Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Napędy elektryczne i zabezpieczenia

Koordynator przedmiotu:

dr inż. Michał Rolak

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia I stopnia

Program:

Inżynieria Środowiska

Grupa przedmiotów:

obowiązkowe

Kod przedmiotu:

1110-ISIKU-IZP-5304

Semestr nominalny:

5 / rok ak. 2021/2022

Liczba punktów ECTS:

4

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

wykłady: 15 h, ćwiczenia: 15h, zapoznanie z literaturą: 25h, przygotowanie do zaliczenia ćwiczeń: 25h, przygotowanie do zaliczenia wykładu: 30h. Razem: 110

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

1

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

nie dotyczy

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład15h
• Ćwiczenia15h
• Laboratorium0h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Wymagane przedmioty poprzedzające: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja i Klimatyzacja, Wodociągi i Kanalizacje

Limit liczby studentów:

Cel przedmiotu:

Poznanie zespołów napędowych stosowanych w COW oraz zasad ich sterowania

Treści kształcenia:

Wykład: budowa i właściwości przewodników, izolatorów i półprzewodników, prawa prądowe i napięciowe Kirchoffa, prawo Ohma, prawo indukcji magnetycznej Faradaya, reguła Lenza, prawo Ampera, właściwości pola magnetycznego, właściwości elementów magnetycznych, prądy wirowe, budowa cewki. Znajomość podstawowych narzędzi i aparatury pomiarowej niezbędnej do mierzenia właściwości obwodów elektrycznych. Podstawowe informacje o zasadzie działania, budowie styczników elektromagnetycznych – schematy podstawowych stycznikowych/przekaźnikowych układów załączania i wyłączania obwodów mocy; przykład układu blokady wykluczającej, czytanie prostych schematów automatyki napędu. Oznaczenia elementów i układów elektrycznych na schematach technologicznych: oznaczenia przewodów i sieci elektrycznych, odbiorników elektrycznych oraz urządzeń zabezpieczających. Rozwiązywanie obwodów prądu stałego w stanach ustalonych oraz nieustalonych (dla układów z elementami indukcyjnymi). Budowa komutatorowego silnika prądu stałego ze obwodem wzbudzenia oraz z magnesami trwałymi. Znaczenie i zasada działania komutatora, niekorzystne zjawiska wynikające z komutacji. Modele elektryczne zastępcze silników prądu stałego oraz ich charakterystyki mechaniczne. Tryby pracy maszyny prądu stałego. Rozwiązywanie podstawowych problemów z napędem prądu stałego, podstawowe charakterystyki różnych obciążeń mechanicznych, wyznaczanie puntu pracy. Stycznikowe układy załączania, rozruchu i zmiany prędkości silników prądu stałego. Układu prądu przemiennego, charakterystyka mocy chwilowej w układach jedno- i trójfazowych symetrycznych, właściwości różnych połączeń układów trójfazowych, obliczanie mocy czynnej, biernej i pozornej. Rozwiązywanie obwodów prądu przemiennego z wykorzystaniem liczb zespolonych. Podstawowe informacje o zasadzie działania i budowie transformatora jako podstawowej maszynie elektrycznej, zasada silnika synchronicznego w trybie pracy prądnicowym. Podstawowe informacje o jakości energii elektrycznej. Budowa i zasada działania indukcyjnej klatkowej maszyny prądu przemiennego, powstawania wirującego pola magnetycznego Sposoby zasilania silnika prądu przemiennego, rozruchu (układ stycznikowy gwiazda-trójkąt), zmiany kierunku obrotów, wpływ częstotliwości na prędkość obrotową, czytanie tabliczki znamionowej, elektryczny model zastępczy maszyny indukcyjnej, charakterystyki mechaniczne maszyny indukcyjnej. Tryby pracy maszyny indukcyjnej, wyznaczanie punktu pracy z wybranym obciążeniem, rozwiązywanie prostych zadań obliczeniowych dotyczących maszyny indukcyjnej klatkowej. Wprowadzenie do technologii półprzewodnikowej oraz półprzewodnikowych elementów mocy takich jak diody i tranzystory mocy. Podstawowe układy przekształtników energoelektronicznych takich jak prostowniki, układy podwyższające i obniżające napięcie, falowniki napięcia. Zastosowanie energoelektronicznych układów przekształtnikowych jako układy zasilania maszyn prądu stałego oraz przemiennego. Wprowadzenie pojęć modulacji szerokości impulsów, teorii sprzężenia zwrotnego i automatycznej regulacji. Omówienie podstawowych algorytmów sterowania silnikami prądu przemiennego takich jak U/f =const oraz sterowanie wektorowe FOC. Systemy napędowe i ich zastosowania w przemyśle. Wykorzystanie silników elektrycznych do napędu pomp i wentylatorów. Wykorzystanie silników elektrycznych synchronicznych w siłownikach elektrycznych zaworów regulacyjnych, klap i przepustnic. Schematy sterowania pracą siłowników elektrycznych zbudowanych na bazie silników synchronicznych skokowych. Problemy ochrony przeciwporażeniowej: ocena zagrożeń, środki ochrony i zasady bezpiecznej eksploatacji urządzeń elektrycznych. Ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim, wyłączniki zabezpieczające. Zaliczenie przedmiotu. Program ćwiczeń audytoryjnych Bloki tematyczne (treści): Obliczanie obwodów prądu stałego Obliczanie napięcia, prądu skutecznego, pobieranej mocy w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego 1- i 3- fazowego Przykłady oznaczenia przewodów i sieci elektrycznych, odbiorników elektrycznych oraz urządzeń zabezpieczających na schematach technologicznych. Obliczanie obwodów magnetycznych. Obliczanie strumieni magnetycznych indukowanych przez zmienny prąd elektryczny, natężenia prądu elektrycznego oraz siły działające w obwodach elektrycznych indukowane przez zmienne pole magnetyczne. Silniki elektryczne prądu stałego oraz przemiennego (asynchroniczne). Obliczanie prędkości obrotowej, momentu obrotowego oraz wielkości prądów płynących w uzwojeniach silników. Obliczanie zależności momentu od prędkości obrotowej silnika, przy różnych metodach rozruchu silników indukcyjnych. Schematy sterowania pracą silników załączanie, wyłączanie, zmiana prędkości obrotowej. Współpraca silnika z przetwornicą częstotliwości, kształtowanie przetwornic częstotliwości, kryteria doboru silników i przetwornic częstotliwości. Dobór urządzeń sterujących oraz obliczanie i dobór zabezpieczenia przed przeciążeniem silnika. Obliczanie i dobór zabezpieczenia przed przeciążeniem silnika. Obliczanie prądów porażeniowych. Obliczanie i dobór wyłączników różnicowoprądowych, zabezpieczających przed porażeniem elektrycznym ludzi i zwierząt. Obliczanie i dobór urządzeń zabezpieczających w sieciach niskiego napięcia. Kolokwium zaliczeniowe.

