyny elektryczne komutatorowe: osobliwości budowy i opis matematyczny.
12. Maszyny elektryczne komutatorowe prądu stałego: praca silnikowa i prądnicowa; przykłady zastosowania w
układach automatyki i robotyki: silniki wykonawcze i prądnice tachometryczne prądu stałego.
13. Maszyny elektryczne bezkomutatorowe: charakterystyka ogólna.
14. Maszyny elektryczne asynchroniczne: zasady budowy; praca silnikowa maszyny dwufazowej przy zasilaniu
symetrycznym i asymetrycznym; praca prądnicowa; przykłady zastosowania w układach automatyki i robotyki:
dwufazowy asynchroniczny silnik wykonawczy, dwufazowa asynchroniczna prądnica tachometryczna.
Ćwiczenia tablicowe
Semestr 2:
1.Równania równowagi układów elektrycznych.
2.Układy elektryczne z wymuszeniem stałym w stanie nieustalonym - metoda klasyczna.
3-4. Proste układy elektryczne z wymuszeniem stałym.
5-6. Złożone układy elektryczne z wymuszeniem stałym - metoda oczkowa i węzłowa.
7-8. Złożone układy elektryczne z wymuszeniem stałym - twierdzenie Thevenina i Nortona.
9-10. Układy elektryczne z wymuszeniem sinusoidalnym - metoda symboliczna.
11. Układy elektryczne z wymuszeniem sinusoidalnym - pomiar i obliczanie mocy czynnej.
13. Układy elektryczne z wymuszeniem stałym w stanie nieustalonym - metoda operatorowa.
Semestr 3:
1-2.Obwody magnetyczne prądu stałego.
3.Transformatory – parametry schematu zastępczego.
4.Elektromagnetyczne mechanizmy wykonawcze prądu stałego - obliczanie siły pochodzenia elektrycznego.
5.Ogólne zasady elektromechanicznego przetwarzania energii – obliczanie momentu elektromagnetycznego.
6. Silniki wykonawcze prądu stałego - właściwości regulacyjne.
Zajęcia laboratoryjne (Semestr 3)
1.Prądnice tachometryczne.
2.Dwufazowy asynchroniczny silnik wykonawczy.
3.Silniki wykonawcze prądu stałego – sterowanie twornikowe i biegunowe.
4.Silniki wykonawcze prądu stałego – stanowisko badawcze.
5.Dynamika układów elektrycznych z elementami R, L, C.
6.Symulator silnika wykonawczego prądu stałego.
20. Egzamin: tak, sem.2 – pisemny, dwuczęściowy; sem.3 - ustny
21. Literatura podstawowa:
1.
2.
3.
4.
5.
Wykłady – stanowią kompendium wiedzy wybranej z literatury pod kątem kierunku AiR.
Wykłady multimedialne: z Elektrotechniki, z Elektromechaniki - wykłady z silników wykonawczych prądu
stałego oraz silników asynchronicznych.
Osiowski J., Szabatin J.: Podstawy teorii obwodów. T.I - II, WNT, Warszawa 1998 (wyd.III).
Owczarek J. (red.): Elektryczne maszynowe elementy automatyki. WNT, Warszawa 1983.
Instrukcje laboratoryjne – materiały powielane.
22. Literatura uzupełniająca:
1.
2.
3.
Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT, Warszawa 1998 (wyd.V).
Meisel J.: Zasady elektromechanicznego przetwarzania energii. WNT, Warszawa 1970.
Ćwiczenia multimedialne z Elektrotechniki.
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Seminarium
Inne
Suma godzin
24. Suma wszystkich godzin: 300
1
2
3
4
5
6
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
60/30
45/70
15/50
0/0
0/0
10/20
130/170
25. Liczba punktów ECTS: 10
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 4
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 6
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)