Politechnika Śląska

Wydział Mechaniczny Technologiczny

Typ studiów: dzienne

Kierunek studiów: Mechanika i Budowa Maszyn

ELEKTROTECHNIKA I NAPĘDY

1.       Godziny zajęć wg planu studiów

2. Tematyka wykładów

Pojęcia podstawowe. Oznaczenia, wymiary i jednostki wielkości fizycznych występujących w elektrotechnice. Sygnały. Napięcie elektryczne. Prąd elektryczny, natężenie prądu, gęstość prądu. Pojęcie siły elektromotorycznej. Indukcja i natężenie pola magnetycznego. Siła Lorentza. Indukcja elektromagnetyczna. Elementy obwodu elektrycznego – klasyfikacja, moc i energia. Obwód elektryczny: klasyfikacja, stacjonarność liniowość. Prawa Kirchhoffa.

Elementy pasywne. Rezystor: prawo Ohma, moc, energia i równoważność elementów rezystancyjnych. Induktor: indukcyjność własna, sem indukcji własnej z regułą Lenza, zależności prądowo- napięciowe, moc i energia. Cewki sprzężone magnetycznie: indukcyjność wzajemna, współczynnik sprzężenia, sem indukcji wzajemnej, zależności prądowo-napięciowe. Kondensator: pojemność elektryczna, zależności prądowo-napięciowymi, moc i energia, łączenie kondensatorów.

Elementy aktywne. Klasyfikacja. Napięciowe i prądowe źródła autonomiczne: charakterystyki napięciowo-prądowe, charakterystyki obciążenia i zewnętrzne, moc źródeł, dopasowanie odbiornika do źródła, sprawność źródeł, równoważność połączeń źródeł.

Analiza złożonych liniowych obwodów elektrycznych prądu stałego.  Analiza na podstawie praw Kirchhoffa.  Zasada superpozycji. Metoda oczkowa i węzłowa.

Wartości średnie i skuteczne przebiegów okresowych. Prąd i napięcie zmienne dla liniowych elementów R, L, C.  Sygnały zmienne okresowe. Wartości średnie i skuteczne.

Obwody prądu sinusoidalnie zmiennego – metoda klasyczna. Zależności energetyczne w elementarnych obwodach liniowych dla wymuszeń sinusoidalnych. Idealny liniowy rezystor, kondensator i induktor (cewka): przebiegi czasowe prądu, napięcia i mocy chwilowej, moc i energia, miejsce geometryczne zależności pomiędzy prądem a napięciem, wykresy wektorowe.

Analiza obwodów dla przebiegów sinusoidalnych metodą liczb zespolonych. Podstawowe działania na liczbach zespolonych. Metoda symboliczna dla dwójnika szeregowego R, L, C: impedancja, prawo Ohma dla wielkości zespolonych prądu i napięcia, wykresy wektorowe. Dwójnik równoległy R, L, C: admitancja, wykresy wektorowe. Analizy złożonych liniowych obwodów elektrycznych metodą liczb zespolonych.

Moce dla przebiegów sinusoidalnych i warunki dopasowania odbiornika do  źródła napięcia sinusoidalnego. Moce dla przebiegów sinusoidalnych: moc chwilowa, czynna, bierna, pozorna i symboliczna. Współczynnik mocy i jego poprawa.

Zjawiska rezonansowe w obwodach elektrycznych. Obwód szeregowy R, L, C  (rezonans napięć): charakterystyki częstotliwościowe, wykres wektorowy, pasmo przepuszczania, zależności energetyczne, dobroć. Obwód równoległy R, L, C  (rezonans prądów): charakterystyki częstotliwościowe, wykres wektorowy, pasmo przepuszczania, zależności energetyczne.

Obwody 3-fazowe. Odbiorniki gwiazdowe symetryczne i niesymetryczne, odbiorniki trójkątowe symetryczne i niesymetryczne, wykresy wskazowe prądów i napięć w obwodach 3-fazowych. Moc w obwodach 3-fazowych.

Transformator. Przekładnia, schemat zastępczy, stan jałowy, obciążenia i zwarcia.

Struktura napędu elektrycznego. Moment oporowy, moment napędowy silnika, moment dynamiczny, przeliczenia układu napędowego, stateczność pracy układu napędowego w stanie ustalonym.

Maszyny bocznikowa prądu stałego. Własności ruchowe, zasada działania, charakterystyki mechaniczne, regulacja prędkości obrotowej, rozruch, hamowanie, układ Leonarda.

Silnik szeregowy prądu stałego. Własności ruchowe, zasada działania, charakterystyki mechaniczne, regulacja prędkości obrotowej, rozruch, hamowanie.

Trójfazowa maszyna asynchroniczna z wirnikiem pierścieniowym. Własności ruchowe, zasada działania, wykres kołowy i charakterystyki robocze, ogólna charakterystyka, bilans mocy, moment obrotowy, regulacja prędkości obrotowej, rozruch, hamowanie.

Trójfazowa maszyna asynchroniczna z wirnikiem klatkowym. Własności ruchowe, konstrukcja, zasada działania i własności ruchowe, regulacja prędkości obrotowej, rozruch, hamowanie.

Maszyna asynchroniczna jednofazowa. Własności ruchowe, zasada działania, układ połączeń, faza rozruchowa, regulacja prędkości obrotowej.

3.       Tematyka ćwiczeń laboratoryjnych

1.                  Wprowadzenie do laboratorium.  Środki ochrony przeciwpożarowej. Przepisy BHP przy pracach elektrotechnicznych  -  1h;

2.                  Podstawowe wiadomości o pomiarach o przyrządach pomiarowych  -  2h;

3.                  Badanie liniowego obwodu prądu stałego  -  2h;

4.                  Badanie zjawisk rezonansowych w obwodach elektrycznych  -  2h;

5.                  Pomiar mocy, poprawa współczynnika mocy w obwodach jednofazowych przy wymuszeniu sinusoidalnym  -  2h;

6.                  Transformator jednofazowy  -  2h;

7.                  Trójfazowy silnik asynchroniczny z wirnikiem pierścieniowym  -  2h;

8.              Zaliczenie ćwiczeń   -  2h;

4.   Literatura

Wykład:

1.              Pasko M., Piątek Z., Topór-Kamiński L.: Elektrotechnika Ogólna - cz.1. Wyd.Pol.Śl.. Gliwice 1997.

2.              Piątek Z., Kubit J., Pasko M.: Elektrotechnbika ogólna - cz.III, Wyd.Pol.Śl., Gliwice 1999.

3.              Praca zbiorowa. Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków. WNT, Warszawa 1995.

Laboratorium:

1.              Pasko M. i inni: Laboratorium elektrotechniki ogólnej - cz.I. Skrypt Pol.Śl., Gliwice, 1991;

2.              Pasko M., Topór-Kamiński L.: Laboratorium elektrotechniki ogólnej - cz.II. Skrypt  Pol. Śl.,  Gliwice, 1993.

3.              Piątek Z., Kubit J.:  Laboratorium elektrotechniki ogólnej - cz.III.  Skrypt Pol.Śl., Gliwice, 1998.

Autor programu:  Dr hab. inż. Zygmunt Piątek

Gliwice, 20 września 2001 r.