Detail předmětu

Navrhování výkonových měničů

FEKT-MNVMAk. rok: 2017/2018

Odlehčovací obvody výkonových spínacích tranzistorů. Stejnosměrné síťové napaječe výkonových měničů. Elektromagnetická kompatibilita (EMC). Magnetické jevy ve výkonové elektronice. Optimální návrh tlumivek na feromagnetickém jádře se vzduchovou mezerou, vzduchových cívek a reaktorů. Transformátory: matematické modely, ekvivalentní zapojení, náhradní zapojení. Transformátor napětí, transformátor proudu. Výkonové impulsní transformátory. Výkonové měniče s impulsním transformátorem (spínané zdroje). Snímače proudu. Rogowského pásek.

Výsledky učení předmětu

Písemnou a ústní zkouškou se ověřuje, že absolvent předmětu je schopen:
- Vyjádřit indukční zákon v diferenciální a integrální podobě. Definovat spřažený tok cívky.
- Definovat diskrétní a lineární magnetický obvod. Vyjádřit Hopkinsonův zákon. Určit význam permeability. Definovat všechny magnetické veličiny a určit vztahy mezi nimi.
- Vyjmenovat základní druhy a vlastnosti feromagnetických materiálů.
- Popsat síťové odrušovací filtry. Popsat proudově kompenzovanou odrušovací tlumivku. Definovat kapacitní rušivé proudy v soustavě síť - měnič - motor.
- Navrhnout a spočítat tlumivku s feromagnetickým jádrem a vzduchovou mezerou.
- Definovat ekvivalentní zapojení transformátoru. Měřit činitel vazby a vzájemnou indukčnost.
- Analyzovat transformátor napětí. Určit proudový a napěťový přenos.
- Analyzovat transformátor napětí. Určit dolní mezní kmitočet.
- Navrhnout a spočítat síťový transformátor.
- Popsat jednočinný propustný měnič s transformátorem. Určit časové průběhy proudů a napětí.
- Popsat dvojčinný propustný měnič s transformátorem. Určit časové průběhy proudů a napětí.
- Popsat jednočinný propustný měnič s demagnetizací do zenerovy diody. Určit časové průběhy proudů a napětí.
- Popsat jednočinný blokující měnič s transformátorem. Určit časové průběhy proudů a napětí.
- Popsat řídicí obvody spínaných zdrojů.
- Popsat snímače ss. proudu s Hallovou sondou.
- Popsat Rogovského cívku.

V laboratorních cvičeních student měří a pomocí osciloskopu analyzuje signály v různých výkonových elektronických měničích. Student se naučí následující dovednosti:
- Ovládat a používat základní měřicí přístroje v laboratoři výkonové elektroniky: osciloskop, voltmetr, ampérmetr, stejnosměrné a střídavé laboratorní zdroje.
- Sestavit a zapojit pracoviště pro měření spínaných zdrojů.
- Zaznamenat oscilografické průběhy ve jednočinném propustném měniči s transformátorem.
- Zaznamenat oscilografické průběhy ve dvojčinném propustném měniči s transformátorem.

V numerických cvičeních se student naučí následující dovednosti:
- Navrhnout a spočítat tlumivku s feromagnetickým jádrem a vzduchovou mezerou.
- Navrhnout a spočítat výkonovou vzduchovou tlumivku.
- Navrhnout a spočítat síťový transformátor.
- Navrhnout a spočítat jednočinný propustný měnič s transformátorem.
- Navrhnout a spočítat dvojčinný propustný měnič s transformátorem.

Prerekvizity

Z oblasti aplikované matematiky musí mít student tyto předchozí znalosti: - Využívat a aplikovat matematické operace s komplexními čísly ve složkovém i polárním tvaru (sčítání, odečítání, násobení, dělení dvou čísel, absolutní hodnota, usměrňování komplexního zlomku). - Aplikovat základní principy integrálního a diferenciálního počtu funkce jedné proměnné: - popis funkce cívky, tj. indukční zákon v diferenciálním a integrálním tvaru, - podobně vztah mezi okamžitými hodnotami proudu a napětí na kondenzátoru v dif. a integr. tvaru, - výpočet střední a efektivní hodnoty periodické funkce. Student, který si zapíše předmět, musí mít tyto předchozí obecné znalosti: - Popsat základní vlastnosti diskrétních elektronických součástek (diod, bipolárních a unipolárních tranzistorů). - Absolvovat předmět BREB (Řídicí elektronika). - Prakticky umět využívat a aplikovat následující nástroje pro analýzu a syntézu elektrických obvodů: - 1. Kirchhoffův zákon, - 2. Kirchhoffův zákon, - Ohmův zákon, - Indukční zákon v diferenciálním i integrálním tvaru.

Doporučená nebo povinná literatura

Caha Z., Černý M.: Elektrické pohony. SNTL, 1990. (CS)
Chee-Mun Ong: Dynamic Simulation of Electric Machinery. Prentice-Hall, 1998. (EN)
Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv.I. (CS)
Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv.II. (CS)
Bose, B.K.: Power electronics and AC Drives. Prentice Hall 1986 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednášky probíhají s velmi výraznou podporou Power-Pointu. Studenti mají soubor v Power-Pointu k dispozici (navíc, kromě el. učebních textů).
V laboratorních cvičeních studenti měří pomocí osciloskopu 4 laboratorních úloh (výkonových měničů).
V numerických cvičeních se počítají typické úlohy (návrhy výkonových měničů všech typů).

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Odlehčovací obvody výkonových spínacích tranzistorů.
2. Stejnosměrné síťové napaječe výkonových měničů.
3. Elektromagnetická kompatibilita (EMC) v nf. oblasti.
4. Elektromagnetická kompatibilita (EMC) ve vf. oblasti.
5. Magnetické jevy ve výkonové elektronice.
6. Optimální návrh tlumivek na feromagnetickém jádře se vzduchovou mezerou.
7. Optimální návrh vzduchových cívek a reaktorů.
8. Transformátory: matematické modely, ekvivalentní zapojení, náhradní zapojení.
9. Transformátor napětí, transformátor proudu. Výkonové impulsní transformátory.
10. Výkonové měniče s impulsním transformátorem (spínané zdroje).
11. Jednočinný propustný měnič.
12. Dvojčinný propustný měnič.
13. Snímače proudu. Rogowského cívka.

Cíl

Zvláštní typy výkonových měničů. Dobrá znalost návrhu všech magnetických obvodů ve výkonové elektronice.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na všech numerických a laboratorních cvičeních je povinná.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-SVE , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odb. zák.

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor