Issued topics of Doctoral Study Program:
- Influence connection of renewable sources to power quality
Zvyšující se podíl obnovitelných zdrojů připojovaných do elektrizační soustavy a prudké změny jimi dodávaného činného výkonu, způsobené kolísáním dodávky primární energie, mají jistý vliv na kvalitu elektrické energie dodávané spotřebitelům (velikost napětí, změna kmitočtu, vyšší harmonické apod.). Práce má zhodnotit současný stav, způsoby výpočtu ustáleného stavu sítě (vhodné iterační metody) pro připojení nových zdrojů, kolísání napětí a kmitočtu v místě připojení a nastínit další postupy a možnosti připojování v souladu s legislativou Evropské unie, Pravidly pro paralelní provoz zdrojů a toky energií v propojených soustavách.
- Small Induction Motors with Lower Energy Intensity
Cílem práce je výzkum a vývoj představitelů řady motorů jednofázových a třífázových. Zvláštní pozornost bude věnována především výzkumu ve smyslu optimalizace magnetického obvodu z hlediska ztrát. Výsledkem řešení projektu se předpokládá moderní čerpadlo a asynchronní stroj na vysoké technické úrovni, který splňuje v maximální možné míře požadavky výrobců např. obráběcích strojů.
- Automotive Electric Motors Innovation
Cílem práce je výzkum a vývoj nového typu stejnosměrného stroje s buzením permanentními magnety, který by byl použit jako víceúčelový s rozšířením o nový druh převodovky.
Předpokládá se řešení magnetického obvodu, magnetického pole, indukce ve vzduchové mezeře stroje a optimalizace pomocí moderních numerických metod (FEM), ověření analytickou metodou, řešení a celkové snížení hmotnosti stroje, snížení ztrát a zvýšení účinnosti. Návrhy a výpočty budou ověřeny měřením a zkouškami vzorků a prototypů.
- Alternative power sources in combined systems
Vzhledem k dynamickému rozvoji nasazování obnovitelných zdrojů energie je často kladenou otázkou možnost vzájemné spolupráce těchto zdrojů. Cílem práce je navrhnout energetický systém sestávající z více kooperujících obnovitelných zdrojů s důrazem na optimalizaci energetické a ekonomické bilance. Pro ověření hypotéz se předpokládá využití některého ze simulačních programů a následné sestavení fyzikálního modelu zařízení.
- Utilization of heat energy from solar systems for cooling
V souvislosti s realizací solárních systémů se objevuje problém s přebytkem tepelné energie v období letních měsíců. Cílem práce je sestavení a optimalizace modelu solárního systému s využitím tepelné energie pro chlazení. Součástí práce bude také energetická analýza navrženého systému spojená s ekonomickou stránkou.
- Biogas stations in power systems
Vzhledem k nastupujícímu trendu v oblasti využívání bioplynových stanic pro dodávku energie, je cílem této práce zpracovat ucelenou koncepci zaměřenou na využití odpadních energií vznikajících při procesu výroby biplynu. Úkolem je prověřit a stanovit možnosti optimalizace výrobního procesu bioplynových stanic s využitím matematických modelů tepelných oběhů a ověřit tyto možnosti v praktických provozních podmínkách. Součástí navržené koncepce bude i ekonomické zhodnocení navrhovaných variant a studie jejich využitelnosti v různých provozních podmínkách.
- Optical diagnostics of switching arc plasma
Využití rychlostní fotografie pro analýzu a počítačovou rekonstrukci chování spínacího oblouku ve spínacím přístroji za reálných podmínek. Analýza vlivu spektrálního filtru na kvalitu záznamu spínacího oblouku. Zpracování software pro sběr dat z rychlostní kamery a následné zpracování a vyhodnocení digitálního záznamu.
- Calculation of simultaneous faults- short circuits and open conductors.
Výpočty simultánních poruch - zkraty a přerušení vodičů.
- System electrical installation as part of smart grids
Téma je zaměřené na problematiku systémových elektroinstalací, které se stále více prosazují jako řídící elektroenergetické systémy nejenom v komerčních a průmyslových aplikacích, ale i v rodinné a bytové výstavbě.