Metody oceny:

Warunki zaliczenia wykładu: Zaliczenie przedmiotu w formie pisemnej Warunki zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych: Kolokwium pisemne 0,5*zaliczenie + 0,5*ćwiczenia audytoryjne

Egzamin:

nie

Literatura:

[1]. W. Koczara „Wprowadzenie do napędu elektrycznego”, Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2012, ISBN 978-83-7207-975-6 [2]. S. J. Chapman „Electric machinery fundamentals”, McGrawHill, 4th edition, New York 2005, ISBN: 978-0-07-246523-5 [3]. Władysław Orlik „Egzamin kwalifikacyjny elektryka w pytaniach i odpowiedziach”, Wydawnictwo KaBe, Krosno 2006, , ISBN 83-89387-25-5 [4]. Zdzisław Celiński „Materiałoznawstwo elektrotechniczne”, Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005, ISBN: 83-7207-524-7 [5] Robert W. Erickson, Dragan Maksimović, „Fundamentals of Power Electronics”, Springer New York, NY, ISBN: 978-0-306-48048-5 [6 ] Praca zbiorowa - Hempowicz P. i inni: Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków. WNT, Warszawa 1999 [7]. Markiewicz H.: Instalacje elektryczne, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawawa 2000. [8]. Markiewicz H: Zagrożenia i ochrona od porażeń w instalacjach elektrycznych, WNT, Warszawa 2000 [9]. Zawada B.: Układy sterowania w systemach wentylacji i klimatyzacji. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2006 [10]. Strony internetowe producentów urządzeń elektrycznych

Witryna www przedmiotu:

brak

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01

Zna podstawowe zjawiska fizyczne (elektryczne i elektromagnetyczne) zachodzące w obwodach prądu stałego i prądu przemiennego oraz odpowiednie wielkości charakteryzujące te zjawiska
Weryfikacja: zalieczenie
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Charakterystyka W02

Zastępcze modele elektryczne podstawowych silników elektrycznych oraz odpowiadające im charakterystyki mechaniczne, oraz podstawowe charakterystyki obciążeń mechanicznych
Weryfikacja: Zaliczenie
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Charakterystyka W03

Podstawowe pojęcia dotyczące półprzewodnikowych układów mocy, ich zastosować w urządzenia przekształcających energię, oraz zasady działania tych urządzeń
Weryfikacja: zalieczenie
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Charakterystyka W04

Podstawowe zagadnienia sterowania skalarnego i wektorowego w kontekście maszyn elektrycznych i ich zastosowanie w podstawowych aplikacjach przemysłowych
Weryfikacja: zaliczenie
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Charakterystyka W05

Znaczenie doboru podstawowych zabezpieczeń w układach elektrycznych i napędowych
Weryfikacja: zaliczenie
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01

Potrafi przedstawić podstawowe różnice pomiędzy napędami prądu stałego i przemiennego, oraz potrafi obliczyć podstawowe parametry pracy tych układów w wybranych aplikacjach.
Weryfikacja: n/a
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U04, IS_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Charakterystyka U02

Potrafi wyjaśnić różnicę między sterowanie wektorowym a skalarnym
Weryfikacja: n/a
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U04, IS_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Charakterystyka U03

Potrafi policzyć sprawność przetwarzania energii w podstawowym układzie napędowym oraz rozróżnia odpowiednie tryby pracy zespołu napędowego
Weryfikacja: n/a
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U07, IS_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Charakterystyka U04

Czytać ze zrozumieniem podstawowe symbole oraz dokumentację techniczną elektryczną oraz prostej automatyki napędu
Weryfikacja: n/a
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U04, IS_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01

Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kwalifikacji zawodowych
Weryfikacja: n/a
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K01, IS_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_K, I.P6S_KK, I.P6S_KR

Charakterystyka K02

Ma świadomość konieczności działania w sposób profesjonalny i przestrzegania zasad etyki zawodowej
Weryfikacja: n/a
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K01, IS_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_K, I.P6S_KK, I.P6S_KR