Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Napędy elektromechaniczne urządzeń mechatronicznych 2
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Jakub Wierciak, dr inż. Maciej Bodnicki, dr inż. Ksawery Szykiedans, mgr inż. Karol Bagiński
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
NEM2
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2012/2013
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Obliczanie liczby punktów ECTS: Projektowanie 50 godzin, laboratorium 40 godzin RAZEM: 90 godzin = 3 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Obliczanie punktów ECTS: projektowanie 15 godzin, laboratorium 15 godzin RAZEM: 30 godzin = 1 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Obliczanie punktów ECTS: projektowanie: udział w zajęciach 15 godzin, przygotowanie do ćwiczeń 5 godzin, wykonanie obliczeń, przeprowadzenie doboru napędu, opracowanie sprawozdań 15 godzin, laboratorium: udział w zajęciach 15 godzin, przygotowanie do zajęć 10 godzin RAZEM: 60 godzin = 2 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład0h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium225h
  • Projekt225h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wymagana jest znajomość wybranych zagadnień z zakresu podstaw konstrukcji urządzeń precyzyjnych, podstaw elektrotechniki i elektroniki
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Praktyczna znajomość technik badawczych stosowanych przy wyznaczaniu funkcjonalnych charakterystyk elektrycznych układów napędowych. Umiejętność prawidłowego doboru napędu do określonych zastosowań statycznych i dynamicznych przy wykorzystaniu katalogowych danych podzespołów funkcjonalnych.
Treści kształcenia:
Projektowanie 1. Dobór elektromagnesu prądu stałego do zadanego obciążenia. Modyfikacja konstrukcji napędzanego mechanizmu w celu optymalizacji efektywności elektromagnesu. Dobór elektromagnesu do napędzanego mechanizmu na podstawie charakterystyk katalogowych. 2. Dobór mikrosilników prądu stałego do zastosowań statycznych. Dobór napędu bezpośredniego: zastosowanie warunku na minimalny moment, wyznaczenie prądu, wyznaczenie napięcia zasilania, sprawdzenie stanu cieplnego mikromaszyny. Dobór napędu z przekładnią: wybór przekładni, obliczenie przełożenia, obliczenie zredukowanych obciążeń, wybór silnika, obliczenie parametrów zasilania, sprawdzenie cieplnego stanu silnika. 3. Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego. Dobór napędu przy trójkątnym profilu prędkości: wyznaczenie przyspieszenia kątowego, obliczenie momentu napędowego, dobór silnika, wyznaczenie prądu, obliczenie ustalonej temperatury wirnika i jego rezystancji, wyznaczenie napięcia sterującego i maksymalnej prędkości silnika. Dobór napędu przy trapezowym profilu prędkości: wyznaczenie przyspieszenia kątowego oraz drogi przyspieszania i hamowania; obliczenie drogi i czasu pracy ustalonej, sprawdzenie warunku cieplnego. 4. Dobór silników skokowych do mechanizmów o pracy ciągłej. Dobór silnika do napędzanego mechanizmu w rozruchowym obszarze pracy: zastosowanie warunku na minimalny moment, wyznaczenie granicznej częstotliwości rozruchu, określenie przebiegu charakterystyki rozruchowej, dobór sterownika. Analiza wpływu obciążenia bezwładnościowego na granice obszaru rozruchowego. Dobór silnika do pracy w obszarze synchronicznym: zastosowanie warunku na minimalny moment, dobór sterownika z funkcjami rozpędzania i hamowania. 5. Dobór silnika skokowego do układu pozycjonującego. Redukcja obciążenia do wałka silnika. Dobór silnika do mechanizmu w aspekcie czasu i dokładności pozycjonowania. Czasowe profile pozycjonowania. Praktyczny dobór silnika na podstawie katalogu szybkich silników tarczowych. Obliczenie częstotliwości granicznej, określenie sposobu sterowania. Dobór sterownika. Laboratorium 1. Wyznaczanie statycznych charakterystyk elektromagnesów prądu stałego. Zapoznanie z problematyką badań mechanicznych charakterystyk statycznych elektromagnesów szybkiego działania. Poznanie metod wyznaczania charakterystyk statycznych. Wykonanie przykładowych badań. 2. Badanie dokładności pozycjonowania i wyznaczanie charakterystyki kątowej momentu statycznego silnika skokowego. Przeprowadzenie pomiarów dokładności pozycjonowania wirnika i wyznaczenie charakterystyki kątowej momentu statycznego przykładowego silnika skokowego. Ocena wpływu parametrów konstrukcyjnych silnika i parametrów zasilania na błędy skoku i przebieg charakterystyki kątowej momentu. 3. Wyznaczanie obciążeniowych charakterystyk mikrosilnika prądu stałego. Poznanie budowy mikrosilnika prądu stałego z wirnikiem bezrdzeniowym oraz metod wyznaczania jego charakterystyk obciążeniowych. Studenci zapoznają się z zastosowaniem hamulca Prony’ego do obciążania silnika badanego w ćwiczeniu. 4. Badanie dynamicznych właściwości mikrosilników elektrycznych prądu stałego. Poznanie metod wyznaczania dynamicznych charakterystyk mikrosilników elektrycznych oraz praktyczne wykorzystanie skokowej odpowiedzi silnika do obliczenia masowego momentu bezwładności jego wirnika. Studenci podejmują próbę oszacowania błędu zastosowanej metody. 5. Badanie zjawisk cieplnych w mikrosilniku prądu stałego. Poznanie zjawisk cieplnych zachodzących w obciążonym silniku elektrycznym. Zarejestrowanie temperaturowych odpowiedzi wirnika i stojana mikrosilnika prądu stałego na skok mocy cieplnej oraz wyznaczenie cieplnych stałych czasowych i oporów cieplnych dwuelementowego modelu takiego silnika. Porównanie uzyskanych wyników z obliczeniami materiałowymi.
Metody oceny:
Ćwiczenia projektowe oceniane są na podstawie sprawozdań opracowywanych przez studentów w domu. Ćwiczenia laboratoryjne oceniane są na podstawie krótkiego sprawdzianu przed rozpoczęciem wykonywania ćwiczenia, przebiegu ćwiczenia i sprawozdania opracowywanego w trakcie ćwiczenia. Końcowa ocena z przedmiotu jest średnią z obu części z równymi współczynnikami wagowymi równymi 0,5.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Acarnley P. P.: Stepping Motors: a guide to modern theory and practice. Peter Peregrinus Ltd. New York, 1982. 2. Hering M.: Termokinetyka dla elektryków. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1980. 3. Jaszczuk W., Wierciak J., Bodnicki M.: Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych. Ćwiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa, 2000. 4. Kenjo T., Nagamori C.: Dvigateli postojannogo toka s postojannymi magnitami. Énergoatomizdat. Moskva, 1989. 5. Owczarek J. i in.: Elektryczne maszynowe elementy automatyki. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1983 6. Sochocki R.: Mikromaszyny elektryczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1996. 7. Wróbel T.: Silniki skokowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1993. 8. Praca zbiorowa pod red. W. Oleksiuka: Konstrukcja przyrządów i urządzeń precyzyjnych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1996. 9. Praca zbiorowa pod redakcją W. Jaszczuka: Mikrosilniki elektryczne. Badanie właściwości statycznych i dynamicznych. Państwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa, 1991. 10. API Portescap. Miniature High Performance Motors & Peripheral Components for Motion Solutions. Katalog, 1999. 11. Danaher Motion. Portescap Specialty Motors. Katalog mikrosilników, miniaturowych przekładni i enkoderów. April 2005 (www.DanaherMotion.com) 12. BÜHLER: Product Range: DC PM Motors; DC PM Gearmotors: Actuators and Special Drives. Buehler Motor GmbH. D-90459 Nuernberg. (www.buehlermotor.de) 13. FAULHABER: Miniature Drive Systems. Faulhaber Group. D-71101 Schönaich (www.faulhaber.de) 14. HARTING: Elektromagnete. Harting Elektronik GmbH. D-4992 Espelkamp 15. MAXON. Programm 05/06. Katalog mikrosilników. Maxon Motor AG, CH-6072 Sachseln (www.maxonmotor.com) 16. MIKROMA. Katalog mikromaszyn elektrycznych. (www.mikroma.com) 17. MINIMOTOR. Technologies driving the future. Miniature drive systems. Katalog podzespołów napędowych. (www.minimotor.ch) 18. PORTESCAP: Product selector and engineering guide. Version 2.0. Katalog silników na płycie CD; (www.DanaherMotion.com) 19. THOMSON AIRPAX MECHATRONICS: Product selector and engineering guide. Katalog silników na płycie CD; (www.thomsonmotors.com)
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
Przedmiot NEM2 występuje wyłącznie jako rozszerzenie i uzupełnienie wykładu "Napędy elektromechaniczne urządzeń mechatronicznych" (NEM1) - nie istnieje jako przedmiot samodzielny.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt NEM2_W01
Zna podstawowe metody wyznaczania mechanicznych charakterystyk napędów elektrycznych
Weryfikacja: Sprawdzian przed ćwiczeniami laboratoryjnymi
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W04

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt NEM2_U01
Potrafi zestwić aparaturę laboratoryjną i przeprowadzić badania zgodnie z zadanym programem
Weryfikacja: Wykonanie ćwiczenia laboratoryjnego
Powiązane efekty kierunkowe: K_U10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09
Efekt NEM2_U02
Potrafi opracować wyniki przeprowadzonych badań i przedstawić je zgodnie z zasadami metrologii
Weryfikacja: Sprawozdanie z ćwiczenia
Powiązane efekty kierunkowe: K_U11
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U02, T1A_U08, T1A_U09
Efekt NEM2_U03
Potrafi poprawnie interpretować dane katalogowe elektrycznych urządzeń napędowych
Weryfikacja: Sprawozdania z ćwiczeń
Powiązane efekty kierunkowe: K_U04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U03, T1A_U04, T1A_U06
Efekt NEM2_U04
Umie prawidłowo dobierać napędy elektryczne: prądu stałego, skokowe i elektromagnetyczne do zastosowań statycznych i dynamicznych.
Weryfikacja: Sprawozdania z ćwiczeń, praca dyplomowa
Powiązane efekty kierunkowe: K_U21
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U12, T1A_U15

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt NEM2-K01
Potrafi dokonać podziału zadań w ramach zespołu prowadzącego badania laboratoryjne
Weryfikacja: Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego
Powiązane efekty kierunkowe: K_K04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03, T1A_K04, T1A_K05