Cílem práce je analýza možností využití tak zvané inteligence systémové instalace jako prostředku nejenom pro řízení zdrojů, technologií a uživatelských procesů v rámci vnitřních funkcí objektu, ale také pro řízení objektu z pohledu nadřazeného systému jakým je v tomto případě zpravidla distribuční síť.
- The models of electrical machines at adaptive CAD systems
Cíle DP:
- Studie kompatibility výměnných datových formátů.
- Popis možností spolupráce CADsystémů s externími databázemi.
- Zhodnocení využití parametrů v Autodesk Inventoru pro tvorbu databází prvků a součástí.
- Vytvoření Obsahového centra v Autodesk Inventoru.
- Popis možností využití Kinematické analýzy
- Application of artificial intelligence in electrical machines design and optimization
Práce bude zaměřena na optimalizaci elektromagnetických výpočtů elektrických strojů s cílem urychlení výpočtů a nalezení nejlepšího řešení při zadaných podmínkách.
Poznámka: Téma je podporováno projekty MPO.
- Data application from equipments using IEC 61850 protocol
Norma IEC 61850 definuje pravidla pro komunikaci mezi zařízeními v rozvodnách a požadavky na zařízení. S rozšiřováním tohoto standardu se bude zvyšovat počet zařízení, které budou poskytovat měřené data nejen pro dohled či ochranné funkce, ale taktéž pro další aplikace. Disertační práce se bude zabývat využitím těchto distribuovaných dat.
- Modelling of phenomena in plasma of electrical arc
Nízkoteplotní plazma nachází mnohostranné technologické využití. Jedním z jeho možných zdrojů je generátor plazmatu (plazmatron), který k produkci plazmatu využívá elektrický oblouk.
Cílem práce je vytvořit matematicko-fyzikální model oblouku a provést srovnání se zjednodušeným modelem. K ověření modelu budou využity hodnoty naměřené na plazmatronu.
- Monitoring systems and state evaluation of accumulators
Cílem práce je výzkum v oblasti monitorování a vyhodnocování stavu akumulátorů se zaměřením na nezávislou elektrickou trakci. Předpokládá se zejména oriantace na moderní lithiové akumulátory. Práce bude zaměřena na nalezení vhodných modelů a vyhodncování parametrů akumulátorů během živitního cyklu a metody kvantitativní reprezentace stavu akumulátoru.
- Lighting Sources Modelling and Simulation
Cílem projektu je vytvořit ucelenou teorii matematických modelů elektrických zdrojů světla, které bude možné využít ve výpočet elektrických sítí, ale i výpočtů týkajících se světelně technických parametrů osvětlení. V současné době se vyskytuje široké spektrum světelných zdrojů, ovšem jejich počítačové modely není známo, že by byly dostatečně popsány a dostupné pro současné simulační a modelovací programy, jako jsou např. DYNAST či SIMULINK. Jedná se zejména o výbojové zdroje světla, které představují poměrně komplikovaný dynamický systém, jehož modelování bude postaveno na znalostech teorie elektrického oblouku, termodynamiky, světelné techniky. Důležité budou zejména modely výbojových světelných zdrojů, které umožní např. řešit problematiku regulace výkonu zdrojů, vznik neharmonických proudů, interferenční vlivy meziharmonických složek napětí na světelné parametry zdrojů apod.
- Protection against neutral conductor overloading and disconnection
Téma je zaměřeno na analýzu proudových a napěťových poměrů v třífázové síti typu TN, která je zatížena obecně nesymetrickou nelineární zátěží zapojenou do hvězdy. Tento případ je typický pro velkou většinu spotřebitelských sítí na napěťové hladině nn s jednofázovými nelineárními zátěžemi. Nelineární jednofázové zátěže zapojené do třífázové sítě mohou způsobovat za určitých, avšak zcela běžných podmínek přetěžování středního vodiče, které může vést až k jeho přerušení. Vysoká impedance středního vodiče, v případě nesymetrické zátěže, vede ke změně potenciálu uzlu zátěže a tedy i ke změně velikostí napětí na jednotlivých fázích vůči uzlu až na hodnotu sdruženého napětí. Důsledkem zvýšení a současně snížení velikosti napětí v ostatních fázích je dočasná či trvalá změna funkce připojených spotřebičů. Dosud však neexistuje jednoznačně definovaný a účinný prostředek pro chránění spotřebitelských sítí proti proudovému přetížení a rozpojení středního vodiče.
Cílem práce je tedy na základě analýzy navrhnout princip funkce ochrany proti proudovému přetížení a rozpojení středního vodiče a realizovat její prototyp. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
- Automated measuring systems for outdoor photometry
Jedním z aktuálních témat ve světlené technice v poslední době je otázka měření osvětleností a jasů ve venkovním prostředí v dlouhodobém horizontu, tzv. monitorování. Problematika se týká zejména fenoménu tzv. "světelného znečištění". Jelikož technika k těmto účelům není běžně dostupná, vyvstává zde řada dílčích otázek k řešení. Problematická místa jsou zejména dlouhodobá stabilita měření, automatizovaný sběr dat, autokalibrační procesy, zpracování rozsáhlých souborů měření, zpracování dat v reálném čase, vyhodnocování obrazových dat z digitálních kamer pro účely jasové analýzy apod. V rámci disertační práce by bylo možné dle aktuálních možností pracoviště pracovat na vývoji měřicích systémů, které budou schopny dlouhodobě a s požadovanou přesností snímat různé veličiny a to ve venkovním prostředí, kde je nutné počítat s vlivy jako je teplota a vlhkost a působení extrémního záření - sluneční spektrum, UV a IR záření. Využití přístroje se nabízí např. v monitorování slunečního svitu a nebo již zmíněném monitorování rušivého světla.
- Nanotechnologies in electromechanical systems
Téma je zaměřeno na aplikaci nanotechnologií u elektrických strojů, zejména s kluzným kontaktem. Práce navazuje na rozsáhlé znalosti a dovednosti v této oblasti, které byly získány na ÚVEE FEKT VUT v Brně při aplikaci moderních technologií v konstrukci elektrických strojů. Cílem je zjištění závislostí a vazeb mezi jednotlivými komponenty, v různém konstrukčním a technologickém provedení s vazbou např. na EMC.. Problematika je na ÚVEE řešena průběžně a je dosahováno zajímavých výsledků publikovaných na mezinárodní úrovni. Ústav disponuje speciálními měřicími pracovišťi pro praktické ověřování teoretických předpokladů a spolupracuje se špičkovými firmami.
- Physical values measurement on the rotating parts
Téma je orientováno na měření velmi malých vzdáleností a deformací rotujících částí el. strojů, které mají významný vliv na provozní vlastnosti strojů a zařízení. K měření je využito moderní měřící, záznamové a vyhodnocovací techniky. Cílem je posouzení a optimalizace dílčích vlivů fyzikálních veličin na vlastnosti a parametry elektromechanických soustav. Práce sestává z teoretické, experimentální a aplikační části. Problematika je na ÚVEE průběžně řešena v rámci grantového projektu, připravuje se mezinárodní spolupráce.Výsledky jsou průběžně publikovány.
- Slide contact dynamic features study
Téma zahrnuje problematiku kluzného kontaktu ve speciálních aplikacích elektromechanických systémů, provozovaných v dynamických provozních podmínkách
( spouštění, regulace, apod.) s vysokými jmenovitými hodnotami proudu, napětí, otáček, rychlosti a definovanými parametry okolního prostředí.
Vzhledem k tomu, že vývoj elektromechanických systémů je zejména v současné době spojen s požadavkem vysoké spolehlivosti a definované životnosti, mělo by být cílem práce prodloužení životnosti kluzného kontaktu, snížení degradace stacionární i pohybující se části kluzného kontaktu, eliminace vlivu okolí na vedení proudu mezi stacionární a pohyblivou částí kluzného kontaktu.
- Electromechanical systems diagnostics and operating parameters improvement
Vývoj elektromechanických systémů je zejména v současné době spojen s požadavkem vysoké spolehlivosti a definované životnosti, v souvislosti s přechodem na vyšší hladiny výkonů a otáček.
Proto téma je zaměřeno na posouzení vlivu poruch jednotlivých částí elektromechanického systému na jeho provozní vlastnosti. Cílem je komplexní studium a diagnostika elektromagnetických a mechanických vlastností na základě generování vibrací a s uplatněním napájecího proudu. Práce sestává z teoretické, experimentální a aplikační části.
Problematika je na ÚVEE průběžně řešena v rámci několika grantových projektů.
- Modeling and simulation of the dispersed power generation influence on the grid power quality
Výroba „ekologické“ elektrické energie z obnovitelných zdrojů a pokud možno v místě její spotřeby je jistě způsob jakým může člověk uspokojit vrůstající potřebu ochrany životní prostředí. Nicméně provoz takovýchto výrobních jednotek přináší řadu fyzikálně-technicko-ekonomických problémů, jako jsou těžko specifikovatelná spolehlivost dodávky, velké časové nerovnoměrnosti dodávky v závislosti například na rychle vyvíjejících se klimatických podmínkách, generování neharmonických napětí, atd. Téma je zaměřeno na sestavení dynamických modelů výrobních jednotek typu spalovací motor – generátor, větrná turbína – generátor a provedení numerických simulací jejich chodu v reprezentativní síti, s vyhodnocením jejich vlivu na charakteristiky napětí v jednotlivých uzlech reprezentativní sítě. Jedním z cílů je i vyhodnocení kumulativních účinků při různých stupních distribuce výrobních jednotek těchto typů v rozvodné síti. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
- LED based lamps for railway applications
Téma je zaměřeno na výzkum spektro-radio-fotometrický parametrů a vlastností LED s ohledem na jejich barevné podání a změnu fotometrických parametrů při použití ve svítidlech pro signalizační a osvětlovací účely se zaměřením na drážní aplikace. Cílem projektu je návrh metodiky pro hodnocení barevného podání bílých LED a vymezení jejich parametrů pro osvětlovací účely a dále komplexní návrh mechanické, elektrické a optické části svítidel pro vnější osvětlení drážních vozidel. Předpokládaná je spolupráce s fy Unicontrols-Tramex. Problematika je jedním z dílčích výzkumných cílů ÚEEN řešených v rámci grantových projektů. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
- Low-frequency EMC in LV/MV distribution systems highly penetrated by distributed nonlinear/dynamic loads
Zajištění elektromagnetické kompatibility v distribučních sítích z hlediska deformace a změn velikosti napětí je odvozeno od definovaných úrovní odolnosti spotřebičů a zjednodušeného lineárního jednofázového schématu a jednoduchého pravděpodobnostního modelu (např. IEC 61000-1-4). Výsledkem jsou meze emisí nelineárních/dynamických zátěží (např. IEC 61000-3-2, 3-3, 3-11, 3-12). Jak ale ukazuje praxe, předpoklady těchto modelů se neshodují s reálnými výsledky. Disertační práce je zaměřena na vývoj modelů obecných nelineárních a dynamických zátěží s unifikovanou parametrizací vlastností zahrnující stupeň distribuce v topologicky reprezentativních systémech. Takto vzniklé modely budou verifikovány pomocí simulací a srovnáním s výsledky z reálných sítí. Při řešení je předpokládán analytický a statistický přístup s cílem navrhnout procesy modelování s vyšší spolehlivostí predikce, které mohou být použity namísto doposud používaných.
- Nonsymetrical MV networt at fault state
Standardní metody výpočtu zkratových proudů vycházejí z předpokladu symetrických zdrojů a symetrických vedení. Reálné sítě zejména vn však nejsou provozovány jako transponované, tedy je při přesných výpočtech nelze považovat za symetrické. Cílem práce je analýza elektrických veličin během různých typů poruch v obecně nesymetrických trojfázových sítích a zhodnocení vlivu nesymetrie na přesnost výpočtu podle norem.
- Design of distance protection relay using digital input data
Problematika chránění energetických sítí patří dlouhodobě k aktuálním. V současné době dochází v praxi v rozvodnách k implementaci digitální komunikace podle IEC61850. Součástí této komunikace může být i přenos měřených veličin z měničů napětí a proudu v digitální formě.
Cílem práce je návrh ochranné funkce distanční ochrany pracující využívající vstupní data v digitální podobně a optimalizace této funkce z hlediska vytížení jednotlivých prvků systému.
- Analysis of the possibilities of operation of large MV networks
Problematika hodnocení spolehlivosti dodávky elektrické energie souvisí mimo jiné také s dobou výpadku jednotlivých odběratelů a tedy i částí sítě, kde se vyskytne porucha.
Současné sítě vn velkého rozsahu (s kapacitním proudem nad 350A) jsou provozovány s uzlem transformátoru uzemněným přes odporník. V případě vzniku poruchy dojde k výpadku části sítě a tím i zpravidla k omezení odběratelů. Dobu výpadku je možné zkrátit provozováním sítě s uzlem transformátoru uzeměným přes kompenzační tlumivku. Tento provoz pro sítě nad 350A kapacitního proudu však norma nedoporučuje.
Cílem práce je ověření vlivu kapacitního rozsahu sítě na bezpečnost sítě při poruchách a na základě získaných výsledků a současných prostředků pro zvýšení bezpečnosti sítě návrh úpravy standardu.
- Numerical models of very high voltage systems with lossy media
Práce je zaměřena na návrh, realizaci a experimentální ověření numerických trojrozměrných modelů pro analýzu elektrických polí vvn soustav v harmonickém ustáleném stavu a při přechodných dějích. Cílem je vytvořit vhodné numerické modely, které budou sloužit ke stabilní a spolehlivé analýze modelovaných polí a umožní provádět citlivostní analýzu s ohledem na změnu parametrů. Výsledky numerické analýzy budou v rámci disertační práce ověřeny experimentem.
- Methods of testing of insulation systems in distribution network
Téma je zaměřeno na analýzu současných postupů při testování izolace zařízení používaných pro přenos a rozvod elektrické energie v distribučních sítích s napětím 110 kV a 22 kV. Cílem je vytvoření metodik pro měření a zkoušení izolace, které obvykle zahrnuje: měření izolační pevnosti střídavým a stejnosměrným napětím a zkoušky impulsním napětím a to při různých okolních podmínkách (znečištění, vlhkost apod.). Dále jsou to testy namáhání izolace koronou, měření kvality dielektrika, zotaveného napětí nebo částečných výbojů. V úvodu se předpokládá rozsáhlá rešerše současných technických předpisů a norem pro uvedené zkoušky na základě, kterých bude vytvořen projekt pro technickou realizaci testů ve vysokonapěťové laboratoři.
- Effect of current sensors on the features and functions of digital protection
Současně používané principy ochranných funkcí digitálních ochran vycházejí zpravidla z vyhodnocení analogových signálů proudů a napětí chráněného objektu. Zdrojem těchto vstupních analogových signálů byly od počátku vzniku elektrického chránění zpravidla přístrojové transformátory proudu a napětí. S nástupem senzorů, které stále častěji nahrazují především klasické přístrojové transformátory proudu, je třeba počítat s kvalitativně i kvantitativně jiným typem signálu na vstupu digitální ochrany. Na základě toho může dojít i k přehodnocení řady ochraných funkcí, jejichž koncepce byla postavena na právě na základě spolupráce s klasickými přístrojovými transformátory proudu.
Tato práce by se měla zabývat vlivem použitého měniče (Rogowského cívky nebo přístrojového transformátoru proudu) na jednotlivé ochranné funkce a to nejen s ohledem na jejich parametrizaci, ale i na principy používané pro vyhodnocení poruchového stavu chráněného systému
- Raditive heat transfer in electric arc plasmas
Řešení energetické bilance v plazmatu oblouku se zaměřením na stanovení energie vyzářené. Studium vlivu spektrálního intervalu a vliv molekulárních složek na radiační transport energie. Návrh programu pro výpočet koeficientu absorpce vybraného typu termického plazmatu.
- Overvoltage level at a power transmission line depending on the "parametrs" of the circuit when switching of the no-load line
- přechodné jevy v ES, přepětí
- zjištění závislosti velikosti činitele přepětí ku na délce vedení l, okamžiku zapnutí vypínače tzap a velikosti zkratového výkonu zdroje Sk
- připínání vedení naprázdno k jinému vedení nebo k přípojnicím
- omezení velikosti přepětí při zapínání vedení naprázdno (např. velikostí sériového odporu ve vypínači a dobou jeho připojení, okamžikem sepnutí kontaktů vypínače - synchronní zapínání, …………)
|
